地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

GNSS/SINS 组合测量数据处理

定位定姿系统(POS,Position and Orientation System)是一种高精度的位置和姿态测量系统,它通过对全球卫星定位系统(GNSS)、惯性测量系统(INS)技术的组合应用,可以为载体设备(例如,激光扫描仪、CCD相机、激光Lidar、合成孔径雷达SAR等)提供准确的位置和姿态信息,从而构成高精度、高效率的移动测量系统,目前已广泛应用于军事、航空、测绘、自动控制等领域。POS的主要组成部分有GNSS接收机和IMU设备,其中GNSS接收机接收定位数据,IMU提供设备瞬间的加速度和角速度数据,然后通过GNSS/INS组合测量处理软件对所接收的数据进行处理,获得载体设备的位置姿态信息。

随着2011年底北斗二代具备向我国大部分地区提供初始服务的能力,研究基于我国自主卫星导航系统的BD/INS组合数据处理具有重大意义。通过实测实验(实验一、二)的结果对比证明,BD/INS组合测量具有与GPS/INS组合的同等精度。

将自主研制程序处理的BD/INS结果与NovAtel公司开发的商业化软件( Inertial Explorer,简称IE)处理的GPS/INS结果对比,分别得到BD/INS组合系统和GPS+BD/INS组合系统的位置误差、速度误差和姿态误差,验证了不同组合模式下GNSS/INS组合测量系统的定位定姿性能。

车载实验一:开阔天空环境下,测试轨迹如图()所示。上图为车载测试的速度曲线图。

实验一BD/INS组合测量数据处理估计精度图

实验一:BD/INS结果与GPS/INS结果对比

车载实验二:测试环境比较丰富,既有遮挡比较严重的市区(红色区域),也有相对比较开阔的郊区以及沿湖大道(黄色区域)。测试轨迹如图()所示。

实验二BD/INS组合测量数据处理估计精度图

实验二:BD/INS结果与GPS/INS结果对比

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