在本文中OxTS解释了OxTS惯性导航系统上安装的gx/ix紧密耦合技术如何减轻部分和完全GNSS障碍物对数据精度的影响。
汽车测试正逐渐从试验场转移到公共道路上。随着机器人出租车在密集的城市环境中行驶的需求,以及原始设备制造商和一级供应商在城市和农村道路上验证ADAS传感器和系统的需求,准确定位已成为开放道路上汽车测试面临的最重要问题之一。
在开放的天空条件下,现代GNSS接收机很容易达到厘米级的精度。在使用基站或类似设备进行校正时尤其如此。然而,当天空部分被遮挡时,很难保持准确的位置。因此,在开放道路上测试时,建筑物、树木、桥梁和其他障碍物可能会出现问题。
多路径
另一个问题,特别是在城市环境中,是卫星信号被建筑物完全屏蔽或偏转的趋势。反射的“多径”信号会在伪距离计算中引起重大错误,从而导致报告位置的错误。
解决这个问题的一个方法就是简单地跟踪更多的卫星。最近新增的北斗和伽利略卫星这意味着能够跟踪这些额外卫星的GNSS接收机比只能跟踪GPS和GLONASS的老式接收机具有显著的优势。如果一个接收器正在跟踪四颗卫星,其中一颗通过反射信号可用,接收器就需要使用这个坏信号。因此,它需要计算一个不正确的位置。或者,它可能会丢弃它——并且根本无法从剩下的三颗卫星中计算出位置。
相反,如果接收器能够跟踪10颗卫星,其中包括一个反射信号,那么来自其他9颗卫星的数据可能足以让接收器在第十颗卫星中意识到错误并丢弃它。此外,即使在多路径不存在问题的情况下,只要能够在天空的任何区域跟踪更多的卫星,就可以在天空部分受阻时更容易地保持最少卫星数量(SPS模式为4颗,RTK模式为6颗)的可见度。
另一个解决?
另一种解决方法是GNSS与IMU紧密耦合.一旦确定了初始位置,IMU就可以用来约束其他有效的卫星解决方案。这尽可能地确保只使用直接信号,多路径信号被丢弃。
紧密耦合是如何工作的?
举个例子,想象一辆车在一座巨大的玻璃幕墙建筑前行驶。在此过程中,被跟踪的卫星信号开始被直接接收,并且位置是已知的。来自IMU的航位推算(加上一些IMU漂移的误差)能够计算出飞行器“最可能”的位置。如果信号是通过建筑物的一侧接收到的,由于“多路径”错误而导致的计算位置将在这个最可能的位置之外,因此这个坏信号可以被丢弃。
此外,如果需要四颗卫星来维持一个位置固定(至少需要六颗卫星来维持RTK),单个卫星仍然可以提供有用的位置数据,从而减少IMU漂移。这种“单卫星辅助”可用于在三颗或更少卫星可用时保持位置,还有助于“惯性重锁”,在通过桥梁或隧道等障碍物后可以更快地获得RTK锁定。
这两种紧密耦合模式,我们称之为gx和ix。总之,gx/ix紧耦合在密集的城市环境中比松耦合系统具有显著的优势,在这种环境中,多路径和障碍物天空更为常见。
OxTS最近将他们的gx/ix紧密耦合带到所有四个星座,为您提供两种可能的最佳解决方案。为了验证这一点,在伦敦市中心进行了一次驾驶。这一路段包括隧道和密集的城市峡谷(见下文)。
在不同的位置模式下对驱动过程中收集的数据进行后处理:
- 接收机模式,GNSS接收机从可用卫星计算位置(松耦合)
- Gx/ix紧密耦合模式与所有四个星座跟踪
- 混合模式,其中接收器模式和gx/ix结合使用,以提供两者的最佳效果
在伦敦市——密集的城市峡谷,单车道道路四面环绕着高大的玻璃建筑,即使是跟踪所有四个星座的惯视系统(如图3中的绿线所示)也无法保持可靠的位置定位。通过图1和图2所示的道路(Gherkin大楼旁边),松耦合系统通常依赖于IMU航迹推算位置,并且在其他时候由于多路径而经历位置的大跳跃。
当在混合模式下处理时(如下面的红线所示),您可以看到即使在最具挑战性的部分,位置也保持了车道级精度,并且计算误差小于1米。相比之下,接收机模式平均计算误差超过1.5米(在这个特定的部分甚至更糟)。混合模式结合了四gx/ix紧密耦合,因此可以为您提供最好的两个世界,即使在最具挑战性的领域也可以提供准确的数据。
我如何使用gx/ix并在艰难的GNSS条件下获得更好的位置?
Gx/ix是OxTS NAVsuite中的一个附加特性。NAVsuite是OxTS的免费软件套件,为汽车测试工程师和测量师提供配置、监控、后处理和分析INS数据所需的工具,确保他们生成尽可能最好的数据。
全世界的汽车测试工程师都在使用这款旗舰车RT3000用于精确的定位和地面真实测量,而测量员使用调查+而且xNAV650用于本地化和地理参考应用。
在OxTS INS设备上启用gx/ix将提高GNSS条件困难的位置精度。阅读数据表了解更多>