Marine-Trägheitsnavigationssysteme (INS) bestimmen die Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung von Schiffen und Unterwasserfahrzeugen, wenn GNSS-Signale nicht verfügbar oder unzuverlässig sind. Sie ermöglichen eine präzise Navigation in schwierigen Meeresumgebungen.
Read the Technology Overview
Präzise GNSS- und GPS-Positionierungslösungen für anspruchsvollste marine und maritime Umgebungen
Fortschrittliche Lösungen für Trägheitsnavigation, Bewegung und Positionierung für marine Anwendungen
Hochpräzise Positionierungs-, Orientierungs- und Navigationssysteme für marine und maritime Anwendungen
Hochleistungsinstrumente, Sensoren und Technologien für die Erforschung und Überwachung von Unterwasserumgebungen
Fortschrittliche Positionierungs-, Navigations- und Bewegungsüberwachungssysteme für Schiffe und Offshore-Plattformen
Hochpräzise Trägheitssensoren und akustische Positionierungssysteme für Anwendungen in der Schifffahrt, auf See und auf hoher See
Hochleistungsfähige kompakte Trägheitsmessmodule für Marine- und Unterwasseranwendungen
Marine-taugliche Trägheitsmesssysteme für die Offshore- und Unterwasserindustrie
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Eine präzise Navigation ist für sichere und effektive Marineoperationen von grundlegender Bedeutung, insbesondere wenn satellitengestützte Systeme wie GNSS/GPS nicht verfügbar oder unzuverlässig sind. Trägheitsnavigationssysteme (INS) bieten eine robuste Alternative, indem sie kontinuierlich Positionsdaten auf der Grundlage interner Sensormessungen liefern. In maritimen Umgebungen, an der Oberfläche oder unter Wasser, leitet INS U-Boote, autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs), ferngesteuerte Fahrzeuge (ROVs) und Schiffe durch komplexe und signalfreie Gebiete. Ob bei Unterwasservermessungen, Tiefseeerkundungen oder Marineeinsätzen – maritimes INS ermöglicht präzise Navigation unter anspruchsvollsten Bedingungen.
Quanta Micro Trägheitsnavigationssystem (INS) von SBG Systems
Ein maritimes Trägheitsnavigationssystem (INS) ist ein in sich geschlossenes elektronisches Gerät, das die Position, Ausrichtung und Geschwindigkeit einer Plattform durch die Verarbeitung von Eingaben aus Trägheitssensoren bestimmt. Diese Systeme bestehen in der Regel aus Beschleunigungsmessern und Gyroskopen, die jeweils die lineare Beschleunigung und die Winkelrotation messen.
Unter Anwendung der Newtonschen Mechanik berechnet das INS kontinuierlich die Bewegung von einem bekannten Startpunkt aus, ohne auf externe Signale angewiesen zu sein. Dadurch eignen sie sich besonders für Unterwasserumgebungen oder Umgebungen ohne GNSS-Empfang. Marine-INS-Geräte können unabhängig voneinander funktionieren oder mit GNSS, Doppler-Geschwindigkeitsmessern (DVLs) und anderen Hilfssensoren integriert werden, um die Genauigkeit zu verbessern und Drift im Laufe der Zeit zu korrigieren.
Trägheitsnavigationssysteme messen die lineare Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit einer Plattform. Anhand dieser Messungen berechnet das System dann die Veränderungen der Position und Ausrichtung im Laufe der Zeit. Zu den Kernkomponenten gehören:
Bei maritimen Anwendungen sind diese Komponenten in der Regel Teil eines Strapdown-Trägheitsnavigationssystems, bei dem die Sensoren fest auf der Plattform montiert sind und Algorithmen zur Ermittlung von Positionsänderungen verwenden. Viele Systeme nutzen GNSS- oder GPS-gestützte Korrekturen, um kumulative Fehler zu reduzieren, insbesondere bei Überwasserschiffen.
INS-Technologien werden in einer Vielzahl von maritimen und maritimen Szenarien eingesetzt. Dazu gehören:
Oberflächen-Schiffsnavigation: Schiffe nutzen INS zur Ergänzung von GNSS-Systemen, um Redundanz und präzises Manövrieren in engen Wasserstraßen, Hafeneinfahrten und bei der dynamischen Positionierung zu gewährleisten.
Unterwasserortung und -vermessung: Marine-INS verbessert Unterwasserortungssysteme, bei denen herkömmliche akustische oder GNSS-Methoden nicht ausreichen. Diese Systeme verbessern die Genauigkeit bei hydrografischen Vermessungen und ozeanografischen Untersuchungen.
Arten von Trägheitsnavigationssystemen, die in Meeresumgebungen eingesetzt werden
Certus INS von Advanced Navigation
Für den Einsatz auf See eignen sich mehrere Arten von INS, die sich hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Ausdauer unterscheiden:
Vergleiche und Leistungsaspekte
Während GNSS für die Navigation an der Oberfläche weit verbreitet ist, bieten Trägheitsnavigationssysteme entscheidende Vorteile in Szenarien, in denen GNSS beeinträchtigt ist:
GNSS-gestütztes vs. eigenständiges INS: Gestützte Systeme profitieren von Korrektursignalen, wodurch sie sich für Langzeitmissionen eignen, bei denen es sonst zu einer Anhäufung von Abweichungen kommen würde.
INS-Genauigkeit
Die Genauigkeit von Marine-INS hängt von der Sensorqualität, der Kalibrierung und der Dauer des nicht unterstützten Betriebs ab. Hochwertige Systeme bieten Driftraten von nur 0,01 % der zurückgelegten Strecke.
Maritime Trägheitsnavigationssysteme sind in der Regel für die Anbindung an verschiedene maritime Technologien ausgelegt und müssen relevante Umwelt-, Leistungs- und Interoperabilitätsstandards erfüllen. Dazu gehören:
Umwelt- und EMV-Konformität: Viele INS-Produkte werden auf der Grundlage allgemeiner Industrie- oder Klassifikationsanforderungen (z. B. DNV, ABS) getestet, um den spezifischen Bedingungen auf See wie Vibrationen, Feuchtigkeit, Korrosion und elektromagnetischen Störungen standzuhalten.
INS-Einheiten werden häufig in größere maritime Systeme wie dynamische Positionierungssysteme, hydrografische Vermessungsnutzlasten oder AUV-Steuerungsplattformen integriert. Die Integration erfordert robuste Datenschnittstellen und Zeitsynchronisationsprotokolle, um eine genaue Systemleistung zu gewährleisten.
Zahlreiche Hersteller produzieren INS-Systeme, die speziell auf marine Umgebungen zugeschnitten sind und sich in Bezug auf Leistung, Haltbarkeit und Sensorintegration unterscheiden. Die Auswahl hängt von den Missionsanforderungen, dem Plattformtyp und den betrieblichen Einschränkungen ab. Beliebte Anwendungsbereiche sind Verteidigung, Forschung, Handelsschifffahrt, Unterwasserbau und Offshore-Energie.
Maritime Trägheitsnavigationssysteme entwickeln sich mit den Fortschritten in der Sensortechnologie, den Datenfusionsalgorithmen und den Integrationsframeworks weiter. Diese Systeme sind nach wie vor unverzichtbar für eine genaue und zuverlässige Navigation auf den Weltmeeren.
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