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上海航姿测控推出高性能亚米级组合导航模块GI-100

MEMS  · 公众号  ·  · 2017-06-25 07:25

正文

解决传统车载GPS导航的痛点

车载GPS导航已经获得了广泛的应用,但是由于GPS导航的技术缺陷,在树木遮挡、高楼林立、高架下以及隧道和地下停车场都无法提供准确的定位信息。这些缺陷在我国目前的消费类市场尚可以被人们勉强接受(发达国家车载导航仪已经多具备组合导航功能),但这些性能缺陷使得现有车载导航模块无法满足智能交通领域等高端领域的要求,高性能亚米级组合导航产品正服务于此类需求。


树荫遮挡高楼林立高架下


隧道中地下停车库

针对解决上述传统车载GPS导航的技术缺陷这个“痛点”,上海航姿测控科技有限公司(以下简称:上海航姿测控)推出了GI-100组合导航模块。上海航姿测控采用普通GPS导航模块测试数据和GI-100测试数据进行对比,将测试数据通过图示的对比方法,来说明GI-100相比普通车载GPS导航具有有哪些优势,以及是否可以解决普通车载GPS导航的技术缺陷。

GI-100组合导航模块



GI-100是一款高性能的面向车载导航领域的车载亚米级组合导航系统,该系统包含高性能且支持北斗和GPS的GPS接收机芯片、三轴陀螺仪、三轴加速度计等;通过在线的自适应组合导航算法,GI-100提供实时高精度的车辆定位、测速和测姿信息,在GNSS系统的信号精度降低甚至丢失GPS信号时,不借助里程计信息,GI-100利用纯惯性导航技术,也可在较长时间内单独对汽车载体进行高精度定位、测速和测姿。

产品特点:
- 元件选型:高性能三轴陀螺仪和三轴加速度计;
- 误差补偿:完成正交误差/温度漂移等误差补偿;
- 唯一防盗:每个产品标定参数均不一致防盗版;
- 物理尺寸:紧凑模块化设计可节省用户产品空间;
- 通信协议:即插即用的标准通信协议NEMA0183;
- 工程安装:无安装角度要求方便用户车载安装;
- 亚米级:支持RTCM2.3协议/复杂环境亚米级导航。

产品优点:
- 陀螺漂移:消除陀螺仪漂移获高精度姿态航向信息;
- 加速噪声:消除震动加速度获高精度速度信息;
- 零速修正:零速修正算法可防止导航数据漂移;
- 软件算法:基于自适应的扩展卡尔曼滤波算法;
- 智能识别:识别并隔离有较大误差的GNSS数据;
- 摆脱里程计:利用纯惯性导航实现高精度定位;
- 导航技术:组合导航和纯惯导航技术自主切换。

关键技术

组合导航系统:

卫星/惯性组合导航充分利用惯性导航系统和卫星导航系统优点,基于最优估计算法—卡尔曼滤波算法融合两种导航算法,获得最优的导航结果;尤其是当卫星导航系统无法工作时,利用惯性导航系统使得导航系统继续工作,保证导航系统的正常工作,提高了系统的稳定性和可靠性。

摆脱里程计:

常规车载导航系统往往依靠里程计和陀螺仪的DR方案,实现汽车复杂环境下的高精度导航定位,里程计信号对于很多汽车后装市场而言,连接非常复杂,而且涉及汽车安全问题。经过多年的研发,在GNSS系统的信号精度降低甚至丢失卫星信号时,GI-100系统完全摆脱了对里程计依赖,仅仅利用纯惯性导航技术,也可在较长时间内单独对汽车载体进行高精度定位、测速和测姿,与市场上现有的相关产品相比,性能得到了较大地提升。当然,GI-100系统可以连接里程计信号,将会获得更好的性能指标。

车辆姿态角:

GI-100导航系统利用多年对MEMS惯性器件的研究经验,通过自适应滤波算法实现了对陀螺仪漂移和加速度震动信号的滤波,并进一步可以获得高精度的姿态信息,从而可以满足坡道检测等车辆监控和导航应用的各种需求。

GI导航系统:

GI-100导航系统提出了卫星导航精度的智能识别算法,基于组合导航提供的高精度导航信息,对卫星导航的定位精度进行识别,如果卫星导航精度较好,则进行组合导航,一旦发现卫星导航信号非常差甚至丢失信号,则进行纯惯性导航,总之,GI-100导航系统实现了组合导航和纯惯性导航的自主切换。

性能实测

高楼林立:

陆家嘴金融区,拥有中国乃至世界范围内少有的高楼群,GI-100在这种复杂环境下可以经受住考验,足以看出其性能的优越。


陆家嘴金融区

从上图中可以明显看出,蓝色的GI-100轨迹明显优于红色GPS导航轨迹。红色GPS导航轨迹在高楼附近发生了偏移,但是蓝色的GI-100轨迹依然是沿着实际行驶的道路。GI-100在高楼林立区是不受影响的。

高架遮挡:

目前城市中大都建有高架道路,完成在高架遮挡环境下的精确导航是组合导航的一门必修课。


高架下街景


延安路高架下


内环高架下


南北高架下

从上面两张图中可以发现,红色的GPS导航轨迹在两处不同的高架下都发生了明显的偏移,但是GI-100依然可以正确的显示实际行驶路线。GI-100在高架下是不受影响的。

地下停车库:

地下车库环境复杂,路径曲折,对测试组合导航模块的性能来说是比较典型的案例。








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