针对IMU/INS惯导组合
定位系统的测试解决方案
德思特提供的GNSS模拟器满足了IMU/INS惯导组合定位系统的测试需求,为汽车V2X和自动驾驶驾驶应用中的IMU/INS惯导组合定位系统的性能测试和评价提供了更加高效、可靠、灵活的测试平台与工具。

方案背景
随着自动驾驶技术的不断发展,准确获取车辆定位信息变得越来越重要。
自动驾驶系统中,车辆可以通过多类型传感器去获取周边环境与车身信息,并依托该信息进行处理与规划,最终做出实时决策。GNSS定位是唯一可以提供“绝对位置”的传感器,因此GNSS定位终端至关重要。但GNSS已收到天气、遮挡等影响,出现定位不准确乃至丢失的问题。
惯性导航系统(Inertial Measurement Unit,IMU)通过测量和集成加速度计和陀螺仪的数据来估计和跟踪运动的位置、速度和方向。IMU/INS惯导组合定位系统将GNSS定位与惯性导航定位相结合,能够为车辆提供精准的绝对位置信息和车身姿态信息,确保位置信息的稳定性和可靠性,为车辆安全和智能化提供支持,在自动驾驶的发展中扮演着重要的角色之一。

IMU内部结构简图
德思特IMU/INS惯导组合
定位系统测试解决方案
德思特IMU/INS惯导组合定位系统测试解决方案在模拟GNSS信号的同时, 可提供对于仿真载体的IMU信息实时模拟,包含惯性传感器的输出格式与类型数据。支持在实验室完成对集成GNSS与IMU的设备进行测试。无需外部控制软件与硬件,一台设备即可实现指定轨迹与姿态的GNSS信号与IMU信号仿真。
- GNSS仿真轨迹通过Skydel的轨迹信息实时生成,并以最高1000Hz的速率发送射频信号给待测件
- 惯导姿态信息通过实时解析Skydel的INS辅助数据实现,以最高1000Hz的速率生成对应的delta-theta和delta-v信息给待测件
德思特提供的GNSS模拟器搭配Skydel ADVIMU选件,可支持对于不同类型的INS系统测试:
独立的IMU与融合定位引擎/系统
在这种使用场景下,IMU是一个独立的模组,他通过物理连接与GNSS信号同时发送给融合定位引擎,引擎计算处理后,发送出高精定位信息。

针对这种测试,德思特提供的GNSS模拟器可以发送GNSS RF信号,同时由Skydel ADVIMU选件生成惯导数据,通过以太网直接注入,或借助RS422串口物理注入引擎,而不在使用原本的IMU单元。
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嵌入式INS系统
一般称为IGI(integrate GNSS/IMU)或EGI(Embedded GPS/INS)
在这种场景下,IMU与GNSS处于同一个模组内,设备会通过自身姿态与加速度信息产生惯导数据,与GNSS数据耦合处理后直接输出高精定位信息。

针对这种测试,IGI/EGI厂家会提供特定的测试输入接口,用于接收外部的惯导数据。德思特提供的GNSS模拟器可以发送GNSS RF信号,同时由Skydel ADVIMU选件生成惯导数据经过测试输入端口注入,此时IGI将会使用外部惯导数据而非内部自身产生的惯导数据。

方案优势
提供IMU模组物理误差影响,让测试更真实
在真实的物理硬件中,总是存在误差与错误的,这些都可能会影响最终的定位结果。对于GNSS信号而言,即使使用了GNSS模拟器,信号也会经过接收机硬件处理,因此最终结果与实际测试一致,拥有硬件的误差与错误;对于IMU数据,因为我们确实没有经过实际的IMU传感器,最终数据是缺少这部分误差和错误的。
为了解决该问题,ADVIMU引入了误差控制模型,使用了NATO STANAG 4572 中指定的通用误差模型。该模型具备较为成熟的设计与权威性,是全球范围内使用较为广泛的测试标准。
德思特提供的GNSS模拟器搭配Skydel ADVIMU选件无需额外增购其他昂贵的硬件设备,也没有复杂的连线与同步问题,在原本的GSG系列设备内即可完成GNSS信号与IMU信号的输出。借由此选件,用户可以:
- 将模拟的车辆运动从车身坐标系转换到传感器坐标系
- 仿真与实时模拟的GNSS车辆轨迹完全一致的惯性传感器输出
- 输出包含带有用户定义系数的传感器误差模型
- 提供开放的SDK,用户仍可以开发其他误差模型,并根据自定义模型动态修改,以按需注入误差
GNSS模拟与仿真功能全面强大
德思特提供的GNSS模拟器是基于软件定义架构的新一代GNSS模拟器,为用户提供最具价值与未来的模拟方案:
- 信号质量与精度高:伪距精度为0.001m,伪距率为0.001m/s
- 100%支持现有民用卫星星座:BEIDOU\GPS\GALILEO\GLONASS\QZSS\NAVIC
- 仿真迭代率1000 Hz,支持高速、高精、流畅的GNSS仿真
- HIL仿真延迟: 5ms,具备实时闭环仿真能力
- 支持多实例仿真,一台设备变多台
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