by Leo
1.什么是对准?
惯性导航系统(INS)通过积分惯性传感器的测量值来计算导航结果,即导航方程的每一次迭代,都需要利用前一次的位置、速度、姿态等导航参数作为其初始值。因此,在使用INS提供导航结果前,必须要对它进行初始化。
INS初始的位置和速度信息需要外部提供,在GNSS/INS组合导航系统中,初始的位置和速度信息由GNSS接收机提供。此外,还可以采用将INS放置在预先测量的已知位置点附近等方式进行初始化。此时,INS通过外部信息,已经知道了它在外界所处的位置和已有的速度,但仍无法确定的是,当它测量到自身在X轴方向存在加速运动时,或在以Y轴为旋转轴发生转动时,究竟在外界是朝向哪里加速运动,或在以哪里为轴发生转动。因此,INS还要初始化姿态。
姿态初始化的过程称为对准,因为这一过程就是在物理上将惯性器件与当地导航系轴向对齐,或清楚惯性器件在当地导航系中的姿态。初始的姿态信息既可通过外部信息提供,也可由INS自身通过敏感重力矢量和地球自转矢量来确定。
一句话,每次设备上电启动,都需要经过对准这个过程,才能正常工作。
2.什么是校准?
在GNSS/INS组合导航系统中,当INS完成对准,我们就可以知道INS在当地导航系中的姿态,同时也可以通过GNSS获取在当地导航系中的位置、速度结果。
由于安装组合导航系统时,INS坐标系和载体(车辆)坐标系的轴向不能完全重合,因此不能直接将INS坐标系的朝向作为载体的朝向来实现运动约束,而是要先通过设置RBV(Rotation from Body to Vehicle)参数,来旋转INS与载体姿态的相对关系,使得INS坐标系和载体(车辆)坐标系的轴向尽量重合,以可以实现运动约束。
由于设备安装无法保正绝对的精确,输入的RBV与实际安装可能会有几度的倾角。RBV误差主要对导航信息中的车体姿态产生影响,也会因杆臂配置的坐标系而对导航中心和方位角产生一定程度的影响。由此产生的影响主要体现在陆地模型中,卫星信号良好时无明显异常,而卫星信号丢失时的误差发散则尤为明显,此时由RBV误差产生的姿态和位置偏差将随时间而愈加明显。若使用非陆地模型,则导航结果无明显差异。
RBV校准需要满足以下几个条件:
1.直线行驶(不能有转弯);
2.速度达到5m/s(最小速度);
3.道路平坦(载体不能倾斜);
4.前进方向行驶(不能倒退行驶)。
其中,需要注意:前两者会在处理时自动检测,选符合要求的数据用于校准;后两者在处理时无法自动检测,校准时必须按照要求操作,否则RBV校准结果很可能不准确。
一句话,一般在不挪动设备的情况下,只有初始安装,需要进行校准,以提高精度,无法校准的话,尽量保证安装角度与车体系吻合,也是可以正常工作的,只是精度可能会不及校准过的。
3.对准过程状态解释
对准一般会经历以下过程:
A.上电未激活 ins_inactive
B.等待初始位置 waiting_initialpos
C.等待方位角 waiting_azimuth
D. 正在对准 ins_aligning
E. 粗对准完成 ins_alignment_complete
F. 精对准阶段,rtk修正对准结果,精对准收敛后 ins_solution_good
在工作过程中,还可能看到以下状态:
A.精度方差大 ins_high_variance
B.卫星结果不可用 ins_solution_free
其中,ins_solution_good为最优状态,可以放心使用,ins_alignment_complete次之,精度略差,可酌情使用(具体可以参考其他输出标志位或标准差),其他状态或为中间过程,或为不可用状态。
4.校准具体流程
A.确保X1进入固定解状态
B.开动车辆
C.配置输出rbv校准信息及频率:log comX inscalstatus onchanged
D.输入指令,开始校准:inscalibrate rbv new
E.校准过程中的指示信息:
ins_converging误差较大,
insufficient_speed速度不足,
high_rotation转弯幅度太大,
calibrating正在校准,
calibrated校准完成
F.校准完成:输出状态为calibrated,语句停止
G.保存配置:saveconfig
H.重启:reboot