Эта статья взята из общедоступного аккаунта WeChat компании Amap Technology (amap_tech).
1. Предпосылки
Высокоточные карты и высокоточные транспортные средства для сбора — это некоторые общие слова, о которых часто говорят студенты, изучающие картографию и путешествия. Однако ученики вне круга могут спросить, что же такое высокая точность?
высокоточные средстваВысокоточное позиционирование, Высокоточная карта относится к карте с богатыми географическими информационными данными и высокоточными координатами. Конечно, высокоточный сборщик — это специальный транспорт, который собирает и создает высокоточные картографические данные.
Некоторые любопытные друзья разобьют кастрюлю и в конце концов спросят, как достигается высокая точность? Как это можно назвать высокой точностью?
На самом деле, текущий стандарт высокой точности не очень точен, но в основном считается, чтосм вышеТочность можно расценивать как высокую точность. Реализация высокой точности в основном зависит от различных датчиков, важнейшим из которых является система высокоточного позиционирования и ориентации, включая спутниковое позиционирование и инерциальную навигацию.
В этой статье в основном представлены некоторые из этих ситуаций с точки зрения аппаратного обеспечения и его применения в практической работе.
2. Объяснение терминологии
Система ориентации позиционирования: Система POS (Position and Orientation System, POS) относится к высокоточной системе измерения положения и ориентации в сочетании с инерциальной навигацией + спутниковая навигация GNSS.Спутниковый приемник, установленный на носителе, используется для точного определения положения в пространстве, а Для определения момента используется инерционное измерительное устройство.Положение датчика сочетается с точными часами, и, наконец, посредством расчета получают скорость, положение, положение и другую информацию о носителе.
Инерциальная навигационная система: Инерциальная навигация для краткости - это система расчета навигационных параметров с гироскопом и акселерометром в качестве чувствительных устройств.По выходным данным гироскопа/акселерометра устанавливается навигационная система координат, а также скорость и положение носителя в навигационной системе координат. рассчитываются.
IMU: Инерциальный измерительный блок — это устройство, которое измеряет угол ориентации по трем осям (или угловую скорость) и ускорение объекта. IMU является частью инерциальной навигационной системы.
**ГНСС:** Глобальная навигационная спутниковая система (Глобальная навигационная спутниковая система) относится ко всем спутниковым навигационным системам, включая глобальные, региональные и расширенные, такие как GPS в США, Глонасс в России, Galileo в Европе и Beidou в Китае. спутниковая навигационная система и соответствующие вспомогательные системы, такие как WAAS (глобальная система дополнений) в США, EGNOS (европейская геостационарная навигационная система наложения) в Европе и MSAS (многофункциональная транспортная спутниковая система дополнений) в Японии и т. д. также охватываются и другие спутниковые навигационные системы, которые будут построены в будущем.
Примечания: Часть позиционирования мы привыкли для краткости называть инерциальной навигацией, на самом деле она включает в себя не только инерциальное навигационное оборудование, но и относится к системе позиционирования и ориентации, включающей в себя полный набор программного и аппаратного обеспечения.
3. Что включает в себя система высокоточного позиционирования и ориентации?
Система высокоточного позиционирования и ориентации на транспортном средстве сбора обычно в основном состоит из следующих частей:
Состав системы позиционирования и ориентации
Алгоритмический процесс
Вся система состоит из аппаратного обеспечения и вспомогательного программного обеспечения и алгоритмов.Поскольку в отрасли ведется много исследований по алгоритму комбинированного решения, различные методы и идеи также находятся в полном расцвете.В AutoNavi есть связанные студенты, которые занимаются разработкой работать в этой области. Поэтому в этой статье основное внимание уделяется только введению с точки зрения аппаратного обеспечения.
Состав низкоточных и высокоточных систем позиционирования аналогичен, разница только в уровне точности датчиков (IMU, GNSS).
В-четвертых, роль и роль каждого датчика
1.GNSS
Подобно GPS, о котором часто упоминалось ранее, но с развитием науки и техники, система Beidou BD в нашей стране также может соответствовать GPS с точки зрения точности и надежности и играет важную роль в практических приложениях.
От десятков модулей в юанях до десятков тысяч высокоточных GNSS-плат принцип позиционирования в основном одинаков: необходимо измерить расстояние между спутником с известным положением и приемником пользователя, а затем интегрировать данные нескольких спутников. , Точное местоположение приемника может быть известно. Положение спутника можно найти в эфемеридах спутника по времени, зафиксированному бортовыми часами.
Однако по соотношению сигнал-шум, полосе частот, количеству созвездий, количеству каналов, захвату и отслеживанию сигнала и т. д. высокоточные платы GNSS значительно превосходят обычные GPS.Например, мобильные телефоны, как правило, только поддержка кода C/A диапазона частот GPS L1, но профессиональный уровень. Большинство плат в основном поддерживают многодиапазонный и многоканальный L1/L2/L5.
Помимо того, что они значительно превосходят обычные модули по точности позиционирования в реальном времени, профессиональные платы GNSS также могут выполнять постобработку с точностью до миллиметра, что является ценностью профессиональных приемных плат.
Основные производители спутниковых ресиверов в отрасли включают Trimble, Novatel, Leica, Topcon и т. д. из-за рубежа, а также Beidouxingtong, CTI, Zhonghaida, Sinan и т. д. в Китае.
Основной функцией GNSS в системе является получение абсолютных координат текущего положения.Преимуществом является отсутствие накопления ошибок положения.Недостатком является низкая частота обновления, обычно не превышающая 10~50Гц.
2.IMU
Фактически, IMU является ядром высокоточной системы позиционирования и ориентации, широко известной как инерциальная навигация, и цена также отражает это: например, для устройства стоимостью почти один миллион юаней на часть спутникового приемника приходится всего несколько десятков тысяч юаней, а большая часть остальных - это плата ИДУ.
В определенной степени при выборе системы позиционирования и ориентации ключевым является выбор IMU, потому что выбор части GNSS относительно прост и интуитивно понятен.
Далее в этой статье IMU в основном сосредоточен на объяснении объекта.
IMU обычно состоит из трех одноосных акселерометров и трех одноосных гироскопов.Акселерометр обнаруживает сигналы ускорения носителя в трех независимых осях в системе координат, а гироскоп обнаруживает сигнал угловой скорости носителя относительно система координат.После обработки сигнала можно рассчитать положение носителя.
Стоит отметить, что IMU и алгоритм инерциального счисления предоставляют относительную сырую информацию о местоположении.Его функция заключается в измерении маршрута, перемещаемого относительно начальной точки, поэтому он не предоставляет информацию о вашем конкретном местоположении. Поэтому он часто используется вместе с GNSS.Когда некоторые сигналы GNSS слабы или даже отсутствуют, IMU может сыграть свою роль, позволяя оператору постоянно получать информацию об абсолютном положении и ориентации.
Частота обновления IMU относительно высока, как правило, от нескольких сотен до 1 кГц. Используя три значения ускорения, смещение может быть получено двумя интегрированиями, чтобы реализовать позиционирование положения, а интегрирование значения угловой скорости может получить информацию об ориентации, а фактическое состояние объекта может быть получено путем их объединения.
Хотя IMU является относительно незнакомой технологией, на самом деле мы каждый день пользуемся мобильными телефонами, а также автомобилями, самолетами и даже космическими кораблями.Разница заключается в материалах, стоимости и точности.
В соответствии с различными сценариями использования существуют различные требования к точности IMU.Высокая точность также означает высокую стоимость. Наши высокоточные машины, конечно же, используют высший сорт.
Сравнение цены и точности IMU
3. Одометр
Стандартный одометр обычно устанавливается на колесе снаружи со встроенным поворотным энкодером, который приводится в движение колесом для совместного вращения. Его роль заключается в измерении линейного расстояния, пройденного транспортным средством, и в подавлении ошибок дрейфа, если спутник теряет синхронизацию. Существуют различные формы одометра.В дополнение к внешнему энкодеру используются датчики с магнитной решеткой, датчики Холла и т. д.
4. Усиление, вспомогательные средства
В основном некоторые наземные и спутниковые технологии улучшения, включая RTK, RTD, PPK, PPP, DGPS, различные SBAS и т. д. Мы редко используем спутниковые системы улучшения в нашей повседневной работе, но в основном используем наземные системы улучшения. . Для высокоточного сбора обычно используется метод дифференциального расчета постобработки.
Пять, как устроена инерциальная навигация
Как упоминалось ранее, система позиционирования и ориентации включает в себя инерциальную навигацию.Основным аппаратным обеспечением инерциальной навигации является IMU, а IMU состоит из двух основных частей: гироскопа и акселерометра.
1. Гироскоп
Давайте посмотрим, как выглядит вершина? Да, это то, что ниже.
Какое отношение этот гироскоп имеет к датчику угловой скорости в обычно понимаемом нами инерциальном навигационном устройстве?
С точки зрения технологии производства, материалов и принципов, это не имеет большого значения, это разные вещи. Но эти штуки можно использовать как датчики угловой скорости вращения, а такое изделие в виде механического гироскопа использовалось первым, и это было предвзято, поэтому этот датчик угловой скорости позже назвали гироскопом.
На самом деле существует много типов гироскопов, которые можно условно разделить на механические гироскопы, лазерные гироскопы, волоконно-оптические гироскопы, микромеханические (МЭМС) гироскопы и так далее в соответствии с физическими принципами.
механический гироскоп: широко использовался в ранних самолетах. Он большой по размеру, сложный по структуре и плохой по точности. В более поздний период появилось несколько усовершенствованных типов, таких как: гироскоп без шарикоподшипников, жидкостный плавающий гироскоп и т. д.
Лазерный гироскоп: Измерьте угловую скорость вращения, используя разность оптических путей в теории Саньяка. Суть его в том, что когда световой луч проходит по кольцеобразному каналу, если сам кольцеобразный канал имеет скорость вращения, то свету требуется больше времени, чтобы пройти в направлении, в котором вращается канал, чем требуется двигаться в направлении, противоположном каналу, это занимает больше времени.
Саньяк эксперимент
Эта теория Саньяка очень интересна, и заинтересованные студенты могут углубить свое понимание самостоятельно.
Лазерный гироскоп на самом деле является кольцевым лазером. В замкнутом оптическом пути два луча света, передаваемые по часовой стрелке и против часовой стрелки от одного и того же источника света, интерферируют со светом, и угловая скорость вращения замкнутого оптического пути может быть измерена путем обнаружения изменения фазы. разность или интерференционная полоса. Когда кольцевой лазер находится в статическом состоянии, оптические пути двух лазерных лучей равны, поэтому частоты одинаковы, разница между двумя частотами (разница частот) равна нулю, а интерференционные полосы равны нулю.
При вращении кольцевого лазера вокруг оси, перпендикулярной плоскости замкнутого оптического пути, оптический путь луча в том же направлении вращения удлиняется, длина волны увеличивается, а частота уменьшается; другой луч противоположен, поэтому возникает – разность частот, образующая интерференционные полосы.
Лазерный гироскоп не имеет внутренних движущихся устройств, имеет низкую скорость дрейфа данных, высокую надежность и высокую точность измерений. Из-за соотношения разности оптических путей лазерный гироскоп будет иметь определенный порог скорости, ниже которого изменение угловой скорости может быть не обнаружено. Кроме того, из-за использования кольцевого лазера все устройство получается громоздким и дорогим.
Волоконно-оптический гироскоп: Строго говоря, это тоже лазерный гироскоп.Принцип тот же, что и у лазерного гироскопа, но кольцевой лазер заменен оптическим волокном. Стоимость оптического волокна невелика, но на него легко влияет неравномерное тепловое расширение и холодное сжатие, вызванное изменениями температуры и изменениями натяжения во время намотки, поэтому точность немного ниже. Свет лазерного гироскопа распространяется в резонаторе и меньше подвержен влиянию внешнего мира, поэтому точность высока, но стоимость резонатора высока. Из-за своих преимуществ по стоимости и объему волоконно-оптические гироскопы нашли широкое применение на практике.
Микромеханический гироскоп: Гироскоп MEMS представляет собой продукт, который сочетает в себе микромеханическую структуру, протравленную полупроводниковой технологией, и технологию схемы CMOS. Он характеризуется малыми размерами, низкой стоимостью, простотой массового производства и широко используется в мобильных телефонах, портативных устройствах и других областях, не требующих высокой производительности. Кроме того, с развитием технологий точность некоторых высококачественных МЭМС-гироскопов сравнима с точностью волоконно-оптических гироскопов.
Принцип гироскопа MEMS заключается в использовании силы Кориолиса, тангенциальной силы, действующей на вращающийся объект, когда он совершает радиальное движение, для измерения угловой скорости. Вибрирующий объект подвешен к основанию на мягкой эластичной конструкции. Общая динамическая система представляет собой двумерную систему с упругим демпфированием, в которой силы Кориолиса, вызванные вибрацией и вращением, преобразуют энергию, пропорциональную угловой скорости, в режим измерения и вычисляют выходные данные.
2. Акселерометр
Функция акселерометра заключается в измерении силы ускорения носителя для определения положения носителя в пространстве и слежения за движением.Ускорение представляет собой вектор и скорость изменения скорости.
Существует много типов акселерометров, начиная отМатериалСуществует несколько видов кварцевых гибких, жидкостных плавающих акселерометров и МЭМС.
в соответствии сЧувствительный элементКлассификацию, условно можно разделить на несколько типов: пьезоэлектрические акселерометры, пьезорезистивные акселерометры и емкостные акселерометры, помимо теплового потока, резонансные.
Пьезо-акселерометрИзменения ускорения обнаруживаются с помощью пьезоэлектрического эффекта (пьезоэлектрические материалы генерируют электричество при физическом напряжении). Пьезоэлектрические акселерометры чаще всего используются для измерения вибрации и ударов. Пьезорезистивные акселерометры гораздо менее чувствительны, чем пьезоэлектрические акселерометры, и больше подходят для краш-тестов транспортных средств. Сопротивление пьезорезистивного акселерометра пропорционально приложенному к нему давлению.
Наиболее часто используемые акселерометрыемкостный акселерометр, который использует изменение емкости для определения ускорения объекта. Когда датчик испытывает ускорение, расстояние между его емкостными пластинами изменяется по мере движения диафрагмы датчика, тем самым определяя значение ускорения.
3. Зачем совмещать навигацию
В практических приложениях одному режиму навигации и позиционирования трудно удовлетворить требования навигационных характеристик Эффективным способом повышения общей производительности навигационной системы является использование интегрированной навигационной технологии, то есть использование двух или более разнородных навигационных систем для одной и той же навигационной информации Измерения и расчеты производятся для формирования измерений, на основе которых рассчитываются и корректируются ошибки каждой навигационной системы.
Например, гироскоп измеряет угловую скорость, а ускорение измеряет линейное ускорение. В первом используется принцип инерции, а во втором используется принцип баланса сил. Измерения акселерометра правильны в более длительном промежутке времени, но имеют ошибки в более коротком промежутке времени из-за наличия шума в сигнале. Гироскоп более точен в течение короткого периода времени и имеет ошибки из-за дрейфа в течение длительного периода времени. Поэтому их необходимо настроить друг с другом, чтобы обеспечить правильный сигнал.
Для другого примера, во всей системе IMU обеспечивает отношение носителя и может рассчитать относительное положение.Его преимуществами являются высокая частота обновления, непрерывный вывод, стабильные данные и хорошая краткосрочная стабильность, но недостатком является то, что нет происходит накопление ошибок, а точность со временем расходится.Плохая стабильность, поскольку информация о местоположении и информация об отношении получаются путем интегрирования. Преимущества спутниковой навигации GNSS заключаются в отсутствии накопления ошибок положения и хорошей долговременной стабильности, а недостатком является низкая частота обновления и возможны прерывистые сигналы.
Таким образом, GNSS и IMU могут дополнять друг друга.Долгосрочное абсолютное позиционирование может быть достигнуто с помощью GNSS.В промежутке между обновлениями положения GNSS можно использовать IMU для оценки позиционирования, а GNSS можно использовать для исправления ошибок.
Поскольку IMU и GNSS дополняют друг друга по производительности, использование комбинации этих двух устройств в качестве конструкции системы позиционирования и ориентации признано лучшим в отрасли решением.
6. Основные параметры ИМУ
Что касается требований к параметрам производительности, необходимо начать с двух аспектов: акселерометра и гироскопа.Существует множество связанных индикаторов, обычно основное внимание уделяется следующему:
7. Факторы ошибок, влияющие на точность
В инерциальной навигационной системе аппаратная часть в основном влияет на точность работы IMU.Источник ошибки показан на следующем рисунке:
Источники ошибок инерциальной навигации
1. Факторы влияния гироскопа
Важность гироскопа как основного датчика инерциального навигационного оборудования очевидна. Данные оценки ориентации во многом зависят от качества данных угловой скорости, поэтому точность гироскопа будет напрямую влиять на плюсы и минусы решения.Другими словами, сможет ли IMU правильно воспринять ориентацию носителя, зависит от Точность работы гироскопа.
2. Факторы, влияющие на акселерометр
В IMU влияние акселерометра в основном отражается на стабильности и точности акселерометра. Среди них высокая точность акселерометра должна обеспечить точность последующей обработки данных, а стабильность акселерометра является одним из ключевых факторов, которые напрямую влияют на то, сможет ли IMU работать нормально.
3. Факторы влияния температуры
Когда температура датчика изменяется, точность датчика будет сильно различаться.Как правило, рабочая среда инерциального устройства не может быть средой с постоянной температурой, особенно это серьезно влияет на точность гироскопа, поэтому влияние температуры не может быть игнорируется.
4. Обработка ошибок
В системе позиционирования и ориентации существует множество источников ошибок, а ошибки в аппаратных средствах инерциальных устройств обычно делятся на две категории: систематические ошибки и случайные ошибки. Суть систематической ошибки заключается в том, чтобы найти регулярную ошибку, чтобы ее можно было компенсировать в реальном времени, в основном включая смещение постоянного значения, коэффициент масштабирования, ошибку установки и т. д.
Однако случайные ошибки обычно относятся к шуму, и трудно найти подходящую реляционную функцию для описания шума. Как правило, для проведения анализа моделирования ошибок на данных с нулевым смещением используются дисперсия Аллана, метод анализа временных рядов и другие средства.Например, алгоритм фильтрации Калмана может использоваться для уменьшения влияния случайного шума.
8. Как выбрать систему позиционирования
При разработке схемы высокоточной системы сбора данных важным моментом является выбор инерциального навигационного оборудования, так как от этого зависит не только стоимость аппаратуры, но и точность конечного продукта. При выборе конкретной модели одной из основных задач является проверка IMU, что не что иное, как обращение внимания на следующие аспекты, а затем выбор в соответствии с требованиями к продукту.
- Соответствуют ли индексные параметры датчика требованиям.
- Является ли цена датчика разумной и завершена ли цепочка поставок.
- Приемлема ли сложность проектирования поддержки программного и аппаратного обеспечения.
- Хороши ли возможности технической поддержки и вспомогательных услуг производителя.
Наиболее важным из них является первый пункт, который также является предварительным условием.Только когда технические характеристики соответствуют требованиям, будут приняты следующие соображения стоимости и бизнеса.
1. Индикаторный анализ
Мы по-прежнему анализируем наиболее важные технические аспекты и вводим несколько ключевых показателей в процессе выбора гироскопа:
диапазон
При выборе датчика в первую очередь необходимо определить диапазон.Для какой области используется выбранный датчик?Как правило, для автомобиля гироскоп должен быть выбран в пределах 300 градусов в секунду, а акселерометр должен быть в пределах 4G.Другие основаны на их собственное использование.Выберите сцену, например, бортовой диапазон должен быть больше, а железнодорожный транзит может быть меньше. В случае высокой точности меньший диапазон соответствует более высокой точности.
Нулевое смещение и стабильность смещения
В принципе, гироскоп будет дрейфовать, когда он включен или начал работать, что делится напостоянный дрейфислучайный дрейфСуществует два вида, среди которых постоянный дрейф называется смещением нуля, и его также можно назвать дрейфом нуля, а единицей измерения является °/ч, °/с. Получив смещение нуля гироскопа, мы можем компенсировать его при последующем использовании, но компенсация представляет собой среднее значение нескольких измерений.После компенсации постоянный дрейф все еще будет иметь некоторый остаток на выходе гироскопа.Поэтому просто появился индекс повторяемости с нулевым смещением в тесте гироскопа, который представляет собой близость повторяемости с нулевым смещением гироскопа каждый раз.После калибровки и компенсации гироскопа с хорошей повторяемостью с нулевым смещением остаточный постоянный дрейф относительно невелик, который может достичь более высокой точности.
Стабильность смещения получается путем расчета дисперсии выходных данных гироскопа в процессе включения питания.Упомянутый выше постоянный дрейф вычитается при расчете дисперсии.Поэтому стабильность смещения отражает индекс случайного дрейфа гироскопа, а также известный как случайный шум.
Смещение и стабильность смещения, которые в значительной степени отражают характеристики гироскопов и акселерометров, долгое время считались ключевыми показателями технических характеристик инерциальных устройств. При выборе модели следует выбирать соответствующую модель в соответствии с требованиями к стоимости и точности.
Угловое случайное блуждание
Когда гироскоп находится в нулевом входном состоянии, выходной сигнал представляет собой суперпозицию белого шума и медленно меняющейся случайной функции. Диффузные случайные функции можно использовать для определения показателей смещения и стабильности смещения.
Ошибка длинного значения ориентации и скорости, создаваемая случайным блужданием гироскопа, равна нулю, но существует определенная ошибка колебаний скорости и ориентации, а амплитуда колебаний связана с величиной случайного блуждания дрейфа гироскопа. Случайное блуждание вызовет ошибку позиционирования с большой амплитудой колебаний, но среднее значение ошибки позиционирования не увеличивается линейно со временем, а представляет собой процесс случайного блуждания.
Случайное блуждание отражает уровень развития гироскопа, а также отражает минимальную обнаруживаемую угловую скорость гироскопа.
Физическое состояние
(1) Размеры
Чтобы оценить внешние размеры, в основном необходимо выбрать подходящий размер в соответствии с фактической ситуацией установки транспортного средства, а IMU должен иметь хорошую адаптацию к окружающей среде. Для корпуса IMU его центроидное положение должно быть как можно ближе к физическому центру IMU.
(2) Электрические требования и требования к интерфейсу
Обычный источник питания автомобиля составляет 9-16 В, и при выборе следует учитывать, соответствует ли диапазон рабочего напряжения, в противном случае необходимо добавить модуль преобразования мощности. Кроме того, необходимо проверить наличие функций самозащиты, таких как короткое замыкание и перенапряжение.
Что касается интерфейса, необходимо уточнить тип интерфейса и форму кабеля, например, USB/Ethernet/последовательный порт и т. д., соответствует ли скорость передачи данных форме связи и т. д., чтобы избежать прерывания и потери данных во время использования.
(3) Экологические требования
Инерционные датчики очень чувствительны к изменениям температуры, поэтому вам необходимо обратить внимание на их индикаторы, связанные с температурным дрейфом.Для некоторого оборудования с большим температурным дрейфом вы должны обратить внимание на среду установки и попытаться обеспечить стабильную температуру рабочей среды, например, добавление вентиляторов/кондиционеров для отвода тепла или нагревательных устройств и т. д.
Кроме того, обратите внимание на уровень защиты IMU, установите его снаружи или внутри автомобиля и примите соответствующие меры по защите от воды и пыли.
(4) Соответствующие стандарты и спецификации
В том числе, но не ограничиваясь:
- Общие технические условия на автомобильное спутниковое навигационное оборудование (GB/T 19392-2013).
- Стандарт проверки надежности бортового электронного оборудования (ISO 16750).
- Международный стандарт функциональной безопасности дорожных транспортных средств (ISO 26262 2018).
- Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования для дорожных транспортных средств (GB/T 28046).
2. Сосредоточьтесь на тестировании
Для таких продуктов, как инерциальное навигационное оборудование, которые ориентированы на производительность и имеют одну функцию, необходимо сосредоточиться на их реальных характеристиках и нельзя полностью доверять показателям в техническом руководстве. Точность также очень высока, какова фактическая представление?
Характеристики номинальной точности Trimble POS LV 510:
Показатель номинальной точности Novatel SPAN-CPT:
Фактически, вы получаете то, за что платите, и цена, естественно, отражает производительность.Точность POS LV510 на самом деле намного лучше, чем у CPT, поэтому сценарии их применения также различаются.510 можно использовать для высокопроизводительных вычислений. точность сбора данных, в то время как CPT используется только для обновления или сбора данных ADAS.
Также не ведитесь на показатели, номинальная точность 0,02 метра – результат идеальных условий эксплуатации.
Помимо просмотра индикаторов, что еще вы можете выбрать?
Как говорится, мул - это лошадь, вытащите его на пробежку, это применимо и к выбору модели.Наш подход: реальный замер. Ведь практика — единственный критерий проверки истины.
В настоящее время,Методы тестирования на уровне системы позиционирования и ориентации в основном включают: тест фактического движения, тест моделирования программного обеспечения и тест полуфизического физического моделирования комбинации программного обеспечения и оборудования.. Среди них фактический спортивный тест, очевидно, является наиболее интуитивным и реальным, и мы обычно используем тест спортивного автомобиля для проверки точности.
Этап тестирования обычно делится на несколько этапов: подготовка оборудования, планирование маршрута, сбор данных и анализ данных.
Подготовка оборудования: Для оценки точности системы позиционирования и ориентации необходим эталонный эталон, чтобы при движении по одному и тому же маршруту можно было точно количественно определить траекторию и ошибку ориентации тестируемого устройства.На практике устройство высокого уровня часто используется в качестве эталона. Эталон, то есть истинное значение, устанавливается на той же несущей платформе с тестируемым устройством, и собираются траектория и положение несущей по одному и тому же маршруту.
При установке часть, содержащая IMU, должна быть прочно установлена на платформе, направление измерения тела должно оставаться ортогональным/параллельным направлению вперед и горизонтальному направлению транспортного средства, и его нельзя свободно трясти; положение установки антенны следует убедиться в отсутствии препятствий, исправности звезды и отсутствии поблизости источников помех. При необходимости подключите одометр. Кабели питания и данных подключены, как указано.
планирование маршрута: Различные сценарии имеют разные требования к системе позиционирования, но для нас это в основном сбор дорожных данных, и это сбор всех дорожных условий, а это не только высокоскоростная дорога, сельская дорога с хорошим спутниковым сигналом, но и также для инерциальной навигации.Участки дорог с низкими требованиями также включают обычные городские дороги, кольцевые линии, виадуки вверх и вниз, автостоянки, обычные национальные дороги и другие сценарии, где спутниковые сигналы блокируются или даже прерываются.Поэтому выбор тестовых участков должен быть максимально полным, чтобы охватить эти сценарии.
В дополнение к требованиям сцены для обычного тестирования, поскольку инерциальная навигация часто требует инициализации, начальная и конечная точки тестовой линии должны быть выбраны на открытой местности и в месте с хорошим спутниковым сигналом.
Сбор данных: Сбор данных относительно прост, соблюдайте соответствующие рабочие спецификации и собирайте данные тестируемого устройства и устройства с истинными значениями в соответствии с указанной строкой. Для обеспечения надежности и согласованности, а также для облегчения сравнения, на одной и той же линии часто выполняется несколько возвратно-поступательных измерений. Что касается опорных станций, вы можете настроить свои собственные или использовать данные от поставщиков услуг, таких как Chihiro.
анализ данных: После того, как спортивный автомобиль закончен, собранные инерциальные навигационные данные, необработанные данные GNSS и данные опорной станции поступают в программное обеспечение постобработки для различной предварительной обработки, преобразования формата, фильтрации, дифференциального расчета, слияния, сглаживания и ряда процессов, выход данные о траектории и положении.
анализ данных
Можно выбрать несколько траекторий и сравнить их с выходными данными устройства с истинными значениями с точки зрения положения в плоскости, возвышения, угла курса, угла наклона крена и других показателей, чтобы получить диапазон ошибок в различных сценариях, а затем проанализировать производительность устройства при тест Выбор основывается на.
В дополнение к использованию оборудования более высокого уровня в качестве истинного значения для проверки точности тестируемого устройства, для оценки точности также могут использоваться другие методы, такие как калиброванная фотограмметрическая система ближнего действия + метод контрольного поля.
9. Резюме
В этой статье кратко представлена основная ситуация с инерциальным навигационным оборудованием и его датчиками в системе позиционирования и ориентации с точки зрения аппаратного обеспечения. На самом деле в приложении этих сенсоров остается еще много ссылок, которые необходимо обработать, прежде чем их сможет использовать конечный пользователь. Такие как экологические испытания, старение, скрининг, калибровка поворотного стола и т. Д. Перед отправкой с завода, это также очень важно, и алгоритм расчета комбинации является ключевым.Эти комбинированные пуансоны комплектуются полным набором, и может быть достигнута только высокая точность. полученный.
Рекомендуемая литература для студентов, интересующихся позиционированием и инерциальной навигацией.Цинь Юнъюань, Западный технологический университет,Ян ГонминСерия книг учителя, написанных очень систематически.