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驛唐科技高精度北斗/INS陸基精準測量案例

驛唐科技高精度北斗/INS陸基精準測量案例

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【摘要】:
慣性導航是高精度北斗應用拓展的重要手段。北斗/慣性組合導航中,北斗導航輔助慣導提高定位、測姿精度,慣性導航輔助北斗縮短定位時間、提高定位精度。兩種導航方式優勢互補,共同提高精度。慣性輔助下的北斗導航應用將釋放巨大空間。

 

一、北斗/慣性導航

 

1.簡介

 

慣性導航是高精度北斗應用拓展的重要手段。北斗/慣性組合導航中,北斗導航輔助慣導提高定位、測姿精度,慣性導航輔助北斗縮短定位時間、提高定位精度。兩種導航方式優勢互補,共同提高精度。慣性輔助下的北斗導航應用將釋放巨大空間。

 

2.優勢對比

3. 應用領域

 

1)空基

n飛行器自主導航系統

n飛行器自動控制系統

n機載慣性穩控平臺

 

2)海基

n艦船導航定位系統

n船載武器發射平臺

n船載慣性穩定平臺

n船載海洋測繪系統

 

3)路基

n車輛導航定位系統

n精準農業自動化應用

n駕駛人考試訓練

n數字城市地圖測繪

n高速鐵路軌道檢測

 

二、駕駛人考試及訓練應用

 

1. 駕考先進技術

 

在駕考應用中,將北斗高精度定位定向與慣性測姿定向技術完美融合。

2.駕考市場

 

駕駛人考試及訓練應用引領2013年高精度北斗應用創新和產業化推廣,已推廣至30個省,1000余個駕校,2013年度全國銷售30000余臺設備。

應用持續深入發展中,市場由駕考科目二到科目三發展,由考試到訓考一體化發展。產品形態發展方向為小型、低成本、高可靠性、高精度和高集成度。

 

3. 駕考問題新領域新挑戰

 

1)評判公正性à精度再提升,遮擋、轉彎à精度需考證

2)公眾質疑、產品精度驗證à標準參考系統

3)應用科目二向科目三轉變à復雜路況(遮擋、干擾)

4)龐大的訓練市場à更低成本、更高集成度

5)智能駕考系統一體化設計

6)駕考應用案例向其他領域擴展

 

4. 駕考發展新方向

 

n慣性導航將體現更大的輔助作用

n多傳感器融合將成為主要手段

n北斗/多傳感器融合集成化、一體化OEM板卡

 

三、城市街景測繪應用

 

1. 城市街景測繪基本原理

 

城市街景測繪的前提是測繪儀器的高精度位置、姿態、航向基準,關鍵部件是高精度北斗/慣性組合導航系統。

 

2. 城市街景測繪應用挑戰

 

1)城市測繪由二維到三維轉變

2)測繪需求由一級城市到二、三級城市擴散

3)由開闊場地向峽谷、遮擋區擴散

4)測繪物由一般街道向小形建筑深入細化

5)由靜態測量向動態測量轉變

6)精度由米及向亞米級、厘米級發展

 

3. 高精度北斗/光纖慣性組合導航系統應用于車載式測繪系統

 

1)系統產品參數

ü全球覆蓋:突破了衛星導航在遮擋地區的使用限制

ü全天候:慣性技術自主性保障惡劣環境下可靠運行

ü高精度:實時差分和事后差分,位置精度達厘米級

ü高可靠性:MTBF>35,000小時

ü多模式:支持單、雙天線及純慣導三種工作模式

ü雙模態:支持北斗、GNSS雙模態

ü全參數:除衛星導航的位置信息外,還可提供航向、姿態信息

ü后處理:慣性/GNSS組合導航、慣性/里程計組合導航以及POS后處理功能

ü自組合、自標定:在無GPS輔助的情況下,憑借里程計慣性導航的組合可獲得2~3‰(行駛里程)的定位精度

 

2)北斗/光纖慣性組合產品安裝于測試車輛上

3)測量結果示例

 

中關村GPS測量結果

上海高架橋—組合導航測試結果

上海海底隧道--GPS測試結果

4. 高精度北斗/ MEMS慣性組合導航系統應用于便攜式測繪系統

 

1)系統產品參數

ü全球覆蓋:突破了衛星導航在遮擋地區的使用限制

ü全天候:慣性技術自主性保障惡劣環境下可靠運行

ü高精度:實時差分和事后差分,位置精度達厘米級

ü高可靠性:MTBF>35,000小時

ü多模式:支持單、雙天線及純慣導三種工作模式

ü雙模態:支持北斗、GNSS雙模態

ü全參數:除衛星導航的位置信息外,還可提供航向、姿態信息

 

2)測量結果示例

 

上海高架橋--MEMS組合導航系統測量結果曲線

 

5. 突破的主要關鍵技術

 

n北斗/INS高精度后處理算法

n里程計自動識別、刻度系數自估計、自動組合導航算法

n在多路徑干擾環境中的智能識別并隔離精度較差的北斗定位信號

nINS高精度標定技術

 

四、高鐵軌道參數檢測

 

1. 背景和需求

 

全國高速鐵路里程1萬公里,居世界第一。鐵路營運里程10萬公里,居世界第二。里程增加速度提升,負荷增加,形成威脅巨大。對軌道檢測的精度要求不斷提高,軌道檢測效率要求也不斷提高。高效率、高精度、便攜化鐵路軌檢系統需求十分迫切。

 

2. 軌檢車兩種實現技術

 

1)光學檢測法

 

n優點:測量精度較高,可達0.1mm

n缺點:測量效率低、無法實現連續測量、受環境影響

n產品:GEDO、安博格GRP1000、南方高鐵SJG

 

2)慣性檢測法

 

n優點:可實現快速、連續測量,測量方法簡單

n缺點:對慣性器件精度要求較高,成本較高

n產品:瑞士安博格GRP  VMS

 

3. 北斗/慣性軌檢車組成

 

北斗/慣性軌檢車主要由四部分組成:北斗衛星接收基站、主車體、位置姿態系統、后處理軟件。

 

 

4. 北斗/慣性軌檢車工作原理

 

n利用高精度位置姿態系統測得軌道車的運動數據

n通過事后處理軟件得到高精度在軌運動參數

n利用先進軌道參數算法得到水平、高低、軌向、軌距等軌道參數

 

5. 北斗/慣性軌檢車工作流程

6. 對比測試結果

 

以光學軌檢車為基準,對慣性軌檢車檢測做了大量測試,以下以三組現場實際實驗示例:

 

組別

水平誤差(σ)

高低誤差

-短波

軌向誤差

-短波

高低誤差-長波

軌向誤差-長波

第一組(500m

0.149 (mm)

0.614 (mm)

0.428 (mm)

2.561 (mm)

0.882(mm)

第二組(500m

0.1298 (mm)

0.581 (mm)

0.461 (mm)

1.499 (mm)

0.939(mm)

第三組(500m

0.133 (mm)

0.932(mm)

0.435 (mm)

2.734 (mm)

1.946mm)

 

結論:慣性軌道檢測車短波的水平、高低、軌向檢測精度優于1mm,長波高低、軌向檢測精度優于3mm

 

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