前向/后向处理

这就是为什么 OXTS 将惯性测量和全球导航卫星系统测量结合到我们非常成功的系统中，以创建一个精确可靠的测量平台。这种双技术方法利用了每种技术的各自优势，使我们的用户能够在通常难以进行测试的环境中继续进行测量。

不过，还有第三层技术不太为人所知，它可以应用于由 OXTS RT、Survey+、Inertial+ 或 xNAV 测量的数据，在真正具有挑战性的情况下进一步提高精度。这就是所谓的组合处理或前向/后向处理，在后处理过程中应用。要了解前向/后向处理的工作原理，就必须认识到惯性和 GNSS 技术的优缺点，以及为什么它们结合在一起能提供如此强大的解决方案。

图 1 清楚地说明了这一点，图中显示了车辆通过长隧道时每种技术测量的路径。当车辆进入 GNSS 遮挡区（黑色/黄色条纹）时，信号就会丢失。从图像左侧开始

• 实际路径：红线表示车辆行驶的路径，包括为避开障碍物而转弯。这就是我们要捕捉的路径。
• 仅 GNSS 路径： 红线表示 GNSS 接收器认为汽车行驶的路径。接收器在进入隧道时失去 GNSS 锁定，并在驶出隧道后不久重新获得锁定。虽然可以 "连点成线 "并填入路径，但对于大多数用户来说，这并不是一个可接受的解决方案，因为它完全忽略了转弯动作。
• 仅惯性路径 为便于说明，从图像最上方开始，对该路径进行了夸张的恒定漂移。请注意，如果没有全球导航卫星系统的校正，在隧道入口处的位置已经偏离了实际路径。虽然这种情况并不理想，但其好处是惯性传感器可以准确捕捉变道动作的动态，但由于漂移的累积，无法精确定位。
• 惯性+GNSS路径： 这就是 OXTS 系统看到的情况。值得注意的是，车辆进入隧道时的位置现在是正确的，因为全球导航卫星系统的测量可以防止系统中出现任何漂移。最重要的是，这提高了从隧道入口到转弯动作的位置精度，因为累积漂移较少。这在急转弯的顶点是显而易见的，即使同样的 夸张 与上一示例一样，该系统也应用了漂移。当汽车驶出隧道并获得 GNSS 锁定后，系统的位置精度会再次提高，累积的漂移也会得到纠正。您的设备有可能在重新获取时恢复到正确的位置，或者如图所示平稳过渡。

虽然全球导航卫星系统辅助惯性解决方案显然是最理想的选择，因为它仍能捕捉隧道或全球导航卫星系统接收不良区域的活动，但在使用前向/后向处理时，它还能得到进一步增强。 请记住，GNSS 信号不一定要被完全阻断才能产生不可靠的数据。

在前面的示例中，数据是按正向考虑的，即按实时接收的顺序。正向/反向处理的初始工作方式（正向部分）相同，但由于是在后处理环境中工作，因此也可以选择反向读取数据。仅从全球导航卫星系统的角度来看，后向处理没有任何好处，因为在停电期间无法学习到任何新知识。

对于纯惯性系统来说，逆向运行数据有一定的好处，因为任何漂移误差都会以不同的方式累积。想象一下，一艘船在逆风中航行。出发时，它笔直航行，但被吹偏，到达目的地的左侧。回程时，它再次直行，但这次被吹到了母港的右侧。知道了这一点，就知道了风向，这就类似于在纯惯性系统中的漂移。

处理来自两端的惯性数据，使用前向/后向处理，也是类似的方法。虽然只进行了一次行程，但却为同一个问题提供了两种不同的解决方案。这些解决方案可用于生成有关整个系统的附加信息。与从一个已知位置驶向另一个已知位置的船不同，仅惯性的系统并不确切知道它的起点或终点。

这就是为什么 OXTS 系统同时使用全球导航卫星系统（GNSS 和 惯性技术，因此它们 做 知道它们的确切位置。全球导航卫星系统信号丢失和重新获取的点成为系统在两点之间移动的已知点。与船舶不同的是，OXTS INS/GNSS 内部有一个高精度惯性传感器，可以捕捉到这两点之间的每一次移动。

虽然前向/后向处理并不像用一种解法抵消另一种解法那么简单，但这是其基本原理。图 2 从上方展示了与图 1 相同的场景。红圈代表 GNSS 信号丢失和重新获取的点，我们感兴趣的是这两个点之间的区域。从上往下看

• 前向处理惯性路径 这与图 1 中标注为 "惯性+GNSS "的路径相同。它显示的是 OXTS 系统根据实时接收到的数据认为自己所走的路径，这与前向处理相同。缺乏全球导航卫星系统校正意味着系统中开始积累漂移（为便于说明而夸大了漂移），当再次实现全球导航卫星系统锁定时，系统并不完全在它认为的位置上。
• 逆向处理惯性路径 在实时环境中，系统使用惯性数据来计算所走过的路径。这就是前向处理路径。在后处理环境中，同样的数据可以从一个良好的已知位置反向输入系统。在这种情况下，已知位置就是在隧道出口处重新建立全球导航卫星系统测量的位置。后处理导航系统并不知道数据是以相反的顺序提供的，只是根据所提供的输入测量数据计算路径。但是，负责以相反顺序发送数据的算法知道计算出的路径应该从重新建立的 GNSS 测量点出发，并将其转换到正确的位置。这并不能阻止系统在没有全球导航卫星系统校正的情况下发生漂移，但却意味着任何漂移都会累积到路径的另一端。
• 重叠的前进/后退路径： 一旦计算出从 GNSS 信号丢失点向前的路径和从重新建立 GNSS 测量点向后的路径，就可以将这两条路径重叠在一起。这样，前向路径（白色）和后向路径（黑色）的最佳数据就可以结合起来，形成前向/后向路径（灰色），您可以看到与车辆实际行驶路径的重叠。

值得注意的是，我们仅从横向角度和极端条件下强调了前后处理的优势。不过，该处理过程也适用于三维框架，并能显著改善俯仰、滚动和偏航测量。虽然在短时间的 GNSS 信号丢失期间没有必要使用前向/后向处理，但仍能以同样的方式增强数据。

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