Umi系列惯性组合导航助力无人驾驶

Umi系列惯性组合导航产品是北京耘华科技有限公司生产的一款基于MEMS惯性传感器、高精度GNSS卫星定位接收机以及其他多种传感器相融合的高精度专业导航组件。其内置高精度MEMS惯性传感器（陀螺仪、加速度计）及高精度卫星定位接收机，并通过板载运行的扩展卡尔曼滤波器（EKF）算法实现多传感器融合，可为安装载体提供精确、可靠的姿态、位置、速度等导航信息。可广泛应用于无人机飞行控制、汽车自动驾驶、天线稳控、精准农业、道路交通测量、智能化建筑机械以及海洋测绘等众多领域。

通过内置强大的多处理器架构以及专业的EKF滤波算法，按具体应用场景需求，可选择多种不同的传感器搭配及组合模式。系列产品包含AHRS、VRU、INS/GNSS等多种产品形式，提供从惯性测量单元（IMU）到完整INS/GNSS组合导航的全面方案。

为了针对不同使用场景达到最佳导航性能，系列产品内置EKF滤波器需要选择不同的传感器组合模型以便满足实际应用需求。产品的传感器组合模式可以通过其丰富的对外接口协议方便用户加以配置。同时，友好的PC上位机用户界面及SDK开发库的提供，同样也会极大的简化用户使用操作与系统集成。产品提供一套专用的私有对外接口协议，同时也支持NMEA标准协议输出。

1、卫星导航的缺陷

卫星导航系统具有实现全球、全天候、高精度的优点；但卫星导航系统容易收到周围环境的影响，例如树木楼房等，造成多路径效应，使得定位结果精度降低甚至丢失，尤其是在隧道等遮挡环境中，卫星导航系统基本无法使用。

惯性/卫星组合导航充分利用惯性导航系统和卫星导航系统优点，基于卡尔曼滤波导航算法，获得最优的导航结果；尤其是当卫星导航系统无法工作时，利用惯性导航系统使得导航系统继续工作，保证导航系统的正常工作，提高了系统的稳定性和可靠性，实现了组合导航和卫星导航的自主切换。

Umi系列性能指标

2、基准站差分配置

高精度导航系统要实现高精度定位（1~2cm），需要对车载端系统传输GNSS差分数据，差分数据通过基准站进行配置发送。基准系统分为便携移动基准站和固定基准站，单个基准站可以同时服务于多个车载系统。

基准系统的传输方式一般分为两种，一种是电台传输（空旷无遮挡环境），另一种是网络传输。对于城市道路的使用环境，使用网络传输的方式更为合理。

基准站将差分数据通过RS232接入到可访问互联网的计算机，该计算机安装ntrip协议软件，并将差分数据上传至服务器端挂载。车载端系统需要配置一个可联网的计算机，该计算机抓取服务器端挂载点的差分数据，并通过RS232接口输出给车载导航设备。

3、应用结果

绿色点：GNSS定位状态良好，RTK精度为2cm；

蓝色点：GNSS定位多路径效应，精度误差随机；

红色点：组合导航定位结果。

GNSS和组合导航输出结果在谷歌地图中定位频率均为5Hz，并且时间经过同步，有助于直观比较。图中的定位轨迹中，定位点之间会使用直线连接；如果直线中间没有点，表示中间没有定位，GNSS会经常出现这类情况。

开阔路径下应用结果：

在整个测试线路中，开阔路径下GNSS定位状态良好的情况下，绿色轨迹和红色轨迹一致重合，此时RTK定位时GNSS与组合导航轨迹不一致性在2cm以内。

高楼隧道多路径下应用结果：

在整个测试线路中，存在较多的高楼、隧道、高架桥等GNSS定位严重受到影响的情况，此时GNSS的定位结果会出现随机误差很大的跳点，而通过惯性约束下的组合导航定位结果，则平滑无跳点，且在短时间的遮挡情况下，仍能保持很高的定位精度。

耘华Umi系列组合导航产品对于GNSS短时遮挡与跳点有很好的平滑和抑制作用，并且已经量产，在多个行业、多个应用领域得到很好的应用效果。