有一种导航叫做惯性导航,有一种系统叫做惯性导航系统(INS)
惯性导航系统(INS)由加速度传感器和陀螺仪构成,三轴陀螺仪分别指向坐标轴中的xyz轴,在这三轴上再加上加速度计,通过三轴角度变化,三轴距离累计,就可以测量出物体在三维空间中的三轴位置移动,即相对三维空间位移,即在时间记录中某两个时刻之间的位移。
GNSS卫星导航,是根据卫星提供的经纬度位置信息,以及导航前规划的线路,来指引用户行驶。
INS 和 GNSS 是可以彼此独立的两套导航系统,由于GNSS是持续性的绝对位置导航,而INS 是通过航位推测,即DR(Dead Reckoning)的方式,不依赖任何外部参照进行导航的,但INS由于存在长时间误差累积的问题,更适合短期导航,所以通常在应用中将INS惯导和GNSS结合起来使用,GNSS卫星系统担任主担任主导航,INS惯导系统作为备份导航,能很好地解决隧道、高楼、桥底、树林和山谷等遮挡环境下或者湖海边水面信号反射干扰环境下的定位行驶问题。
当卫星信号被遮挡时,启动INS备份导航,能够保持导航的连续性。如果在卫星信号被遮挡或信号弱而且铁磁性干扰比较强的区域,如铁桥、矿山地段,还可以在惯导系统中加入地磁传感器,来修正陀螺仪的累积误差,当回归到卫星信号强的地区重新切换为卫星主导航。另外,卫星信号,除了输出经纬度,也会输出高程信号,在卫星信号较弱或存在干扰时经纬度信号和高程信号也会出现误差,此时,可以使用绝压传感器测量海拔高度,与卫星输出的高程信号进行对比,筛除卫星输出的坏点信号,起到过滤卫星三维位置信号的作用。
这里面依靠扩展卡尔曼滤波算法,在不同应用场景下调整对不同传感器的依赖权重。如果遇到强磁环境,就会更依赖陀螺仪和加速度传感器的组合进行航位推测,在磁干扰干净的场景,会用磁传感器修正陀螺仪的累积误差,在卫星信号强的场景,会更多的依靠GNSS作为主导航。
在卫星信号较差的环境,还会利用绝压传感器测量海拔高度,与GNSS模块输出的高程信号进行对比,过滤出GNSS 信号坏点,总之,在INS和GNSS的组合导航中,我们可以把GNSS模块叶看作经度纬度和高程传感器,与加速度传感器,陀螺仪和地磁传感器一起,相互配合,相互依赖,相互修正,从而实现最佳的定位导航精度。
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加入地磁传感器是为了提供绝对航向(yaw),构成AHRS(航姿参考),是另一个概念,应该是与INS所遇强磁环境无关的。INS本质上还是IMU,它的工作原理不需要依附于地球的重力场和磁场。
磁干扰强度较大的地方还加入地磁传感器?
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