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單單從定義上來看,RTK全稱Real – time kinematic,是一種實時動態控制系統,RTK是一種新的常用的GPS測量方法,以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事後進行解算才能獲得公分級的精度,但是我們不同的是RTK是能夠在野外實時得到公分級定位精度的測量方法,它採用了載波相位動態實時差分方法,是GPS應用的重大里程碑,它的出現為工程放樣、地形測圖,各種控制測量帶來了新曙光,極大地提高了外業作業效率。
在組合導航領域,衛星導航(目前最常用的是GPS)與組合的導航系統能夠彌補各自單獨導航情況下的不足,而且具有高精度、低成本、結構簡單等優點,目前已經成為最熱門的研究方向,GPS/SINS組合導航一般是以位置,速度作為量測量來修正慣性導航系統,隨著GPS定向系統的逐漸發展,將姿態與位置和速度同樣作為量測量的全組合方法正在成為研究熱點,:
導航系統軟件設計
導航計算機軟件設計必須滿足實時性與準確性的要求。計算機上電後會執行整個系統的初始化,通過後開始捷聯慣導算法運算,組合導航算法在GPS數據獲取後將其作為初始數據進行運算,如果有GPS數據丟失狀況發生,系統將單獨運行捷聯慣導解算,經解算後的數據被送入Kalman濾波器中處理。系統軟件流程圖如圖2所示。
組合導航系統算法
(1)組合導航的狀態方程
目前,GPS/SINS組合導航方式主要分為松散組合和緊密組合。而松散組合大多採用位置、速度組合模式,而本文中加入雙天線GPS姿態角作為量測量進而做到全組合方式。其狀態方程如公式(1)所示:
精準測控提供慣性導航系統及組合導航系統。小型化、低成本的組合導航系統廣泛應用於無人機、車載動中通、智能駕駛、水面裝配、無人水下航行器。PA-GS02 雙天線組合導航系統是一款通用微機械慣導,內置4°/h(Allan 方差)的MEMS 陀螺,100μg(Allan 方差)的MEMS 加速度計,雙天線GNSS,具備慣性/衛星/里程計/DVL 組合導航、雙天線定向、RTK、零速修正等功能。雙天線組合導航系統可靠性高,環境適應性強。通過匹配不同的軟件,產品可廣泛應用於無人機、測繪、船用羅經、穩定平台、水下運載器等領域。
3 、PA-GS02 雙天線組合導航特點:
1) 戰術級慣性器件:陀螺優於 4°/h(Allan 方差),加速度計優於100μg
2) 3 模GNSS 接收機:支持北斗、GPS、GLONASS;
3) 高可靠性:MTBF>20000h,壽命>15 年;
4) 全溫範圍內(-40℃~60℃)保證精度:內置高性能溫度標定和補償算法;
5) 內置高性能慣性/衛星/里程計組合導航算法:有效克服遮擋、多路徑的干擾,隧道、橋梁等導致
GNSS 失效後的定位精度可達1%D(D 為里程,按照CEP 統計,保證精度的時間是3min 內);
6) 支持 2 種不同條件的定向:動態下的單GNSS 的定向,靜態下的雙GNSS 定向;
7) 支持無人機應用:適用無人機的高振動環境,在GNSS 失效時,產品自動進入垂直陀螺模式,航
姿精度可長時間保持;
8) 支持測繪應用:支持測繪導航軟件的後處理,後處理定位精度達到公分級;
9) 支持船用羅經應用:支持船舶升沉的測量;
10) 支持穩定平台應用:全參數測量、測量帶寬>200Hz(3dB);
11) 接口豐富:4 路RS232/RS422,2 路CAN,1 路USB,4 路輪速里程計,5 路同步輸入(其中4 路與
輪速里程計復用,1 路為GNSS 的EVENT),3 路同步輸出(其中1 路為GNSS 的PPS);
PA-GS02-XXX,XXX 表示不同的產品類型,對應關係如下:
1) XXX=IMU:慣性測量單元;
2) XXX=VG:垂直陀螺;
3) XXX=AHRS:航姿參考系統;
4) XXX=GI:慣性/衛星/里程計/DVL 組合導航系統;
5) XXX=DGI:慣性/衛星/里程計/DVL 組合導航系統(衛星為雙天線)。
5 、雙天線組合導航應用領域:
1) 無人機2) 測繪3) 船用羅經4) 穩定平台5) 水下運載器