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GNSS和IMU紧耦合--为什么重要？

越来越多的车辆测试正在从试验场转移到公共道路上。由于机器人轴需要在密集的城市环境中导航，原始设备制造商和一级制造商需要在城市和农村道路上验证ADAS传感器和系统，准确定位已经成为开放道路上汽车测试面临的最重要问题之一。

在开放的天空条件下，对于现代的GNSS接收器来说，达到厘米级的精度是非常容易的。这在使用基站或类似设备进行校正时尤其如此。然而，当天空被部分遮挡时，保持准确的位置固定会变得很困难。因此，在开放的道路上进行测试时，建筑物、树木、桥梁和其他障碍物可能会成为问题。

多路径

另一个问题，特别是在城市环境中，是卫星信号被完全阻挡或被建筑物偏转的趋势。反射的 "多路径 "信号会在伪距计算中造成重大误差，因此会导致报告位置的错误。

一种方法是简单地跟踪更多的卫星。 最近增加的北斗和伽利略卫星这意味着能够跟踪这些额外卫星的GNSS接收机比只能跟踪GPS和GLONASS的老式接收机有很大的优势。如果一个接收机正在跟踪四颗卫星，而其中一颗是通过反射信号获得的，那么接收机就需要使用这个坏信号。因此，它将需要计算出一个错误的位置。或者，它可能会放弃这个信号，而根本无法从其余三颗卫星上计算出一个位置。

如果相反，接收器能够跟踪十颗卫星，包括一个反射信号，其他九颗卫星的数据可能足以让接收器意识到第十颗卫星的错误并将其抛弃。此外，即使在多路径不是问题的情况下，只要能够在任何天空区域追踪更多的卫星，在天空被部分遮挡的情况下，保持对最低数量的卫星（SPS模式为4颗，RTK模式为6颗）的可见度就容易得多。

另一种修复方法？

另一种方法是GNSS和IMU紧耦合。一旦进行了初始位置固定，IMU可以用来约束其他有效的卫星解决方案。这可以确保尽可能只使用直接信号，而放弃多路径信号。

紧耦合是如何工作的？

以此为例，想象一下一辆车在一座大型玻璃幕墙建筑前行驶。当它这样做的时候，被跟踪的卫星信号开始被直接接收，并且位置是已知的。来自IMU的测算（加上一些误差以考虑IMU漂移）能够计算出车辆的 "最可能 "位置。如果信号是通过建筑物的一侧接收的，那么由于这种 "多路径 "误差而计算出的位置将在这个最可能的位置之外，因此这个坏信号可以被抛弃。

此外，在需要四颗卫星来维持位置固定的情况下（至少需要六颗卫星来维持RTK），单个卫星仍然可以提供有用的位置数据，可以减少IMU的漂移。这种 "单卫星辅助 "可用于在有三颗或更少的卫星时保持位置，也有助于 "惯性重锁"，在通过一些障碍物（如桥梁或隧道）后，可以更快获得RTK锁定。

gx/ix 数据表图片

这两种紧耦合的模式，我们称之为gx和ix。综合来看，gx/ix 紧耦合比松耦合系统在密集的城市环境中具有明显的优势，在这种环境中，多路径和受阻的天空更为常见。

OxTS 最近将他们的gx/ix 紧密耦合带到了所有四个星座，为您提供两种可能的最佳解决方案。为了测试这一点，在伦敦市中心进行了一次驾驶。这次驾驶包括隧道和密集的城市峡谷（见下文）。

驾驶过程中收集的数据在不同的位置模式下进行了后处理。

接收器模式，GNSS接收器从现有卫星计算位置（松散耦合）。
gx/ix 紧密耦合模式，所有四个星座都被跟踪
混合模式，接收模式和gx/ix ，以提供两者的最佳效果。

在伦敦这个由单车道道路组成的密集城市峡谷中，四面都是高大的玻璃幕墙建筑，即使是追踪所有四个星座的INS（如下图3中绿线所示）也无法保持可靠的位置固定。在图1和图2所示的道路上（小黄瓜大楼旁边），松散耦合的系统经常依靠IMU死记硬背来确定位置，而在其他时候，由于多路径的影响，位置会出现大幅跳动。

当以混合模式处理时（如下图红线所示），你可以看到，即使在这个最具挑战性的路段，位置也保持了车道水平的准确性，计算出的误差不到一米。相比之下，接收器模式平均计算出超过1.5米的误差（在这个特定路段甚至更差）。因此，混合模式结合了Quadgx/ix 紧耦合，为您提供了两个世界的最佳选择，即使在最具挑战性的地区也能提供准确的数据。