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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

                   

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                  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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