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GNSS 航向 + IMU 具有挑战性的环境中传感器融合
GNSS 标题 + IMU 具有挑战性的环境中传感器融合
客户项目：测量准确且稳健的航向
从海底测深测量到无人机飞行控制器等，多种应用都需要准确的航向。今天，我们将介绍一位特定的客户，该客户需要在极具挑战性的环境中为重型机械进行视觉引导和数据采集提供准确的航向读数。
我们的客户在高海拔地区使用这些重型机械，周围是高山地形和森林，有时还会在极端的姿态下操作它们。
人们普遍了解 GPS 技术，因为它存在于许多日常设备中。
如果您现在正在阅读本文，您可能已经了解 RTK GNSS 技术，它能够提供厘米级精度。
还有一个有趣的应用，虽然不太流行，但确实令人印象深刻：它利用双天线的 GNSS RTK 技术实现极其精确的航向，无需任何校准，甚至无需修正。在晴朗的天空下，使用两根天线可以轻松获得小于 0.01 度的航向精度。
航向传感器：优点和缺点
好的，等一下，在谈论最先进的基于 GNSS 的航向之前，让我们先回顾一下主要航向传感器，看看它们的优点和缺点。
- 磁力计。 可能是最受欢迎的航向传感器。它的工作原理类似于老式的指南针。
专业版 连接器 低成本、低功耗 对干扰敏感，需要经常校准 提供绝对航向 精度低 - IMU （不含磁力计）。 流行的传感器，适用于各种 smartphone.
专业版 连接器 准确的短期读数 提供相对标题 短期内快速且准确率高 随时间漂移 - 地面航线。 它本身并非传感器，但可以用作传感器。它通过区分 GNSS 位置来估算车辆运动方向（而非实际方向）。
专业版 连接器 提供绝对航向 仅计算运动方向，当车辆静止或低速时不起作用 所有 GNSS 传感器均提供此测量 速度慢且对不良 GNSS 信号敏感 - GNSS 罗盘。 可能是最受欢迎的航向传感器。它的工作原理类似于老式的指南针。
专业版 连接器 精度高，无漂移 速度慢且对不良 GNSS 信号敏感 提供绝对航向 体积较大
- 磁力计。 可能是最受欢迎的航向传感器。它的工作原理类似于老式的指南针。
*我们故意跳过了 FOG（光纤陀螺仪）、RLD（环形激光陀螺仪）、视觉里程计和其他昂贵且花哨的航向传感器
我们应该使用哪个航向传感器？
从上表可以看出，所有传感器都有其优势，但没有一个是完美的。在非常特殊的情况下，使用一个传感器可能就足够了。
在下图中，您可以看到这样一个例子：车辆正在向前行驶，天空视野一览无余，在这种条件下，地面航向和 GNSS 罗盘传感器几乎完美匹配：
但现实情况往往不是那么完美，我们准备了几个例子来展示典型的行为。
例如1： 机器向后行驶，您可以看到车辆的航向保持非常稳定，但地面航向发生了 180 度的变化，因为 GNSS 接收器假设车辆只会向前行驶。
例如2： 由于极端姿态/近林作业/深谷作业导致 RTK 校正丢失/GNSS 信号接收不良。在这种情况下，信号不可靠，噪声较大，并且传感器之间明显不匹配。
显然，一个强大的解决方案才是唯一的出路。如果能充分利用每个传感器的优势，并将它们组合在一起，那就太好了。
为了改进上述测量，我们需要一些神奇的数学知识来混合内部的所有传感器 simpleRTK2B SBC（GNSS 罗盘， IMU，磁力计）与传感器状态标志的知识相结合，这被称为：传感器融合。
结果：信号可靠，客户满意！
在下面的交互式图表中，您可以看到原始传感器和实时计算的虚拟传感器融合信号。
该信号不受 GNSS 信号干扰，快速且稳定。
硬件设置
在这种情况下，设置非常简单，1x simpleRTK2B SBC 有两个 ZED-F9P 和2x Budget Survey GNSS 多波段天线。您可以在下方找到有关这些产品的更多信息。
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