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组合导航及惯性导航

日期:2019-04-11 01:21
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摘要:只用惯性传感器(加速度计和陀螺仪)测量得到位移。但是由于惯性器件的固有误差以及安装误差,因此组合导航业内产品的位置都依靠GPS接收机精度。

组合导航及惯性导航

一、组合导航的优良位置如何得到?

理论上,某一段时间内,只用惯性传感器(加速度计和陀螺仪)测量得到位移。但是由于惯性器件的固有误差以及安装误差,因此组合导航业内产品的位置都依靠GPS接收机精度。

不同接收机位置精度是不同的(比如单天线,或RTK差分定位),但GPS 存在着动态响应能力差、 易受电子干扰、信号易被遮挡等缺点,因此城市内(或GPS信号差环境)要得到精度高的位置可以考虑里程计,多普勒测速,和地图匹配等方案。


二、主流的地图软件,如百度,高德,谷歌地图,有使用组合导航算法吗?比如GPS+惯性导航?

在GPS信号丢失的情况下,有没有使用手机的陀螺仪和加计辅助导航?在室内呢?室内有哪些辅助手段?

手机主流地图软件有使用组合导航算法,但主要仍是GNSS(考虑到现在很多手机都支持北斗和GLONASS,统称GNSS)、信号基站和电子罗盘(或者说磁力计),基于手机的惯性导航离实用还有一定的困难。


组合导航细化来说分来就太多了,室内室外的融合技术就太多种了,不同的传感器辅助定位也算融合,哪怕一个朝向估计都可以有很多融合方法,具体就不展开讲,咱们应用做多的应该就是GPS/基站Cell-ID的融合定位和AGPS,大幅提升了GPS搜星速度,提升了冷启动定位速度或者说初始定位时间,克服了GPS信号被阻挡时的粗定位问题。

第三,在手机上的惯性导航其实可以分为两类,一类是传统的IMU或者说INS,简单说就是加速度二次积分定位,随时间推移,累积误差很大,再考虑手机内置传感器的低精度(相比工业用的精密传感器),几乎不可用。那第二类就是PDR(行人航迹推算),这个就是通过多源传感器来识别人的运动状态来实现步伐检测、步长估计和朝向估计,从而进行移动的估计,这个研究很多,在保持一定的手机使用姿势下,还是可以达到较好的定位精度(大概10米内保持1米内吧),再结合其他定位方式进行组合导航,还是可以做到一定的精度提升。

三、为什么民航飞机还在使用惯性导航,不用gps?

1. 惯性导航系统仍有其不可替代作用,惯性导航系统除了定位功能,另一个重要功能就是给飞机提供姿态信息,加速度信息。这些都是飞机驾驶及自动驾驶系统必须的飞行参数。而位置信息可以说就是通过加速度信息积分得出的,因此可以算作是一个“副产物”。

2。 自备性及可靠性。惯性导航系统多年发展形成的的高可靠性和不依靠任何外界设施就能定位的特性,使其能够*大程度的保证飞机在复杂或意外情况下的安全。例如太阳黑子爆发就有可能影响卫星信号的接收。并且,具备自备性的导航设备,只有惯导一种。

3. 惯导及其他定位的复合定位方式精度已经足够。其他定位方式指的是多种无线电地面电台定位,而且航空界的传统就是新技术应用较慢。

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