如何设置惯性导航系统（INS）以用于移动测绘

在本文中 我们 介绍如何为移动测绘设置惯性导航系统（INS），特别是 OXTS INS，适用于陆基平台和无人机等航空器，以获得最佳测绘数据。. 我们 我们的设备设计旨在尽可能简化设置流程，从天线放置、设备配置到 LiDAR 测量校准。.

注意：本博客旨在作为指南 通常情况下，设置 OXTS INS 硬件；有关如何设置我们设备的具体细节，请下载相关产品手册。.

1) 安装前检查清单

首先要做的是确保您拥有所有需要的组件，包括您的设备，任何您需要的安装设备，, 您的测量传感器, ，GNSS天线等.

听起来 明显的, 但您需要确保平台上同时容纳 GNSS/INS 和激光雷达的空间（对于 SWaP-受限平台（例如无人机）。. 您还需要一种连接传感器的方法；我们通常依赖网络交换机。.

有各种各样的 配件 OXTS 提供相关资源，可帮助您正确完成安装，包括安装支架 地面车辆的支撑架和天线支架。此外，, 卷尺至关重要，因为您需要测量各种组件之间的距离，以便稍后将其存储在配置文件中。.

如果您缺少任何组件，或者不确定需要哪些部件，我们的支持团队可以为您提供建议，关于……如何设置用于移动测绘的惯性导航系统。.

下载我们的免费 移动测绘安装清单, 或者 联系我们 寻求建议.

2) 硬件设置

第一步：INS 安装最佳实践

无论您使用何种平台，都必须确保测量传感器和 GNSS/INS 均牢固地安装在车辆上。您的目标是 消除 有什么动静 相对的 到车辆本身，或者 GNSS 天线，这可能会导致数据出现不准确。. OXTS 推出的 RT-Strut（见下图）是将 GNSS/INS 稳固安装在汽车上的最简便方法之一。.

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根据您使用的平台，您可能还需要考虑射频（RF）和电磁（EM）屏蔽以及减震措施，这些因素都可能影响性能。. V减振是一种 你需要设法应付 任何 GNSS/INS，但 如果 您正在一个环境中工作 其中 危险 例如灰尘、水或电磁干扰 很常见, ，您可能需要考虑一个经过特殊屏蔽的GNSS/INS，例如 RT3000 v4 DO-160.

步骤 2：天线安装位置

对于陆地移动测绘，我们始终建议采用双天线配置，因为这样能为您提供更佳的 标题准确性 并计算能力 静止时的航向. 对于航空测绘，除非您的机身有足够的空间，否则您只能使用单个天线。. 使用单根天线可能无法 相当 作为 高精度的同时 作为双天线设置，但是 这是 当然仍然 高精度的同时 足以…… 很多 移动地图 用例，尤其是在考虑大部分航空测绘项目都在全 GNSS 可见度下运行时。.

在初始化单天线系统时，车辆需要直线行驶，以便系统能够计算航向。. 双天线设置可以让您无需移动即可进行初始化，使整个过程更加顺畅。.

它是 将天线安装到离您的测量传感器尽可能远的地方是最佳实践，因为天线如果太近会干扰传感器。与 GNSS/INS 相同，, 这是 同样重要的是要确保天线牢固地安装在车辆框架上，以便它们 毋 移 相对的 到车辆上或 GNSS/INS 上。您还需要确保天线在水平轴上对齐——换句话说，它们彼此水平。.

摘要 

• 建议使用双天线，只要它们可以安装在您的有效载荷上。 
• 将天线尽可能远离传感器，以减少干扰。 
• 确保天线彼此水平

步骤 3：电源和线缆

OXTS GNSS/INS 设备配有一个电源适配器，可插入汽车仪表板上的 12v 插座。对于航空测绘，我们通常直接从无人机或无人机的电池为设备供电。.

陆地移动测绘员当然会有 许多 其他需要供电的传感器，例如激光雷达。这些需要独立于 GNSS/INS 供电。在我们自己的测试设置中，我们使用便携式电源为我们的激光雷达供电，但您当然也可以通过汽车供电。.

布线是解决时需要考虑的重要因素如何为移动测绘设置INS. 在航空测绘载荷中，电缆需要将设备连接到电源、相互连接，并在使用数据记录器时连接到数据记录器，同时不影响机身的运行能力（例如，不会导致旋翼无人机的旋翼缠绕）。对于陆地测绘仪来说，最具挑战性的部分可能是连接激光雷达和 GNSS/INS。这是因为激光雷达必须安装在车辆外部，而 GNSS/INS 通常安装在内部。.

OXTS 提供了一个定制的车顶支架，可以解决这个问题，它允许您将 GNSS/INS 与 LiDAR 一起安装在车外。如果您不选择使用此支架，我们通常会将电缆穿过车窗或后备箱，然后将其固定在车顶上，以防止在行驶过程中松动。但最终，只要您能固定好电缆，使其不被车门损坏，在行驶过程中不松动，并且不会对连接处造成不必要的压力，那么您应该就没问题了。.

摘要 

• 决定您的 GNSS/INS 和测量传感器是通过电池还是通过测量平台的自身电源（例如汽车上的 12V 插座）供电
• 电缆需要足够长，以便舒适地连接所有组件，但又不能太长，以免影响设备的运行。OXTS 提供一系列线缆选项。
• 在陆基车辆中，考虑将 GNSS/INS 安装在车辆外部，以消除从车内到车外布线的需要。

3) 设备配置

硬件安装完成后，移动测绘安装的下一步是 配置设备。使用 OXTS 设备，可以通过以下方式完成： NAVconfig, 是我们免费的数据后处理和可视化工具套件中的一部分，, NAVsuite.

我们的支持文档将为您详细介绍每个可配置部件，但简单来说，NAVconfig 将引导您完成逐步配置过程，这样您就知道 h如何设置用于移动测绘的惯性导航系统。.

1. 决定是使用之前的配置、开始新的配置还是修改之前的配置。.
2. 定义您的设备相对于车辆的方向。.
3. 定义你的 GNSS 天线相对于设备的位置。.
4. 配置无滑移约束以确保在 GNSS 信号减弱时的稳定性。.
5. 定义如何提供差分校正数据（RTK、NTRIP 或类似）。.
6. 如果您正在使用激光雷达，请在此处输入其详细信息。.
7. 配置 GNSS/INS 的输出，包括指定是使用 NCOM 还是 UCOM (OXTS 专有数据 格式), 以太网、串行或CAN输出，接受CAN输入，以及将使用的触发器。.
8. 配置时间同步详细信息（稍后详述）。.
9. 设置设备将如何初始化（静止或移动时）。.
10. 定义GNSS环境（开阔天空、部分遮挡或频繁遮挡）。.
11. 定义环境的其他要素，例如振动水平、局部坐标等。.

对于 道路机动测绘，我们推荐 也 激活横向和纵向高级滑动。. 这会将 GNSS/INS 约束在车辆坐标系中以减小滑移。.

摘要 

• 请按照 NAVconfig 中的步骤配置您的 GNSS/INS。请务必准确完成所有配置步骤。.
• 您还需要配置测量传感器，并将其与GNSS/INS同步以进行准确的数据收集

4) 传感器配置

正如您配置 GNSS/INS 一样，在考虑 h如何在移动测绘中设置惯导系统, 您还需要配置您的传感器。这一点尤其重要，因为 OXTS 设备可以利用您的测量传感器（特别是 LiDAR）的数据，在 GNSS 信号较弱的区域提高自身的精度。.

首先，请按照传感器用户手册中的所有配置步骤进行操作。如果您使用的是激光雷达传感器，则需要执行额外的两个步骤：

1. 在 NAVconfig 中输入 LiDAR 的品牌和型号。这使您能够将数据存储在 GNSS/INS 上（如果您想这样做且测量尺寸允许的话）（较大的测量可能收集更多数据）。. 
2. 在OXTS Georeferencer中，您需要输入激光雷达的安装臂长。.

OXTS Georeferencer 是我们用于地理配准 LiDAR 数据的专业软件。它也是您处理 INS 和 LiDAR 数据以进行视线校准（见下文）的地方。.

了解更多 OXTS Georeferencer

5) 时间同步

确保 您的传感器中的时钟同步对于确保最终数据可用至关重要。. 这里的关键是找到您的调查传感器和您之间的通用同步协议 定位传感器.

OXTS GNSS/INS 设备支持多种同步类型，包括 PTP，, gPTP, NMEA，和 PPS。大多数 当前 激光雷达传感器支持PTP，较旧的型号支持PPS和NMEA。. PPS 和 NMEA 可以高度 复杂的 设置，因此在大多数情况下，PTP 或 gPTP 将会被优先考虑.

此处的设置传感器之间 PTP 和 gPTP 同步的分步说明 – 功能指南：PTP 和 gPTP

6) 视轴校准

对于那些使用激光雷达传感器进行测量的用户，例如来自 赫赛 或 肃清, ，有 最后一步 在名为“视线校准”的移动测绘设置过程中。它精yī 地对齐GNSS/INS和LiDAR的坐标系，以确保最终的地理配准点云尽可能 高精度的同时 尽可能, 消除 模糊和复视（点云中的物体出现两次）. 未进行视轴校准和进行视轴校准所生成的点云之间的差异非常显著。.

在下面的前后对比中，您可以清楚地看到灯柱在预校准前出现了两次，校准后只出现了一次。.

要执行视轴校准，您在进行主要测量之前，您需要围绕一个校准‘目标’完成一个简短的、为期两分钟的数据收集。有两种类型的‘目标’可供您使用。我们有专门的瞄准校准目标可供购买，或者如果您在墙壁或类似的平面附近进行测量，您可以使用这些进行校准。.

在收集到所需数据后，您需要保存数据，然后开始主要的数据收集项目。在调查结束时，将您的LiDAR文件和导航文件上传到OXTS Georeferencer，并在视线校准功能中，点击‘运行视线校准’。然后，软件将计算您的LiDAR和GNSS/INS之间的角度偏移，您可以将其输入到OXTS Georeferencer中。结果是点云数据，摆脱了模糊和重影。.

注意：您的设置保持不变，您可以在下一次数据采集项目中使用相同的使用相同的视线校准数据。.

摘要 

• 方位校准可精确校准您的 GNSS/INS 和 LiDAR，以最大限度地提高精度并消除最终点云中的重影。
• 在问卷开始时，需要进行一次短暂的两分钟数据收集，可以围绕目标或有墙体的建筑物进行
• 该过程很简单。将您的瞄准校准测量 LiDAR 和 GNSS/INS 文件上传到 OXTS Georeferencer，然后点击‘运行瞄准校准’。’
• 然后，该软件将计算您的激光雷达与惯性导航系统之间的角度偏移，精确到十分之一度。.

7. 数据验证

在开始全面调查之前，最好先进行一次简短的数据收集任务，以验证您的设置是否正确。. 关键是要用 NAVdisplay 以实时查看您的数据。NAVdisplay 显示 GNSS/INS 的状态以及您收集的数据。. 您也可以检查您的时钟同步是否正常工作 无意外偏移。.

这是一个重要的步骤 正如它经常会暴露你未曾预料到的问题，或者 无法预见. 我们建议您直接从设置和初始化开始，直到 后处理，以便你已经测试了你流程的每一个部分 并且确切地知道会发生什么。.

摘要

• 在正式任务开始前，请进行一次简短的调查，以确保一切设置正确。
• 运行整个流程，包括后期处理，以确保您能发现任何错误

8. 如何设置惯性导航系统 (INS) 用于移动测绘——常用方法 陷阱以及如何避免它们

在帮助数千名客户设置设备后，我们的客户成功团队注意到了一些客户经常遇到的挑战。以下是这些挑战，以及如何避免它们。. 

• 时间同步问题

时钟同步可能很棘手且技术性强，但我们遇到的许多问题都是由于在未经阅读辅助传感器说明的情况下而做出假设造成的。请务必完整阅读说明，以免产生任何假设——并确保进行有条不紊的测试。. 

• 点云中的重影或模糊 

激光雷达测量员的“宿敌”——模糊图像或图像重影（也称为双重影像）——通常是由激光雷达与 GNSS/INS 坐标系之间的不准确引起的。这真正凸显了视准校准工具的重要性，因为它是确保您的坐标系测量准确的唯一方法——而仅凭肉眼很难做到这一点。.

• 城市峡谷中的定位漂移 

移动测绘系统不应仅限于在开阔天空环境下运行。然而，在许多情况下，一旦 GNSS 信号消失，定位漂移会迅速失控，导致数据无法使用。移动测绘系统的真正价值在于其收集精确数据的能力，无论是否有 GNSS。为了对抗定位漂移，OXTS gx/ix 算法将 GNSS 和 IMU 数据紧密耦合，以确保在测量过程中将定位漂移控制在范围内。.

如果您需要更多支持，我们就在这里。

我们设计 GNSS/INS 设备的目标是使其成为高精度传感器的设置尽可能简单。但我们知道，不同的移动测绘设置会产生独特的环境和挑战，这些挑战并不总是有显而易见的解决方案。对于这些情况，我们的全球支持团队随时为您提供建议和指导，以确保您的工作顺利进行。. 

要就如何设置您的OXTS GNSS/INS 以进行移动测绘提出问题，请点击下方。.

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