by Leo
1.什么是對準(zhǔn)?
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)通過積分慣性傳感器的測量值來計算導(dǎo)航結(jié)果,即導(dǎo)航方程的每一次迭代,都需要利用前一次的位置、速度、姿態(tài)等導(dǎo)航參數(shù)作為其初始值。因此,在使用INS提供導(dǎo)航結(jié)果前,必須要對它進(jìn)行初始化。
INS初始的位置和速度信息需要外部提供,在GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中,初始的位置和速度信息由GNSS接收機(jī)提供。此外,還可以采用將INS放置在預(yù)先測量的已知位置點(diǎn)附近等方式進(jìn)行初始化。此時,INS通過外部信息,已經(jīng)知道了它在外界所處的位置和已有的速度,但仍無法確定的是,當(dāng)它測量到自身在X軸方向存在加速運(yùn)動時,或在以Y軸為旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動時,究竟在外界是朝向哪里加速運(yùn)動,或在以哪里為軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。因此,INS還要初始化姿態(tài)。
姿態(tài)初始化的過程稱為對準(zhǔn),因?yàn)檫@一過程就是在物理上將慣性器件與當(dāng)?shù)貙?dǎo)航系軸向?qū)R,或清楚慣性器件在當(dāng)?shù)貙?dǎo)航系中的姿態(tài)。初始的姿態(tài)信息既可通過外部信息提供,也可由INS自身通過敏感重力矢量和地球自轉(zhuǎn)矢量來確定。
一句話,每次設(shè)備上電啟動,都需要經(jīng)過對準(zhǔn)這個過程,才能正常工作。
2.什么是校準(zhǔn)?
在GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中,當(dāng)INS完成對準(zhǔn),我們就可以知道INS在當(dāng)?shù)貙?dǎo)航系中的姿態(tài),同時也可以通過GNSS獲取在當(dāng)?shù)貙?dǎo)航系中的位置、速度結(jié)果。
由于安裝組合導(dǎo)航系統(tǒng)時,INS坐標(biāo)系和載體(車輛)坐標(biāo)系的軸向不能完全重合,因此不能直接將INS坐標(biāo)系的朝向作為載體的朝向來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動約束,而是要先通過設(shè)置RBV(Rotation from Body to Vehicle)參數(shù),來旋轉(zhuǎn)INS與載體姿態(tài)的相對關(guān)系,使得INS坐標(biāo)系和載體(車輛)坐標(biāo)系的軸向盡量重合,以可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動約束。
由于設(shè)備安裝無法保正絕對的精確,輸入的RBV與實(shí)際安裝可能會有幾度的傾角。RBV誤差主要對導(dǎo)航信息中的車體姿態(tài)產(chǎn)生影響,也會因桿臂配置的坐標(biāo)系而對導(dǎo)航中心和方位角產(chǎn)生一定程度的影響。由此產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在陸地模型中,衛(wèi)星信號良好時無明顯異常,而衛(wèi)星信號丟失時的誤差發(fā)散則尤為明顯,此時由RBV誤差產(chǎn)生的姿態(tài)和位置偏差將隨時間而愈加明顯。若使用非陸地模型,則導(dǎo)航結(jié)果無明顯差異。
RBV校準(zhǔn)需要滿足以下幾個條件:
1.直線行駛(不能有轉(zhuǎn)彎);
2.速度達(dá)到5m/s(最小速度);
3.道路平坦(載體不能傾斜);
4.前進(jìn)方向行駛(不能倒退行駛)。
其中,需要注意:前兩者會在處理時自動檢測,選符合要求的數(shù)據(jù)用于校準(zhǔn);后兩者在處理時無法自動檢測,校準(zhǔn)時必須按照要求操作,否則RBV校準(zhǔn)結(jié)果很可能不準(zhǔn)確。
一句話,一般在不挪動設(shè)備的情況下,只有初始安裝,需要進(jìn)行校準(zhǔn),以提高精度,無法校準(zhǔn)的話,盡量保證安裝角度與車體系吻合,也是可以正常工作的,只是精度可能會不及校準(zhǔn)過的。
3.對準(zhǔn)過程狀態(tài)解釋
對準(zhǔn)一般會經(jīng)歷以下過程:
A.上電未激活 ins_inactive
B.等待初始位置 waiting_initialpos
C.等待方位角 waiting_azimuth
D. 正在對準(zhǔn) ins_aligning
E. 粗對準(zhǔn)完成 ins_alignment_complete
F. 精對準(zhǔn)階段,rtk修正對準(zhǔn)結(jié)果,精對準(zhǔn)收斂后 ins_solution_good
在工作過程中,還可能看到以下狀態(tài):
A.精度方差大 ins_high_variance
B.衛(wèi)星結(jié)果不可用 ins_solution_free
其中,ins_solution_good為最優(yōu)狀態(tài),可以放心使用,ins_alignment_complete次之,精度略差,可酌情使用(具體可以參考其他輸出標(biāo)志位或標(biāo)準(zhǔn)差),其他狀態(tài)或?yàn)橹虚g過程,或?yàn)椴豢捎脿顟B(tài)。
4.校準(zhǔn)具體流程
A.確保X1進(jìn)入固定解狀態(tài)
B.開動車輛
C.配置輸出rbv校準(zhǔn)信息及頻率:log comX inscalstatus onchanged
D.輸入指令,開始校準(zhǔn):inscalibrate rbv new
E.校準(zhǔn)過程中的指示信息:
ins_converging誤差較大,
insufficient_speed速度不足,
high_rotation轉(zhuǎn)彎幅度太大,
calibrating正在校準(zhǔn),
calibrated校準(zhǔn)完成
F.校準(zhǔn)完成:輸出狀態(tài)為calibrated,語句停止
G.保存配置:saveconfig
H.重啟:reboot