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我们的实时和延迟纵摇算法变得更好

2024年7月16日
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升沉是船舶应用特有的一种运动测量。它指的是由于波浪作用引起的船舶上下运动,测量为沿局部垂直轴的线性位移,假设船舶重心的平均值为零。

我们的实时和延迟升沉算法已应用了重大升级。

有关我们的升沉算法以及如何正确设置的更多详细信息,请访问我们的支持中心知识库页面。

我们目前的实时和延迟升沉算法已经是行业领先的,并且具有最佳的规范。但是,我们已经进行了重大改进,以进一步提高其准确性。在 5.1 固件版本中引入的最新进展使用旋转中心 (COR) 到 IMU(惯性测量单元)的距离,从而为实时和延迟升沉算法带来以下好处:

  • 增强的性能:
    • 实时升沉精度从 5 厘米提高到 4 厘米。
    • 延迟升沉精度从 2.5 厘米提高到 2 厘米。
  • 灵活的IMU安装:现在可以将IMU安装在船上的任何位置,只要提供到COR的距离即可。与之前的版本相比,这是一个显着的改进,之前的版本要求IMU位于船只COR附近,这对于较大的船只来说是一个挑战。
  • 在具有挑战性的海况下改善操作:即使在更苛刻的海况下也能保持全部性能。

确定纵摇性能本身就具有挑战性,尤其是在追求高精度时。以下是我们如何解决这个问题的:

评估过程

我们进行了多次评估,包括对同一海底区域重复扫描所获得的水深数据集进行比较。这些评估由我们的客户和合作伙伴 Norbit 协助完成。

  • 水深评估:通过比较同一区域的多条测量线,我们确定了升沉性能的上限。此方法考虑了整个采集链的误差,包括来自 INS 位置和角度测量、多波束声纳和其他来源的误差。
  • 后处理验证:我们还使用 Qinertia 后处理的 GNSS 数据测试了我们新的延迟 heave 算法。结果表明,新算法的性能与 RTK 相当。

以下屏幕截图提供了新旧算法版本的并排比较。请注意,虽然颜色比例不同,但提供的统计数据清楚地表明有所改进。值得一提的是,尽管旧的升沉算法中存在视觉伪影(这是由于异常的海况和大型船舶设置造成的),但这些值仍保持在规格范围内。

新旧算法版本对比

旧的实时升沉。平均值4厘米,标准差4厘米 
  新的实时升沉。平均 3 厘米,标准差 2 厘米 
旧延迟升沉。平均值 4 厘米,标准差 2 厘米 
   新的延迟升沉补偿。平均值 -1 厘米,标准差 2 厘米
参考 PPK 数据集。平均值 -1 厘米,标准差 2 厘米 

这些评估证实了我们新的升沉算法在性能上的显著改进,从而在各种条件下提供卓越的精度和可靠性。

改进了实时和延迟的纵摇测量

性能增强总结在下表中,显示了实时和延迟升沉测量的明显改进。

旧实时纵摇全新实时升沉补偿旧延迟纵摇新的延迟升沉补偿PPK 参考
平均值4 厘米3 厘米4 厘米1 厘米1 厘米
标准差4 厘米2 厘米2 厘米2 厘米2 厘米

这些增强功能确保了我们的高性能产品线:

  • 实时升沉应用达到4厘米的精度。
  • 测量应用与延迟的升沉补偿兼容,并由主要的 水文软件包支持,可实现 2 厘米的精度。

此外,船用设备上提供的高度增强的升沉功能也将受益于这些改进。所有这些增强功能都可以在我们的 Qinertia 4 后处理软件和固件版本 5.1 及更高版本的高性能产品中使用。这些改进将很快扩展到我们的 Ellipse 产品系列