Neigungswinkel messen

Sie können die Nick-, Wank- und Gierrate eines Fahrzeugs mit zwei GNSS-Antennen messen. Sowohl die Datenlogger VBOX 3i als auch VBOX IISX sind mit zwei Antennen erhältlich, mit denen Sie Neigungswinkel messen und die genauen Bewegungen des Fahrzeugs verstehen können.

Was ist ein Schräglaufwinkel?

Der Schräglaufwinkel ist die Differenz zwischen der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs (von der primären GNSS-Antenne gemessener Kurs über Grund - bekannt als Heading) und der Richtung, in die die Fahrzeugkarosserie zeigt (gemessen mit der sekundären GNSS-Antenne - bekannt als True Heading).

Wie misst man den Schräglauf-, Nick- oder Wankwinkel?

Indem Sie zwei Antennen an einem Fahrzeug in einem festgelegten Abstand konfigurieren, erstellen Sie eine „feste Grundlinie“, die die relative Position und Höhe jeder Antenne auf wenige Millimeter genau bestimmt.

Wenn Sie die relative Position jeder Antenne kennen, erhalten Sie einen sehr genaue „wahre Fahrtrichtung“ (True Heading) der zwischen ihnen gezogenen geraden Linie. Die normale GPS-Richtung kann dann mit dieser "wahren Fahrtrichtung" verglichen werden, um den Schräglaufwinkel (oder manchmal auch als Gierwinkel bezeichnet) zu berechnen.

Die Kenntnis der relativen Höhe ergibt einen sehr genauen Winkel zwischen den Antennen und ermöglicht es dem Gerät, den Nick- oder Wankwinkel zu messen (abhängig davon, wie die Antennen montiert sind).

Warum Schräglauf-, Nick- und Wankwinkel messen?

Für Ingenieure kann es von unschätzbarem Wert sein, zu wissen, wie viel Quer- oder Längsbewegung ein Fahrzeug beim Beschleunigen, Bremsen oder in Kurven hat, insbesondere bei hochdynamischen Anwendungen.

Neigungswinkel mit VBOX 3i messen

Bei Verwendung von zwei GNSS-Antennen (GPS / GLONASS) misst die VBOX 3i (de)-Doppelantenne alle normalen VBOX-GPS-Parameter sowie den Azimut und die Höhe zwischen den Antennen, d. h. die Richtung, in die die Antennen zeigen, und den Winkel zwischen ihnen von der Horizontalen gemessen. Auf diese Weise kann das Gerät den Schräglaufwinkel und auch den Nickwinkel (oder den Wankwinkel, je nachdem, wie die Antennen montiert sind) mit 100 Hz messen. Dieses System ist ideal für die Prüfung der Fahrdynamik.

VB3i Dual Antenna

Die VBOX 3i Dual-Antenne kommt außerdem mit dem sogenannten VBOX Manager-Display, mit dem Sie die Dynamik- und Filtereinstellungen ändern, Schräglaufwinkeldaten einrichten und Antennenpositionen definieren können. Ein optionaler Doppelantennen-Montagestab (max. Breite 2,5 m) für das Dach des Fahrzeugs bietet die genauste Winkelmessung.

Verwenden einer Trägheitsmesseinheit (IMU) mit einer Doppelantenne

Die VBOX 3i kann mit Trägheitsmesseinheiten, wie der VBOX IMU04 mit Kalman-Filter verwendet werden, um die Fahrtrichtungsmessung zu verarbeiten. So wird der sogenannte „Hebelarmeffekt“ korrigiert, der bei hochdynamischen Manövern entstehen kann, wenn die GPS-Antenne am Fahrzeugdach größeren Neigungswinkel ausgesetzt ist als der tiefer liegende Masseschwerpunkt des Fahrzeugs. Die "sauberen" Fahrtrichtungsparameter werden dann für die Berechnung des Schräglaufwinkels und des übersetzten Schräglaufwinkels verwendet.

Der wahre Fahrtrichtung (true heading) wird vom Kalman-Filter nicht verarbeitet. Die VBOX 3i-Doppelantenne verwendet jedoch die Gierrate der IMU bei der Berechnung des übersetzten Schräglaufwinkels. Die IMU-Gierrate hat einen niedrigeren Geräuschpegel als die Doppelantennen-Gierrate, was zu einer saubereren Messung des übersetzten Schräglaufwinkels führt.

Beachten Sie, dass dies keine Auswirkungen auf den Standardschräglaufwinkelkanal hat, da für dessen Berechnung keine Gierrate erforderlich ist. Beachten Sie auch, dass der Kalman-Filter nicht aktiviert werden muss, um diesen zusätzlichen Vorteil zu erzielen.

Die Verwendung einer Trägheitsmesseinheit (IMU04) mit der VBOX 3i (de) Doppelantenne bietet hochgenaue Messungen von Geschwindigkeit, Entfernung, Fahrtrichtung (Heading) und Gierrate für Anwendungen wie das Testen der Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) mit einem Lenkroboter.

VBOX IISX

Wenn Sie keine IMU oder 100-Hz-Protokollierung benötigen, ist die VBOX II-Doppelantenne möglicherweise die ideale Wahl. Die beiden Antennen der VBOX II werden in einem festgelegten Abstand am Fahrzeug angebracht, und der Abstand wird über die Frontplatte und das Display in die VBOX eingegeben. Ein Algorithmus verwendet dann diese "feste Grundlinie" (fixed Baseline), um die relative Position und Höhe jeder Antenne auf einige Millimeter zu bestimmen. Dies kann erfolgen, weil an einer Antenne empfangene Fehler verwendet werden können, um Fehler an der anderen Antenne angesichts des bekannten Abstands zwischen den beiden auszugleichen.

Wenn Sie die relative Position jeder Antenne kennen, erhalten Sie einen sehr genauen „wahren Fahrtrichtung“ (true heading) der zwischen ihnen gezogenen geraden Linie.

Die normale GPS-Fahrtrichtung kann dann mit dieser "wahren Fahrtrichtung" verglichen werden, um den Schräglaufwinkel (oder manchmal auch als Gierwinkel bezeichnet) zu berechnen.

Die Kenntnis der relativen Höhe ergibt einen sehr genauen Winkel zwischen ihnen, und dies ergibt den Neigungswinkel, wenn er in Längsrichtung (über das Dach) konfiguriert ist, und den Wankwinkel, wenn er seitlich (über das Dach) konfiguriert ist. In beiden Ausrichtungen kann der Schräglaufwinkel noch gemessen werden, der Benutzer muss lediglich einen 90-Grad-Versatz anwenden, der über die Frontplatte wählbar ist.

Hinweis: Der Schräglaufwinkel variiert über die Breite des Fahrzeugs. Daher ist es wichtig, die Antenne direkt über dem Punkt zu platzieren, an dem Sie diesen Winkel messen möchten. Antennen mit Grundplatte können mit einer geeigneten Halterung außerhalb der Fahrzeugkarosserie montiert werden.

Die Genauigkeit des Schräglaufwinkel und des Nickwinkels hängt von der Trennung der Antennen und der Qualität der verwendeten Antennen ab. Je weiter die Antennen voneinander entfernt sind, desto besser ist die Genauigkeit, die Sie erzielen.


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