背景

      新的3DMGX7-GNSS/INS以3DMGX5-GNSS/INS的成功為基礎(chǔ)，并添加了許多客戶所需的功能，解決了特定用例中的常見挑戰(zhàn)。該測試報告強(qiáng)調(diào)了四項進(jìn)化改進(jìn)：

        ?測試1：雙天線固定航向

        ?測試2：抗磁干擾能力

        ?測試3：雙天線+RTK vs 單天線

        ?測試 4：GNSS 衰減期間車輪里程計輔助

      所有四項測試均使用輪式車輛完成，重點是兩個傳感器之間盡可能相似的物理配置：3DMGQ7 -GNSS/INS（又名 GQ7）；和 3DMGX5 -GNSS/INS（又名 GX5，以前稱為 GX5-45）。 GQ7 和 GX5 以相同的方向安裝在堅固的箱子內(nèi)，該箱子安裝在車輛的底座上（見圖 2）。 GQ7 的 GNSS 雙天線和 GX5 的單 GNSS 天線安裝在屋頂?shù)泥徑恢茫ㄒ妶D 3）。對于每次測試，傳感器設(shè)置都針對輪式車輛應(yīng)用進(jìn)行了適當(dāng)配置。

      采用更高等級的慣性傳感器，這里稱為“參考”，作為GQ7和GX5比較誤差計算的真實參考。 Reference 也安裝在堅固的外殼中，并且在測試期間從同一蜂窩調(diào)制解調(diào)器同時向 GQ7 和 Reference 提供 RTCM 校正。

      測試1：雙天線固定航向

      動機(jī)：

      當(dāng)由于磁干擾 (MI) 而無法使用磁力計時，單天線 GNSS/INS 導(dǎo)航傳感器在低線性加速度期間無法獲得精確且準(zhǔn)確的航向。 GQ7 通過添加雙天線航向輔助解決了這一挑戰(zhàn)。在像 GX5 這樣的系統(tǒng)中，在這些靜止期間，航向會隨著時間的推移而漂移，而 GQ7 將保持穩(wěn)定的航向。

      目標(biāo)應(yīng)用：

        ?高精度/低動態(tài)車輛應(yīng)用

        ?極低的角速率

      傳感器配置：

      航向初始化和輔助源：

      GQ7：雙天線GNSS 和 GNSS 運動航向初始化、GNSS 位置和速度輔助、GNSS 航向輔助

      GX5：（單天線）GNSS 速度矢量 GNSS 航向輔助

      程序：

      開車5分鐘。停下來。保持靜止 5 分鐘漂移期。駕駛 1 分鐘以突出偏航對位置精度的影響。

      結(jié)果：

      對于此測試用例，GQ7 的有限誤差為 0.88°，GX5 在 5 分鐘的靜止期內(nèi)以每分鐘 0.87° 的速率漂移。

      測試2：抗磁干擾能力

      動機(jī)：

      GQ7 解決了磁力計的常見挑戰(zhàn)。如果幾乎沒有磁干擾 (MI)，磁力計可以根據(jù)地球磁場提供準(zhǔn)確的航向估計。如果附近的車輛、火車和齒輪箱等大型近端移動鐵磁部件產(chǎn)生磁干擾，那么磁力計的校準(zhǔn)和用作航向輔助源可能會具有挑戰(zhàn)性甚至不可能。 GQ7 的雙天線不易受 MI 影響，因此可以在這些情況下提供準(zhǔn)確的航向 - 這在以前的單天線系統(tǒng)中是不可能實現(xiàn)的。

      目標(biāo)應(yīng)用：

        ?高機(jī)械指數(shù)應(yīng)用

        ?大型近端移動金屬部件

        ?附近的車輛

        ?火車

        ?鐵磁移動結(jié)構(gòu)

        ?齒輪箱

        ?鐵磁土動

      傳感器配置：

      航向初始化和輔助源：

      GQ7：雙天線GNSS 和 GNSS 運動航向初始化、GNSS 位置和速度輔助、GNSS 航向輔助

      GX5：磁力計、單天線 GNSS 速度矢量、GNSS 航向輔助。

      （注：對于此測試，自適應(yīng)磁力計測量被關(guān)閉。啟用后，它們會顯著減少由于瞬態(tài) MI 的磁干擾而導(dǎo)致的航向漂移，但不會完全消除它，特別是對于連續(xù) MI。此配置說明了外部 MI 的實際效果適用于未實現(xiàn)類似瞬態(tài) MI 算法的設(shè)備。）

      程序：

      行駛 8:30，停車 1 分鐘，在 GQ7 和 GX5 附近保持恒定 MI 45 秒，保持停車 2 分鐘，行駛 45 秒。

      結(jié)果：

      GQ7 的雙天線航向不受 MI 影響，并在 MI 期間保持準(zhǔn)確的航向，而 GX5 航向漂移量令人無法接受。

      測試3：雙天線+RTK VS 單天線

      動機(jī)：

      GQ7 與3DMRTK和SensorCloudRTK配合使用時，可在大多數(shù)主要城市地區(qū)提供 1cm + 1ppm 的位置精度，從而將位置精度提高 100 倍，并且覆蓋范圍始終在擴(kuò)大。

      目標(biāo)應(yīng)用：

        ?高定位精度（2-100cm）應(yīng)用

        ?利用公共道路和人行道的應(yīng)用

        ?送貨無人機(jī)

        ?城市機(jī)器人

        ?自動駕駛汽車

        ?有腿機(jī)器人

        ?無人機(jī)系統(tǒng)

        ?無人機(jī)

      傳感器配置：

      航向初始化和輔助源：

      GQ7：雙天線GNSS 和 GNSS 運動學(xué)航向初始化、GNSS 位置和速度輔助、GNSS 航向輔助、使用3DM RTK 配置通信

      GX5：單天線GNSS 速度矢量、GNSS 航向輔助。

      開車5分鐘。開車穿過與道路相鄰的人行道的交叉路口。

      結(jié)果：

        ?3DMGQ7+ 雙天線 + RTK比GX5 單點 INS（200 至 2cm）精度提高 100 倍，滿足 1cm + 1ppm 的規(guī)格，成本比REF（參考）低 6 倍

        ?右圖是從道路測試到 GoogleEarth 街景的 4 種不同 GNSS/INS 傳感器解決方案的疊加

        ?雙天線 GNSS + INS + RTK的傳感器融合可產(chǎn)生比分段 GNSS 接收器 + RTK更平滑的輸出

      測試4：車輪里程計對GNSS信號衰減位置誤差的影響

      動機(jī)：

      GQ7 添加了一個輔助端口，為 GQ7 的卡爾曼濾波器提供外部輸入。這些輸入之一是車輪里程計（對于輪式車輛）。 GQ7 導(dǎo)航濾波器支持通過硬件編碼器接口或數(shù)字消息輸入進(jìn)行外部速度測量。里程計輔助可以極大地提高 GNSS 中斷情況下的導(dǎo)航性能。密歇根科學(xué)高分辨率車輪脈沖傳感器 E512 用于協(xié)助該測試的里程表，如下圖所示。

      目標(biāo)應(yīng)用：

        ?GNSS 信號退化環(huán)境中的輪式車輛：“城市峽谷”、茂密植被多路徑、隧道、GNSS 干擾/有爭議的防御環(huán)境

      傳感器配置：

      航向初始化和輔助源：

      GQ7：車輪里程計、雙天線GNSS 和 GNSS 運動學(xué)航向初始化、零速度控制、 GNSS 位置和速度輔助、GNSS 航向輔助、使用3DM RTK適配器 配置通信

      GX5：單天線GNSS 速度矢量、Zeri 速度控制、 GNSS 航向幫助。

      程序

      開車5分鐘。行駛時衰減GQ7和GX5的GNSS信號。行駛通過彎曲路段時保持衰減 1 分鐘。

      結(jié)果：

        ?在衰減過程中，由于其更高質(zhì)量的 IMU 和里程計輸入，GQ7 幾乎保持在參考位置上，而 GX5 則漂移了 140 米。