Acoplamiento estrecho de GNSS e IMU: ¿por qué es importante?

En condiciones de cielo abierto, alcanzar una precisión de centímetros es bastante fácil para un receptor GNSS moderno. Esto es especialmente cierto cuando se utiliza una estación base o similar para las correcciones. Sin embargo, puede resultar difícil mantener una posición exacta cuando el cielo está parcialmente oscurecido. Edificios, árboles, puentes y otros obstáculos pueden ser problemáticos cuando se realizan pruebas en carretera.

Otro problema, sobre todo en entornos urbanos, es la tendencia a que las señales de los satélites se bloqueen completamente o se desvíen por los edificios. Las señales "multitrayectoria" reflejadas pueden provocar errores significativos en los cálculos de pseudodistancia y, por tanto, errores en la posición notificada.

Una forma de evitarlo es rastrear más satélites. Las recientes incorporaciones de los satélites BeiDou y Galileo han significado que los receptores GNSS capaces de rastrear estos satélites adicionales tienen una ventaja significativa sobre los receptores más antiguos que sólo son capaces de rastrear GPS y GLONASS. Si un receptor estuviera rastreando cuatro satélites y uno estuviera disponible a través de una señal reflejada, el receptor tendría que utilizar esta señal defectuosa. Por tanto, tendría que calcular una posición incorrecta. Otra posibilidad es que la descarte y no pueda calcular ninguna posición a partir de los tres satélites restantes.

Si, por el contrario, el receptor fuera capaz de rastrear diez satélites incluyendo una señal reflejada, los datos de los otros nueve pueden ser suficientes para que el receptor se dé cuenta del error en el décimo y lo descarte. Además, incluso cuando la multitrayectoria no es un problema, el simple hecho de poder rastrear más satélites en cualquier región del cielo hace que mantener la visibilidad del número mínimo (cuatro para el modo SPS o seis para RTK) de satélites sea mucho más fácil cuando el cielo está parcialmente obstruido.

Otra forma de evitarlo es Acoplamiento estanco de GNSS e IMU. Una vez fijada la posición inicial, la IMU puede utilizarse para restringir otras soluciones de satélite válidas. Esto garantiza que, en la medida de lo posible, sólo se utilicen señales directas y se descarten las señales multitrayecto.

A estos dos modos de acoplamiento estrecho los denominamos gx e ix. En conjunto, el acoplamiento estrecho gx/ix tiene una ventaja significativa sobre un sistema poco acoplado en entornos urbanos densos, donde son más frecuentes las multitrayectorias y los cielos obstruidos.

OXTS ha llevado recientemente su gx/ix tight coupling a las cuatro constelaciones para ofrecerle lo mejor de ambas soluciones posibles. Para probarlo, se realizó un viaje por el centro de Londres. El trayecto incluyó túneles y densos cañones urbanos (véase más abajo).

Los datos recogidos durante la conducción se postprocesaron en diferentes modos de posición:

1. modo receptor, en el que el receptor GNSS calcula la posición a partir de los satélites disponibles (débilmente acoplado)
2. modo gx/ix acoplado con seguimiento de las cuatro constelaciones
3. modo mixto en el que se combinan el modo receptor y el gx/ix para ofrecer lo mejor de ambos

A través de la ciudad de Londres, un denso cañón urbano de carreteras de un solo carril rodeadas por todos lados de altos edificios con fachadas de cristal, ni siquiera un sistema de navegación integrado que siguiera las cuatro constelaciones (indicado por la línea verde en la figura 3) fue capaz de mantener una posición fija fiable. A través de la carretera que se muestra en las figuras 1 y 2 (junto al edificio Gherkin), el sistema poco acoplado dependía a menudo del cálculo de la IMU para determinar la posición y, en otras ocasiones, experimentaba grandes saltos en la posición debido a la multitrayectoria.

Cuando se procesa en modo mixto (indicado por la línea roja de abajo), se puede ver que la posición mantuvo la precisión a nivel de carril incluso durante esta sección más difícil, y calculó menos de un metro de error. A modo de comparación, el modo receptor calculó, de media, más de un metro y medio de error (y en este tramo en concreto, incluso peor). Por lo tanto, el modo mixto que incorpora el acoplamiento estrecho quad gx/ix le ofrece lo mejor de ambos mundos y puede proporcionar datos precisos incluso en las zonas más difíciles.

Gx/ix está disponible como función adicional en OXTS NAVsuite. NAVsuite es el paquete de software complementario de OXTS que proporciona a los ingenieros de pruebas y peritos de automoción las herramientas que necesitan para configurar, supervisar, posprocesar y analizar sus datos INS. De este modo, se aseguran de obtener los mejores datos posibles.

Los ingenieros de pruebas de automoción de todo el mundo utilizan el emblemático RT3000 INS para una localización precisa y mediciones sobre el terreno, mientras que los topógrafos utilizan el Encuesta y xNAV650 para aplicaciones de localización y georreferenciación.

La activación de gx/ix en los dispositivos INS OXTS mejorará la precisión de la posición cuando las condiciones GNSS sean difíciles.

¿Necesita una posición precisa en entornos GNSS difíciles para su proyecto de inspección o pruebas de automoción? Solicite un presupuesto para un INS y gx/ix aquí - Solicitar un presupuesto