GNSS 및 IMU 긴밀한 결합 – 왜 중요한가요?

GNSS 및 IMU 긴밀한 결합 – 왜 중요한가요?

점점 더 많은 차량 테스트가 시험장에서 공공 도로로 이동하고 있습니다.  밀집된 도시 환경을 탐색하기 위한 로보택시와 도시 및 시골 도로의 ADAS 센서 및 시스템을 검증하기 위한 OEM 및 Tier 1의 필요성으로 인해 정확한 위치 파악은 개방된 도로에서 자동차 테스트가 직면한 가장 중요한 문제 중 하나가 되었습니다.

열린 하늘 조건에서 센티미터 수준의 정확도를 달성하는 것은 최신 GNSS 수신기에서 매우 쉽습니다. 수정을 위해 기지국 또는 이와 유사한 것을 사용할 때 특히 그렇습니다. 그러나 하늘이 부분적으로 가려지면 정확한 위치 수정을 유지하기가 어려울 수 있습니다. 따라서 건물, 나무, 교량 및 기타 장애물은 개방된 도로에서 테스트할 때 문제가 될 수 있습니다.

다중 경로

특히 도시 환경에서 또 다른 문제는 위성 신호가 완전히 차단되거나 건물에 의해 편향되는 경향입니다. 반사된 "다중 경로" 신호는 의사 범위 계산에서 심각한 오류를 일으킬 수 있으므로 보고된 위치에서 오류가 발생할 수 있습니다.

이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 단순히 더 많은 위성을 추적하는 것입니다. 최근 BeiDou 및 Galileo 위성이 추가됨에 따라 이러한 추가 위성을 추적할 수 있는 GNSS 수신기는 GPS 및 GLONASS만 추적할 수 있는 구형 수신기에 비해 상당한 이점이 있습니다.  수신기가 4개의 위성을 추적하고 있고 반사된 신호를 통해 하나를 사용할 수 있는 경우 수신기는 이 잘못된 신호를 사용해야 합니다. 따라서 잘못된 위치를 계산해야 합니다. 또는 그것을 버리고 나머지 세 위성에서 위치를 전혀 계산할 수 없습니다.

대신 수신기가 하나의 반사 신호를 포함하여 10개의 위성을 추적할 수 있었다면 다른 9개의 데이터는 수신기가 10번째 오류를 인식하고 폐기하기에 충분할 수 있습니다.  또한 다중 경로가 문제가 되지 않는 경우에도 하늘의 모든 영역에서 더 많은 위성을 추적할 수 있다는 것만으로도 하늘이 부분적으로 가려졌을 때 위성의 최소 수(SPS 모드의 경우 4개, RTK의 경우 6개)에 대한 가시성을 훨씬 쉽게 유지할 수 있습니다.

또 다른 수정?

이 문제를 해결하는 또 다른 방법은 GNSS 및 IMU 긴밀한 결합입니다.  초기 위치 수정이 이루어지면 IMU를 사용하여 다른 유효한 위성 솔루션을 제한할 수 있습니다. 이렇게 하면 가능한 한 직접 신호만 사용되고 다중 경로 신호는 폐기됩니다.

 

사방이 높은 유리 측면 건물로 둘러싸인 단일 차선 도로의 밀집된 도시 협곡인 런던 시를 통해 4개의 별자리를 모두 추적하는 INS(아래 그림 3의 녹색 선으로 표시됨)조차도 신뢰할 수 있는 위치 수정을 유지할 수 없었습니다.  그림 1과 2(Gherkin 건물 옆)에 표시된 도로를 통해 느슨하게 결합된 시스템은 종종 위치에 대한 IMU 추측 항법에 의존했으며 다른 경우에는 다중 경로로 인해 위치에서 큰 점프를 경험했습니다.

혼합 모드(아래 빨간색 선으로 표시)에서 처리하면 가장 까다로운 구간에서도 위치가 차선 수준의 정확도를 유지하고 1미터 미만의 오류를 계산했음을 알 수 있습니다.  비교하자면, 수신기 모드는 평균적으로 1.5미터 이상의 오류를 계산했습니다(이 특정 섹션에서는 더 나쁩니다).  쿼드를 통합한 혼합 모드 gx/ix 따라서 긴밀한 결합은 두 세계의 장점을 모두 제공하며 가장 까다로운 영역에서도 정확한 데이터를 제공할 수 있습니다.