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惯导RTK-惯性导航系统的优缺点和应用前景

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发表时间:2019-11-11 18:06

惯性导航的发展比较早,采用纯计算的方式来导航定位。即使在GPS、北斗等卫星导航广泛应用的今天,惯性导航依然在诸多导航系统中牢牢的占据一席之地。在大家测绘行业也推出了惯导RTK,那么惯导RTK有什么优缺点呢?惯导技术的使用前景如何?


1、惯性导航的理论依据


说到惯性导航的理论依据,那就不得不提牛顿对惯性导航的贡献。惯性导航里用到的两个重要工具:牛顿第二定律和微积分都与牛顿有着密不可分的联系。


牛顿第二定律告诉大家:dv/dt=a,而路程与时间的关系也显而易见:ds/dt=v,这样就将路程与加速度联系在了一起。路程与速度都不能直接测量,但加速度可以,只要有加速度,就能知道每时每刻的路程了。


华测惯导技术RTK-GPS  X12


但是现实情况不是一维,而是三维立体空间。怎么办呢?这时候大家需要知道角度的变化情况。因此,大家还需要一个角度加速度计(陀螺仪)。陀螺仪的发明也离不开牛顿的功劳,正是他研究了高速旋转刚体的力知识题,才为后人提供了发明陀螺仪的理论研究。陀螺仪再加上加速度计,就是惯性导航的传感器部分了。


这样,运动路径就和传感器可测得的加速度、角加速度这两个量联系在了一起。惯性导航就是通过测量这两个瞬时变量,在经过一系列公式运算,就可以将运动路径完完整整的计算出来了。


2、惯性导航的优势


(1)惯性导航定位不需要外源信息


惯性导航可以说是个老古董了,但在今天其地位依旧不可动摇。不管是卫星导航,还是无线电导航,都受限于外源信息。一旦卫星不可用,没有了导航台,那么这些导航系统就完全瘫痪了。


但惯性导航完全不需要借助外源的信息。它用于计算的初始数据来自自身,既不受外界干扰影响,也不向外发送任何信号,更不用借助任何其他设备,所以惯性导航多用于军事上。


(2)惯性导航定位的连续性


其他的导航定位系统定位时是一个个点,而惯性导航的地位却是连续的曲线,这也是一大优势。


3、惯性导航的局限


而之所以会出现卫星导航,还是因为惯性导航的确定了。比起其他导航,惯性导航有一个较大的局限:积累误差。MCU的运算都是量化的,难免会有误差,而惯性导航更是持续计算,积累起来的误差有时会达到不可接受的地步,解决这个问题的办法通常就是补偿和修正:每隔一段时间重新调整一下位置、速度、角速度这些量进行校正。


4、惯性导航的应用前景


惯性导航在现在应用较多的是把惯性导航和GPS、北斗卫星导航结合在一起,做成组合导航来使用。比如GPS/北斗+惯性导航一体车载组合导航系统。


这样,在外界比较开放的环境中,可以使用GPS、北斗卫星导航和定位;在树荫下、高楼群、高架桥、山间隧道、地下停车场等卫星信号较弱甚至消失的场合,可以自动切换至惯性导航来提供精准的导航和定位信息。


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