Ekinox Micro 和Quanta Micro 引领城市导航之路

Ekinox Micro 和Quanta Micro 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无与伦比的性能。它们专为具有严格 SWaP 限制的应用而量身定制，如无人地面/空中/海上飞行器、室内测绘甚至无人飞行器制图学 。

 

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。本报告展示了系统的动态性能。

传感器在各种全球导航卫星系统环境中进行了广泛测试，包括开阔天空、中等城市地区和城市峡谷。测试结果始终显示出卓越的数据质量。Quanta Micro 和Ekinox Micro 都超过了规定的性能，即使在具有挑战性的情况下也是如此。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，但测试包括了没有热身阶段的困难城市条件。值得注意的是，Ekinox Micro 和Quanta Micro 在这项测试中表现出色，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
• MEMS：Micro 机电系统
• 合并：前向 + 后向后处理，使用Qinertia
• 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 Micro INS 在实际场景中的表现。这使我们能够验证 INS 是否符合（甚至超过）其规格，同时也展示了其在最困难的 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（PPK）进行了后处理。这样，我们就能全面了解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（这是具体测试报告的主题）。通过比较汽车和飞机运动曲线中的处理过程，可以证明使用优化运动曲线的优势。

 

测试设置

测试中的设备

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。series 经过细致的内部比较，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 处理的紧密耦合轨迹，其数据来自SBG Systems Horizon IMU（基于 FOG 的最终性能）、Navsight-S 和 Pegasem 里程表，这些数据与 EUT 一起安装在车辆上。Qinertia 后处理使用的版本是 3.2.881-stable。

 

为Navsight-S 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，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 系统设施的屋顶上，并被纳入法国 CORS 网络 IGN RGP。

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 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，无里程表辅助。

 

测试结果分析

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
• 配有双天线 GNSS这顶帽子 输入

 

 

 

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).

在定位方面，与传统的全球导航卫星系统技术相比，INS 能够应对短时间的全球导航卫星系统中断，对第 68 和第 95 百分位数产生非常积极的影响。

然而，在这种极具挑战性的环境中无法达到典型的定位性能指标。如果我们将分析限制在开阔天空和城市中段的全球导航卫星系统环境中，则很容易达到这些要求。

 

后处理方案

这些方案旨在评估Qinertia 后处理软件在 TC 合并（正向 + 反向）计算模式下可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），但两个单元的结果非常相似。

 

 

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凸显了其强大的功能、真实性和准确性。这些系统在单天线和双天线模式（RTK GNSS 接收机）下都表现出色，即使在具有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。即使在要求苛刻的城市环境中，它们也能有效工作，显示了其坚固性。

此外，在实时性能并不重要的情况下（如激光雷达制图学 和摄影测量），SBG Systems'Qinertia 软件提供了卓越的后处理功能，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作为 OEM 解决方案，可无缝集成到无人机制图学 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），适用于轻型制图学 应用，但在导航应用中，其坚固性是关键。

对于需要更灵活的 SWaP-C 参数和在各种条件下更高精度的制图学 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，是要求最高性能的应用的绝佳选择。

在此下载Quanta Micro PDF 报告。