它们是两款惯性导航系统，结合了基于 MEMS 的战术IMU 和全功能 RTK GNSS 接收器，以惊人的紧凑外形提供Quanta Micro 的性能。
这篇综合性能评估文章基于 2022 年 7 月执行的一次详尽测试，该测试旨在验证Quanta Micro的能力，以迎接其商业化应用。
传感器在各种 GNSS 环境中进行了广泛测试，包括开阔天空、中等城市区域和城市峡谷。测试结果一致显示数据质量优异。Quanta Micro 和 Ekinox Micro 甚至在极具挑战性的场景中都超出了规定的性能。
虽然规格通常基于行业标准场景，如热身阶段后的常规陆地条件，但此次测试包括了没有热身阶段的困难城市条件。
令人瞩目的是，Ekinox Micro 和Quanta Micro 在此次测试中表现出色，在所有条件下都表现出卓越的性能。
先决条件
阅读本测试报告需要一定的惯性导航知识和后处理概念。我们的知识库将帮助您开始进入美妙的惯性导航世界。
缩略语
- CORS：连续运行参考站
- DUT：被测设备
- EUT：被测设备
- FOG：光纤陀螺仪
- GNSS： 全球导航卫星系统（GPS + GLONASS + BEIDOU + GALLILEO）
- IGN：法国国家地理研究所（法国官方地理机构）
- IMU： 惯性测量单元
- INS： 惯性导航系统
- LiDAR： 光探测和测距
- 微机电系统（MEMS）：Micro 电系统（MEMS
- 合并：使用Qinertia进行前向 + 后向后处理
- PPK： 运动学后处理
- RGP： Réseau GNSS Permanent（法国国家 CORS 网络）
- 均方根均方根
- RTK： 实时运动学
- Std： 标准偏差
- SWaP-C：尺寸 重量 功率 成本
- TC：紧密耦合
- UAV： 无人驾驶飞行器
测试任务目标和规格
任务规划和执行
该测试于 2022 年 7 月 7 日在SBG Systems 测试车上进行。在晴朗的天气条件下，测试车在 SBG 系统设施附近进行了长达 115 分钟的行驶，这些设施包括
- 在开阔天空条件下连续运行 45 分钟。
- 在半密集城市环境下连续运行 35 分钟。
- 在恶劣的城市环境（包括隧道）下连续运行 35 分钟。
考虑到环境的复杂性，在飞行任务规划时没有特别注意选择对卫星能见度有利的时间。
任务目标
这次任务专门用于展示Quanta Micro 和 Ekinox MicroINS 在真实世界中的表现。这使我们能够验证INS 是否达到（甚至超过）其技术指标，同时也展示了它们在最困难的 GNSS 条件下的卓越性能。
在任务期间，我们收集了测量Quanta Micro 实时性能的数据；然后我们对相同的数据集进行了后处理 (PPK)。
这使我们能够全面了解Quanta Micro INS 在汽车环境中的性能，以及在较小程度上的其他应用（具体测试报告的主题）。
通过比较汽车和飞机运动曲线的处理情况，证明了使用优化运动曲线的优势。
汽车测试装置
测试中的设备
| 名称 | 说明 | 硬件修订 | 序列号 | 固件版本 |
|---|---|---|---|---|
| EUT #1 | Quanta Micro | 1.1 | 000041817 | 4.1.5929-Dev |
| EUT #2 | Quanta Micro | 1.1 | 000041818 | 4.1.5929-Dev |
| 由代理人评估 | Ekinox Micro | 0.1 | 000046860 | 5.0.1945-beta |
所有测试的安装参数（错位、杠杆臂等）都是事先从 CAD 图纸或以前的校准中得知的。
请记住，虽然两个 EUT 都是Quanta Micro，但本测试报告的内容完全适用于 Ekinox Micro：它是Quanta Micro 的坚固版本，性能完全相同。一系列细致的内部比较证实了这一说法。
参考轨迹
用于评估性能误差的参考源是经过Qinertia 处理的紧耦合轨迹，其数据来自SBG Systems HorizonIMU （基于 FOG 的最终性能）、Navsight 和 Pegasem 里程表，这些数据与 EUT 一起安装在车辆上。用于后处理的Qinertia 版本为 3.2.881-stable。
| 名称 | 说明 | 位置精度 | 态度准确性 | 航向精度 |
|---|---|---|---|---|
| Navsight Horizon | 基于 FOG 的INS | 0.01m (0.01m @ 10s) (0.05m @ 60s) | 0.004° (0.004° @ 10s) (0.005° @ 60s) | 0.008° (0.008° @ 10s) (0.010° @ 60s) |
为Navsight 供电的两个 VSP6037L GNSS 天线与 EUT 共用（见测试设置图）。
通过后验数据分析，经过后处理的 "地平线 "轨迹的质量指标（位置和姿态标准偏差估计值）完全允许将后者用作 EUT 的参考。
机上安装的三个INS 位置都已转移到一个共同点上，以便进行直接比较。
基站
所有 PPK 和 RTK 操作均使用一个基地，即 SBG'S 站，该站安装在SBG Systems 设施的屋顶上，并被纳入法国 CORS 网络IGNRGP。
SBGS 提供完整的全球导航卫星系统星座跟踪（GPS + GLONASS + GALILEO + BEIDOU）。所有四个星座都用于实时 RTK 操作。
测试车辆
测试车辆是一辆SBG Systems 的专用厢式车，安装了我们的标准设备，如下图所示。
两个全球导航卫星系统天线之间的基线约为 2 米，大部分安装参数都是已知的，精度特别高。
EUT 配置
被测设备（EUT）的实时测量配置如下：
- EUT1：带有所有 4 个星座、RTK 和里程计辅助的全球导航卫星系统。
- EUT2： 使用全部 4 个星座的 GNSS，无 RTK，无里程计辅助。
汽车测试结果
包括热身阶段。
这一选择在大多数情况下会对大多数数据产生负面影响，特别是对航向精度 误差的影响，因为在飞行任务的前 5-10 分钟内，航向精度 误差会迅速下降，而高值会对标准误差和有效值产生重大影响。
此外，在计算无 RTK、RTK 和 PPK 双天线统计数据时，特意包括了所有三个飞行任务部分（开阔天空、中等和恶劣的 GNSS 环境），这是最有代表性的汽车配置文件。
这两种选择意味着这些数值可能是悲观的。不过，它们表明Quanta Micro 仍可使用，在对准阶段（即使不可能进行预热）就具有特别好的性能，并证明了Quanta Micro 算法的鲁棒性，即使在比规定难度高得多的测试环境中，也几乎能够达到产品性能指标。
实时情景
这些INS 能够实时运行，提供高频率、低延迟的导航解决方案，无论有无 RTK 校正。下表和下图给出了两个 EUT 在以下条件下的实时结果的详细信息：
- 汽车运动轮廓
- 为 EUT #1（RTK）提供里程表辅助，不为 EUT #2（无 RTK）提供里程表辅助
- 带有双天线 GNSS航向精度 输入
| EUT#1 (RTK + odo) | EUT#2 （无 RTK、无 Odo） | |||
|---|---|---|---|---|
| 错误 | 68% | 95% | 68% | 95% |
| 二维位置 | 0.021m | 0.246m | 1.155m | 2.734m |
| 垂直位置 | 0.023m | 0.157m | 1.865m | 7.329m |
| 滚动/俯仰 | 0.011° | 0.026° | 0.015° | 0.035° |
| 亚乌 | 0.060° | 0.140° | 0.078° | 0.190° |
Despite the challenging conditions, the real time attitude and heading performance enables precise navigation, with better than 0.08° heading accuracy without RTK and better than 0.06° with RTK. Roll and pitch angles are also highly accurate (< 0.015° with or without RTK).
On the position side, the INS is able to cope with short GNSS outages, impacting very positively the 68th and 95th percentiles, compared to traditional GNSS technology.
However, the typical position performance specification cannot be met in such challenging environments. When we restrict the analysis to open-sky and mid urban GNSS environments, they are easily met.
后处理方案
这些场景旨在评估在 TC 合并（正向 + 反向）计算模式下使用Qinertia 后处理软件所能达到的产品最终性能，并比较运动曲线的影响。只显示了一个 EUT（EUT #2），但两个装置的结果非常相似。
| TC Automotive profile （双天线 + Odo） | TC 飞机外形 （单天线 | |||
|---|---|---|---|---|
| 错误 | 68% | 95% | 68% | 95% |
| 二维位置 | 0.014m | 0.093m | 0.014m | 0.100m |
| 垂直位置 | 0.008m | 0.032m | 0.008m | 0.034m |
| 滚动/俯仰 | 0.011° | 0.032° | 0.011° | 0.032° |
| 亚乌 | 0.051° | 0.211° | 0.041° | 0.208° |
从上表和图表中可以看出，运动曲线对后处理性能的影响微乎其微。
尽管全球导航卫星系统的环境非常恶劣，但该产品的表现非常出色，得出的结果非常准确。至于实时性，将任务限制在开阔天空和中等城市环境中，结果比产品规格更好。
结论
Ekinox Micro 和 Quanta Micro 的测试和后续数据分析 Quanta Micro和 Quanta Micro 的测试及随后的数据分析突出显示了其强大的功能、可靠性和准确性。这些系统在单天线和双天线模式（RTK GNSS 接收机）下均表现出色，即使在极具挑战性的环境中也是如此。
Ekinox Micro 和 Quanta Micro是需要稳定、精确定位和姿态确定的实时应用的绝佳选择。
此外，在实时性能并不重要的情况下（如激光雷达测量和摄影测量），SBG Systems的 Qinertia 软件可提供出色的后处理功能，即使在具有挑战性的 GNSS 环境中，也能将性能提升到厘米级精度。这使得INS 和 Qinertia 的组合成为直接地理参照和 SLAM 技术的完美选择。
这项研究最终验证了Quanta Micro 和 Ekinox Micro 适用于各种应用，包括对尺寸、重量和性能有严格要求的应用。
- Quanta Micro 设计为OEM 解决方案，可无缝集成到无人机测量和体积导航应用中。
- Ekinox Micro采用用户友好型设计，坚固耐用（符合 MIL-STD-461 和 MIL-STD-1275 标准），适用于轻型勘测应用，但在对坚固性要求极高的导航应用中却能发挥最佳性能。
对于需要在各种条件下获得更灵活的 SWaP-C 参数和更高精度的勘测任务，SBG Systems 提供Quanta Plus、Quanta Extra、Ekinox、Apogee 和 Navsight 产品。这些替代产品也与 Qinertia 的后处理功能完全兼容，可提供更高的性能水平，是需要最高性能的应用的绝佳选择。
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