为可认证的列车定位项目 (CLUG) 选择的 INS
SBG INS/GNSS 被欧洲主要铁路公司选择用于可认证的列车定位项目 (CLUG)。
“SBG Systems 提供出色的惯性传感器。与可靠的本地供应商合作对我们来说非常重要。” | Valentin B. – SNCF 列车定位项目经理
随着运输服务的数字化,实时列车定位对于欧洲铁路部门和欧洲旅客而言变得越来越重要。
目前,出于信号目的的列车位置是基于轨道旁的设备,例如轨道电路或计轴器,这些设备安装在沿铁路轨道特定间隔的位置。使用 GNSS 可能被证明是欧洲铁路网络的颠覆性技术。
什么是 CLUG 项目?
CLUG 项目的意思是“带有 GNSS 的可认证定位单元“。
这是一个为期 2 年的项目(从 2020 年 1 月开始),汇集了一个庞大而完整的不同合作伙伴联盟,包括铁路公司(SNCF、DB NETZ 和 SBB)、铁路信号行业(CAF 和 Siemens)、导航专家(Airbus Defense and Space、Naventik、FDC)、一个研究机构 (ENAC) 和一个认证专家 (Navcert)。
它将 GNSS 与其他传感器(如 IMU 和里程表)相结合,以提供连续、准确的列车定位。此外,这种定位可以无缝集成到未来的欧洲铁路交通管理系统 (ERTMS) 中。
欧盟资助的 CLUG 项目将评估创建一个故障安全型车载定位单元,该单元具有以下 4 个特征:
– 一个故障安全型车载多传感器定位单元,由一个导航核心(IMU、转速计等)组成,使用 GNSS、轨道地图和最少数量的参考点进行参考;
– 一个车载连续定位系统,提供列车的位置、速度和其他动态信息;
– 在整个欧洲铁路网络中具有可操作性和互操作性;
– 它将与当前的 ERTMS TSI 或其未来的演进版本兼容。
为什么它可能成为欧洲铁路网络的颠覆者?
通过大幅减少轨道旁的设备(也意味着减少脆弱和易受攻击的设备)并提高定位性能,CLUG项目可能被证明是欧洲铁路网络的变革者。
最终,该项目是未来列车数字化和自动化实现长期发展的关键技术。
效率、准时性和安全性:这项未来的列车技术将响应所有欧洲旅客日益增长的出行需求,并为他们提供更好的客户体验。
由欧洲主要铁路公司主导的可认证列车定位项目 (CLUG)
两种不同的惯性导航系统支持 CLUG 项目的实验。此外,SNCF 重视与像 SBG Systems 这样可靠的本地供应商合作。
首先,Apogee-D 提供了一个带三频 GNSS 接收器的一体式 INS。它提供高精度的姿态 (0.008°)、真航向 (0.015°) 和位置。
其次,Ekinox-E 充当外部辅助 INS。此外,用户可以将其连接到他们选择的任何外部 GNSS 接收器。它提供高达 0.02° 的实时姿态。此外,它与 GNSS 接收器耦合,可在 GNSS 中断期间提供真航向 (0.05°) 和连续位置。
CLUG 团队还将里程计连接到两个 INS,以提高精度,尤其是在长隧道中。此外,他们使用 INS 原始数据来提高性能。
最后,Airbus Defense and Space 设计了定位算法。他们采用 Apogee 惯性和 GNSS 数据(后处理)作为测试的参考。
与所有 SBG 惯性传感器一样,Apogee-D 和 Ekinox-E 都受益于广泛的测试、筛选和校准过程。
每个传感器都经过 -40°C 到 85°C 的单独校准,并附带其校准报告。传感器经过测试,只有符合规格的传感器才会交付。此过程可确保最高级别的可靠性。
SBG Systems 的 INS 用于列车定位
Apogee 和 Ekinox INS 提供实时融合数据,并支持使用集成的数据记录器进行后处理。此外,SBG 的内部 PPK 软件 Qinertia 简化了后处理。Qinertia 包括一个独特的 VBS 功能,用于自动校正集成。
此外,VBS 将数百公里铁路的走廊测绘转变为无缝操作。预计将于 2021 年 12 月获得此实验的最终结果。
最后,请在 CLUG 网站和社交网络上关注此技术之旅的每一步。
Apogee-D
Ellipse-D 是一款惯性导航系统,集成了双天线和双频 RTK GNSS。我们的 INS 与我们的后处理软件 Qinertia 兼容。
专为机器人和地理空间应用而设计,它可以将里程计输入与 Pulse 或 CAN OBDII 融合,以提高航位推算精度。
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什么是 GNSS 与 GPS?
GNSS 代表全球导航卫星系统,GPS 代表 全球定位系统。这些术语经常互换使用,但它们在基于卫星的导航系统中指的是不同的概念。
GNSS 是所有卫星导航系统的统称,而 GPS 则特指美国的系统。GNSS 包含多个系统,提供更全面的全球覆盖,而 GPS 只是这些系统中的一个。
通过集成来自多个系统的数据,您可以通过 GNSS 获得更高的精度和可靠性,而仅使用 GPS 可能会受到卫星可用性和环境条件的限制。
什么是 GNSS 后处理?
GNSS 后处理或 PPK 是一种方法,其中在数据采集活动之后处理 GNSS 接收器上记录的原始 GNSS 数据测量值。它们可以与其他 GNSS 测量源结合使用,从而为该 GNSS 接收器提供最完整和最准确的运动轨迹,即使在最具挑战性的环境中也是如此。
这些其他来源可以是数据采集项目处或附近的本地 GNSS 基站,也可以是通常由政府机构和/或商业 CORS 网络提供商提供的现有连续运行参考站 (CORS)。
后处理动态 (PPK) 软件可以利用免费提供的 GNSS 卫星轨道和时钟信息,以进一步提高精度。PPK 允许精确确定本地 GNSS 基站相对于所使用的绝对全球坐标参考框架基准的位置。
PPK软件还可以支持不同坐标参考框架之间的复杂转换,以支持工程项目。
换句话说,它可以访问更正,提高项目的准确性,甚至可以在任务后修复测量或安装期间的数据丢失或错误。
IMU 和 INS 之间有什么区别?
惯性测量单元 (IMU) 与惯性导航系统 (INS) 之间的区别在于它们的功能和复杂性。
IMU(惯性测量单元)提供由加速度计和陀螺仪测量的车辆线加速度和角速度原始数据。它提供横摇、纵倾、偏航和运动信息,但不计算位置或导航数据。IMU 专门设计用于传输关于运动和姿态的关键数据,供外部处理以确定位置或速度。
另一方面,INS(惯性导航系统)将 IMU 数据与先进算法结合,以计算车辆随时间变化的位置、速度和姿态。它集成了卡尔曼滤波等导航算法,用于传感器融合和集成。INS 提供实时导航数据,包括位置、速度和姿态,无需依赖 GNSS 等外部定位系统。
这种导航系统通常用于需要全面导航解决方案的应用中,特别是在 GNSS 拒止环境中,例如 军用无人机、船舶和潜艇。
RTK 和 PPK 之间有什么区别?
实时动态 (RTK) 是一种定位技术,其中 GNSS 校正以近乎实时的方式传输,通常使用 RTCM 格式的校正流。但是,在确保 GNSS 校正(特别是其完整性、可用性、覆盖范围和兼容性)方面可能存在挑战。
与 RTK 后处理相比,PPK 的主要优势在于可以在后处理期间优化数据处理活动,包括正向和反向处理,而在实时处理中,校正及其传输中的任何中断或不兼容都会导致较低的定位精度。
GNSS 后处理 (PPK) 与实时 (RTK) 相比,第一个关键优势是现场使用的系统不需要数据链/无线电来将来自 CORS 的 RTCM 校正馈送到 INS/GNSS 系统 中。
后处理应用的主要限制是最终应用程序需要对环境做出反应。另一方面,如果您的应用程序可以承受生成优化轨迹所需的额外处理时间,它将大大提高所有交付的数据质量。