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科技新聞

?慣性導航在GNSS導航中的應用

文字:[大][中][小] 2020-10-23    瀏覽次數:645    

  一、什么是慣性導航

  慣性導航系統(INS,以下簡稱慣導)是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的一種自主式導航系統,不過這個名詞本身與GNSS(全球導航衛星系統)導航沒有任何關系。

  慣導系統由陀螺儀和加速度計兩部分組成:

  1.陀螺儀有穩定指向一個方向的性質,并且不與外界的運動相關聯。將這樣的設備裝在方向發生轉動的物體上時,就可以測量出物體轉動的角度。

  2.加速度計能夠測出物體運動的加速度值,配合時間記錄,根據s=(1/2)a*t^2即可計算出距離。至于說加速度值一致在變化?那就積分唄。

  三軸陀螺儀分別指向坐標軸中的xyz軸,在這三軸上再加上加速度計,就組成了慣性導航裝置。通過三軸角度變化,三軸距離累計,就可以測量出物體在三維空間中的三軸位置移動,即三維空間位移,但是你會發現這樣的裝置只能測量出相對位移,即在時間記錄中某兩個時刻之間的位移。

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  二、慣導與GNSS導航

  GNSS導航,是根據GPS/BD提供的位置信息,以及導航前規劃的線路,指引用戶行駛的一個系統。

  我們知道,GPS/BD是通過接收衛星發送的信號計算出自身位置的,當衛星被遮擋后,定位設備就無法定位了。遮擋可能是多種情況,比如經過高架橋、隧道等。這時候可能會出現導航中的車位圖標不動了,直到車開到開闊地帶會看到位置一下子跳過去。

  另外也會通過速度、時間、距離的關系,根據最后一次衛星信號計算的速度,來推測可能的位置從而繼續實現導航。但是如果車輛加減速變化較大時,最終推測位置和當前實際位置偏差也會很大,但不管怎樣這都會帶給用戶不好的體驗。

  而慣導與GNSS相組合的應用,既解決了GNSS設備在丟星情況下失去導航位置的問題,又解決了單純慣導設備只有相對位移的困擾。在GNSS設備定位精度下降時,使用慣導設備補償計算導航位置;在慣導設備精度下降時,使用GNSS設備補償計算位置。

  在導航領域,GNSS跟慣導的結合能很好地解決了隧道、高樓、橋底或者樹林等遮擋環境下的定位行駛問題。不過由于慣導設備也有其自身的技術缺點(影響慣導系統誤差的主要是時間和溫度,并且累加起來的誤差很容易擴大),所以長時間的導航仍然有很大的困難。

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  如今,GNSS已成為眾多應用程序中的領先定位技術,并且在過去30年中,地理空間行業的技術進步令人印象深刻。簡而言之,迄今為止已引入了三種不同的GNSS解決方案:高端RTK流動站,手持式GIS數據收集器和機器控制系統。

  —— END ——

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  沃感科技,多年來專注于傳感器與物聯網科技領域,致力于技術創新,為用戶提供成套、多系列“專業、精準、高效”的傾角傳感器、電子羅盤、慣性測量單元(IMU)等傳感器產品及傳感器解決方案,以滿足工程機械、塔架監測、建筑監測、慧城市、地災監測、農林機械、軌道監測、航姿監測等諸多行業客戶的需求。

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