2.3.2 车载组合导航技术
INS与GPS具有较好的互补特性,将二者集成可以得到比单一导航系统稳定性更好、精度更高的导航方案。INS+GPS的组合导航系统可以输出高频率导航参数信息(位置、速度、姿态),并在长、短期的导航过程中均具备较高精度。采用基于卡尔曼滤波的最优估计方法,对GPS和INS定位导航信息进行融合,能得到可靠的导航解。GPS能防止惯性数据漂移,INS能在GPS信号中断时提供位置、速度、姿态信息。
北斗星通旗下的小型测量天线(图2-21)采用多馈点设计方案,相位中心稳定性高,可接收GPS、GLONASS、BDS和GALILEO的卫星信号,同时支持L-Band星基差分信号。天线采用双重防水、防紫外线外壳设计,已通过美国NGS测试,现广泛应用于智能驾驶、测量测绘、驾考驾培、精准农业和数字化机械作业等领域。
图2-21 小型测量天线
其特点如下:
1)天线部分采用多馈点设计方案,实现相位中心与几何中心的重合,将天线对测量误差的影响降到最低。
2)天线单元增益高,方向图波束宽,确保低仰角信号的接收效果,在一些遮挡较严重的场合仍能正常收星。
3)带有抗多径扼流板,有效降低多径对测量精度的影响。
4)防水、防紫外线外罩为天线长期在野外工作提供保障。
华测导航旗下高精度组合导航接收机(图2-22)是采用多传感器数据融合技术,将卫星定位与惯性测量结合的一款能提供多种导航参数的组合导航产品。
该组合导航接收机针对卫星信号易受“城市峡谷”、“建筑山林”等遮挡以及多路径干扰的情况,陀螺仪与加速度传感器,支持外接里程计信息进行辅助,借助新一代多传感器数据融合技术,大幅提高了系统的可靠性、精确性和动态性,实时提供高精度的载体位置、姿态、速度和传感器等信息,良好满足“城市峡谷”等复杂环境下长时间、高精度、高可靠性导航应用需求。
图2-22 组合导航接收机
天硕导航旗下的GNSS辅助惯性导航系统INS-T-306(图2-23)是新一代OEM形式的GNSS接收机和IMU集成系统,内置三星双频(GPS/GLONASS/BDS)GNSS导航系统和高性能IMU,即使GNSS信号有遮挡,INS-T-306也能输出高精度的位置、速度和姿态信息。
图2-23 GNSS辅助惯性导航系统INS-T-306
INS-T-306采用GNSS接收机、气压计、工作温度范围内自动校准的三轴磁力仪、先进的MEM陀螺仪和加速度传感器,利用天硕的新传感器融合滤波器及先进导航&制导算法,输出高精度的位置、速度、航向角、俯仰角和横滚角等信息。
其主要特点和功能如下:
1)与激光雷达(Velodyne、RIEGL、FARO)兼容。
2)最高200Hz IMU PVA输出,20Hz GNSS定位/观测数据输出。
3)基于高级、可扩展的嵌入式卡尔曼滤波器的传感器融合算法,可用于舰船、直升机、无人机、无人潜水器、无人地面车、无人搬运车、遥控潜水器、平衡架以及地面车辆的不同动态运动。
4)零速修正、GNSS航迹角功能。
5)所有传感器在正常工作温度范围内自动校准,工业等级为IP67。