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        MEMS可否取代光纖陀螺儀技術?

        作者: 時間:2014-01-21 來源:網絡 收藏

        表2:FOG規格(uFors-6U)
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        所有更新都用于糾正獨立INS解決方案的漂移,但更新本身也可能中斷或不準確。

        雙天線航向更新具有良好的精確度,但易受多路徑影響。因此,雙天線航向更新僅在開放天空環境中是可靠的。對于來自GNSS接收器的位置和速度預測,情況同樣如此,也從SBAS受益。

        來自磁力計的航向預測可能由于在校準期間的垂直可觀察性不佳,而受到較大傾斜角的影響。磁力計在含鐵物質周圍也可能不精確,例如在其他車輛旁邊行駛時。因此,磁力計用于在GNSS不可用時幫助初始化系統,或在GNSS長時間中斷時(例如20分鐘)幫助減小航向漂移。

        氣壓計用于在GNSS不可用或不精確時幫助獲取高度讀數。速度更新用于在沒有GNSS更新的情況下防止速度漂移,特別是在沿航跡方向。這些速度更新也可幫助減少解決方案的位置不確定性,這有助于抑制不準確的GNSS位置更新。整個導航軟件的設計目的是在任何GNSS條件下提供精確結果。

        導航測試

        為了正確比較兩個系統,我們設計了三個系統級導航基準測試:

        * 在具有良好GNSS信號的開放天空環境下評估橫滾、俯仰和航向的精確性。

        * GNSS多路徑場景,例如在城市中心區,由于存在高層建筑,GNSS解決方案質量可能不好。本測試的目的是比較濾波位置性能,它也會顯示高度和速度誤差。

        * 獨立INS性能測試,旨在評估INS位置漂移,也代表速度和高度性能。

        開放天空高度結果

        在GPS可用且位于多個衛星的直射范圍內的情況下,兩個系統的定位和速度結果是相似的。高度角(橫滾、俯仰和航向)是我們比較的主要導航參數,因為它們在很大程度上是由陀螺儀性能決定的。

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        當GNSS可用時,兩種系統的高度性能幾乎是相同的,但FOG具有大約5%的優勢。

        不良信號GNSS定位結果

        下一個測試的目標是在存在GNSS多路徑的情況下比較兩個系統。行駛軌跡位于卡爾加里市的中心城區,包括一些很窄的小巷,車行緩慢,同時周圍布滿高層建筑。

        現在,性能測試重點包括了定位結果,因為在缺少高質量GNSS測量的情況下,陀螺儀可能對位置性能產生很大影響。此測試結果顯示兩個系統的性能相當。但是,FOG系統高出大約20%至30%。

        圖2顯示了獨立GPS解決方案的示意圖。在對復雜的中心城區行駛軌跡進行導航時,本測試使用的高精度GPS接收器遇到了嚴重的信號反射。獨立GPS解決方案的誤差多達100米。

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        圖2:此圖顯示有多路徑干擾的獨立GPS解決方案結果

        紅色的FOG集成解決方案(圖3)清晰顯示中心城區車輛的行駛路徑,精確到10米以內。

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        圖3:FOG/GPS集成解決方案(FOG+GPS紅色,獨立GPS藍色)

        解決方案在圖4中以綠色顯示,始終在15米之內。該解決方案更易受到不精確GNSS位置更新的影響,因為INS預測的權重較低。

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        圖4:/GPS集成解決方案( + GPS綠色,獨立GPS藍色)

        為幫助MEMS解決方案克服不精確的GPS更新,我們使用了額外的傳感器。圖5顯示將OBDII添加到系統以獲取車輛速度。

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        圖5:MEMS/GPS/OBDII集成解決方案(MEMS+GPS+OBDII綠色,獨立GPS藍色)

        MEMS解決方案始終在10米之內,甚至可能稍優于沒有OBDII的FOG,如圖6中的放大圖所示。
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