Wojskowe inercyjne systemy nawigacyjne (INS) stosowane w pojazdach lądowych zapewniają ciągłe dane dotyczące położenia, prędkości, położenia względem osi oraz kursu, niezależnie od zewnętrznych sygnałów nawigacyjnych. Systemy te znajdują zastosowanie w czołgach bojowych, bojowych wozach piechoty, transporcie opancerzonym, artylerii samobieżnej oraz bezzałogowych pojazdach lądowych (UGV) działających w środowiskach pozbawionych dostępu do GNSS oraz w warunkach zakłóceń elektromagnetycznych.
Na tej stronie przedstawiono wiodące pokładowe systemy nawigacji inercyjnej oraz systemy nawigacji inercyjnej montowane na pojazdach, zaprojektowane z myślą o niezawodnym określaniu położenia, czasu i prędkości (PNT), fuzji danych z czujników, autonomicznej mobilności oraz nawigacji o znaczeniu krytycznym dla misji.
Przeczytaj Przegląd technologii
Zaawansowane inercyjne systemy nawigacyjne (INS) zapewniające niezawodną nawigację w trudnych warunkach operacyjnych
Najnowocześniejsze rozwiązania inercyjne do precyzyjnej nawigacji i pozycjonowania w środowiskach pozbawionych sygnału GPS
Zaawansowane rozwiązania na potrzeby modernizacji sektora obronnego: napędy, czujniki, systemy łączności i rzeczywistości rozszerzonej
Taktyczne systemy IMU, GPS/INS oraz rozwiązania do orientacji uzbrojenia
Niezawodne rozwiązania w zakresie pozycjonowania, nawigacji i pomiaru czasu (PNT) dla sektora wojskowego i obronnego
Zaawansowane rozwiązania nawigacyjne do zastosowań o znaczeniu krytycznym w sektorze obronnym i lotniczym
Wysokoprecyzyjne systemy czujników inercyjnych MEMS, kwarcowych i FOG do zastosowań wojskowych, lotniczych i obronnych
Wysokowydajne światłowody, żyroskopy laserowe pierścieniowe oraz czujniki inercyjne i systemy nawigacyjne MEMS
Wysokowydajne systemy czujników inercyjnych i nawigacji dla wojskowych pojazdów lądowych i sił lądowych
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Systemy nawigacji inercyjnej (INS) dla pojazdów lądowych, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Pojazdowe systemy nawigacji inercyjnej stały się podstawową funkcją nowoczesnych wojskowych pojazdów lądowych, zapewniając ciągłe informacje o położeniu, prędkości i kursie, całkowicie niezależne od sygnałów zewnętrznych. W odróżnieniu od architektur opartych na satelitach, pokładowy inercyjny system nawigacyjny oblicza ruch na podstawie danych z czujników zainstalowanych w pojeździe, zapewniając załodze zachowanie świadomości sytuacyjnej w przypadku awarii łączności lub całkowitej utraty połączenia z globalnym systemem nawigacji satelitarnej (GNSS).
W środowiskach o zakłóconym polu elektromagnetycznym, gdzie powszechne są działania w ramach wojny elektronicznej oraz celowe zakłócanie sygnałów, te pojazdowe rozwiązania INS stanowią bezpieczne źródło danych dotyczących pozycji, nawigacji i pomiaru czasu (PNT). Dzięki wdrożeniu zaawansowanych taktycznych lądowych systemów nawigacji inercyjnej, zintegrowanych z elektroniką pojazdu i komputerami misji, wojskowe platformy lądowe zachowują kluczową mobilność i gotowość operacyjną na każdym teatrze działań bojowych o wysokim stopniu zagrożenia.
Podwójny taktyczny system nawigacji inercyjnej GEO-FOG 3D firmy Emcore Corporation
Czołgi bojowe działają w najtrudniejszych warunkach na Ziemi. Ośrodki miejskie, gęste lasy, tereny górskie oraz strefy intensywnych walk wiążą się z ekstremalnymi wstrząsami, drganiami i zakłóceniami sygnału. Taktyczny system nawigacji inercyjnej (INS) dostarcza wysoce dokładne dane dotyczące kursu i położenia bezpośrednio do systemu kierowania ogniem czołgu, zapewniając precyzyjną stabilizację i wyrównanie uzbrojenia oraz czujników elektrooptycznych podczas prowadzenia ognia w ruchu po trudnym terenie. Ponadto systemy śledzenia sił własnych oraz systemy zarządzania walką opierają się na tych nieprzerwanych danych dotyczących pozycji w celu koordynowania manewrów pojazdów opancerzonych oraz zapobiegania przypadkowym starciom w sytuacji, gdy sygnał GNSS jest zablokowany.
Pojazdy bojowe piechoty (IFV) muszą łączyć szybką mobilność taktyczną z ochroną żołnierzy, działając w ścisłej koordynacji z jednostkami pancernymi. Nowoczesne BWP wykorzystują dane inercyjne jako podstawową zmienną w sieciach fuzji czujników obejmujących cały pojazd, zapewniając stabilizację radarów, aktywnych systemów ochrony (APS) oraz ładunków obrazowania termicznego. Ta solidna platforma nawigacyjna zapobiega również utracie sygnału spowodowanej przez kaniony miejskie, tunele i przeszkody architektoniczne.
Zadaniem transporterów opancerzonych (APC) jest bezpieczny transport oddziałów piechoty na rozległych, nieprzewidywalnych polach walki. Wersje APC wyposażone w system INS zapewniają automatyczne śledzenie konwoju i realizację trasy nawet podczas całkowitej utraty łączności. Wdrożenie takich rozwiązań w całej flocie wymaga starannie zoptymalizowanej równowagi między wytrzymałością wojskową, kompaktowymi wymiarami oraz opłacalnością w całym cyklu życia.
Precyzyjne dane dotyczące orientacji i pozycji decydują o skuteczności bojowej i przeżywalności środków ognia pośredniego. Pokładowy system nawigacji inercyjnej umożliwia jednostkom artyleryjskim zajęcie pozycji, automatyczne obliczenie precyzyjnych linii celowania pod kątem elewacji i azymutu oraz oddanie strzału bez konieczności ręcznego wyznaczania kręgów celowniczych lub korzystania z zewnętrznych punktów odniesienia. Dzięki znacznemu skróceniu czasu rozstawiania i składania system INS pozwala załogom na namierzenie celów i przemieszczenie się, zanim zostanie zainicjowany ogień przeciwbateryjny, umożliwiając skuteczne stosowanie taktyki „strzelaj i uciekaj”.
Wraz z upowszechnianiem się systemów autonomicznych i półautonomicznych na polu walki rola sprzętu inercyjnego rozszerzyła się, stając się podstawową warstwą autonomii pojazdów. Podczas gdy czujniki wizyjne i dalmierze zapewniają postrzeganie otoczenia, algorytmy autonomicznego planowania trasy i omijania przeszkód w dużym stopniu opierają się na stabilnym, szybkim odniesieniu ruchowym dostarczanym przez system INS. W przypadku pojazdów lądowych UGV działających w głębi terytorium objętego walkami niezawodna nawigacja inercyjna zapobiega niepowodzeniu misji w przypadku ataków elektronicznych lub utraty łączności dowodzenia.
W niniejszej sekcji przeanalizowano, w jaki sposób pojazdy wojskowe poruszają się w środowiskach charakteryzujących się intensywną wojną elektroniczną dzięki integracji układów inercyjnych z nawigacją satelitarną.
PETRA, zaawansowany taktyczny system nawigacji inercyjnej firmy Honeywell Aerospace
Chociaż nawigacja satelitarna zapewnia doskonałą długoterminową dokładność pozycjonowania globalnego, jej sygnały są słabe w momencie dotarcia do powierzchni Ziemi, co sprawia, że bardzo łatwo je zakłócić. Aby przeciwdziałać tej słabości, platformy obronne wykorzystują architekturę hybrydową znaną jako pokładowy system GNSS-INS.
W standardowych warunkach eksploatacyjnych dane GNSS na bieżąco ograniczają i korygują niewielkie, zależne od czasu błędy dryftu charakterystyczne dla czujników inercyjnych. W przypadku utraty sygnału satelitarnego system płynnie przechodzi na nawigację zliczeniową, wykorzystując czujniki pokładowe w celu zachowania integralności nawigacji bez zakłóceń w działaniu systemu nawigacyjnego.
Wojna elektroniczna sprawiła, że nawigacja przestała być jedynie podstawowym narzędziem, stając się zdolnością będącą przedmiotem zaciętej rywalizacji. Równorzędni przeciwnicy stosują systemy zakłócające o szerokim zasięgu, platformy kierunkowego blokowania widma oraz lokalne środki ataku elektronicznego, zaprojektowane w celu zerwania połączenia z satelitami w całych sektorach operacyjnych. Pojazdy lądowe muszą posiadać zdolność manewrowania w tych strefach, co jest możliwe przede wszystkim dzięki wysokowydajnym taktycznym platformom nawigacji inercyjnej, często uzupełnionym dodatkowymi czujnikami nawigacyjnymi.
Ataki typu spoofing, w których przeciwnik wysyła fałszywe sygnały satelitarne, aby wprowadzić w błąd odbiornik pojazdu i skłonić go do zgłoszenia nieprawidłowych współrzędnych pozycji, stanowią poważne zagrożenie dla manewrów naziemnych.
Aby temu przeciwdziałać, nowoczesnyodbiornik INS/GNSS montowany w pojeździe łączy kryptograficzny kod M-Code GPS lub anteny z kontrolowanym wzorem odbioru (CRPA) z oprogramowaniem do weryfikacji inercyjnej. Ponieważ na czujniki inercyjne nie ma wpływu spoofing częstotliwości radiowych, system może porównać napływające pomiary GNSS z niezależnie uzyskanymi szacunkami ruchu inercyjnego. W przypadku wykrycia rozbieżności filtr nawigacyjny może oznaczyć dane GNSS jako niewiarygodne oraz ograniczyć lub odrzucić ich udział w rozwiązaniu nawigacyjnym.
Aby zwiększyć wydajność podczas długotrwałych okresów braku sygnału GNSS, projektanci łączą systemy inercyjne z zestawami czujników pomocniczych.
System TRN wykorzystuje czujniki aktywne do pomiaru lokalnych profili wysokości powierzchni terenu i porównuje je z wstępnie załadowanymi cyfrowymi mapami wysokościowymi terenu. Korelacja ta zapewnia ustalenie pozycji bezwzględnej, które ogranicza błędy dryftu systemu INS bez nadawania ani odbierania zewnętrznych sygnałów radiowych.
Wykorzystując wytrzymałe kamery optyczne w połączeniu z algorytmami przetwarzania obrazu działającymi w ramach przetwarzania brzegowego, nawigacja wizualna śledzi punkty orientacyjne i elementy lokalnego krajobrazu. Połączenie obliczeń przepływu optycznego z danymi z systemu INS stanowi wyjątkową metodę weryfikacji prędkości względnej i przebytej odległości, szczególnie w zagraconych obszarach miejskich lub zalesionych.
Czujniki LiDAR emitują impulsy laserowe w celu stworzenia wysoce dokładnej, trójwymiarowej chmury punktów przedstawiającej otoczenie pojazdu. Po zintegrowaniu ze strumieniem danych inercyjnych techniki jednoczesnej lokalizacji i mapowania (SLAM) oparte na LiDAR zapewniają wysoce dokładną nawigację w środowiskach o słabej widoczności lub tam, gdzie tradycyjne śledzenie optyczne jest ograniczone.
Odometria kołowa śledzi fizyczne obroty układu napędowego pojazdu za pośrednictwem magistrali CAN lub zewnętrznych enkoderów. Chociaż jest ona podatna na błędy spowodowane poślizgiem kół, błotem i nierównym terenem, połączenie danych odometrycznych z silnikiem stanu INS zapewnia komputerowi nawigacyjnemu wiarygodną podstawę prędkości, która radykalnie zmniejsza dryft pozycji podczas przejazdów na długich dystansach.
Zapewnienie niezawodności operacyjnej wymaga, aby systemy nawigacyjne pojazdów lądowych spełniały rygorystyczne normy środowiskowe, mechaniczne i elektryczne.
Wojskowe pojazdy lądowe stanowią trudne środowisko dla wrażliwych podzespołów elektronicznych. Intensywna jazda w terenie, uderzenia o tor o wysokim przyspieszeniu oraz odrzut broni powodują naprężenia konstrukcyjne, które mogą łatwo wywołać zakłócenia w czujnikach lub awarie sprzętu.
Zgodność z wymaganiami normy MIL-STD-810 jest powszechnie wymagana w programach dotyczących wojskowych pojazdów lądowych. Systemy wykorzystują wewnętrzną izolację mechaniczną, wzmocnione obudowy oraz rozbudowane wsporniki montażowe poddane analizie metodą elementów skończonych w celu tłumienia sił zewnętrznych. Ponadto czujniki wewnętrzne są poddawane regulacji termicznej za pomocą skalibrowanych elementów grzejnych lub precyzyjnych radiatorów, co gwarantuje, że wahania temperatury podczas misji na pustyni lub w warunkach arktycznych nie wpłyną negatywnie na stabilność polaryzacji czujników.
Profil elektromagnetyczny wewnątrz nowoczesnego pojazdu taktycznego jest niezwykle gęsty – wypełniony jest radiostacjami sieciowymi o dużej mocy, aktywnymi systemami radarowymi oraz urządzeniami zakłócającymi przeciwdziałającymi improwizowanym urządzeniom wybuchowym (IED).
Sprzęt bojowy musi wytrzymać ciągłe narażenie na działanie ściernego piasku, gęstego błota, przepraw przez głęboką wodę oraz agresywnych środków odkażających o charakterze chemicznym, biologicznym, radiologicznym i jądrowym. Zespoły INS klasy wojskowej charakteryzują się wysokim stopniem ochrony przed wnikaniem (IP67 lub IP68), wykorzystując wytrzymałe uszczelnienia hermetyczne, odporne na korozję konstrukcje z anodowanego aluminium oraz wojskowe złącza okrągłe w celu ochrony wrażliwych czujników wewnętrznych i elektroniki.
Krajobraz wojskowej nawigacji lądowej ulega gwałtownym zmianom w wyniku przełomów w dziedzinie mikroinżynierii oraz wymogów dotyczących systemów otwartych.
Te wzajemnie powiązane osiągnięcia gwarantują, że środki lądowe nowej generacji zachowają decydującą przewagę technologiczną w obszarach o wysokim stopniu rywalizacji.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.
