融合定位_数据实例和解析

定位设备

终端设备：
   中海达、华测、导远 司南、和芯星通、麦格天宝 等
   天宝（Trimble）、诺瓦泰(NovAtel)、拓普康(Topcon)

导远 570D--50元
《GPS定位仪品牌排行榜》 上榜的有 佳明、合众思壮、南方卫星、华测导航、Trimble、中海达、科力达、司南导航、三鼎光电、华辰北斗等
 导远 INS570D 高性能组合导航系统
     MEMS惯性导航技术，融合卫星导航信息和车辆轮速、档位等信息，采用车规级设计的高性能组合导航产品。
	    可在高速、地库、高架桥、隧道、城市街道、港口等多种复杂场景通过数据总线向车辆准确提供姿态、航向、位置、速度和传感器数据等信息
     华为ADS 3.0 采用的导远电子INS570D定位模组
	 融合定位方案（IMU+GNSS）  导远电子与华测导航
	    华测和北云是卫导起家的厂商，优势在于可能具备较强卫导定位算法能力和卫导元器件自主替代能力;
		导远是惯导起家的厂商，优势在于起步早且可能具备惯导元器件替代能力
ego

定位概念

canbus.txt （时间戳和轮速必须要，轮速单位m/s）
imu.txt
     格式: Unix时间戳 orientation.x orientation.y orientation.z orientation.w   
    angular_velocity.x angular_velocity.y angular_velocity.z 
    linear_acceration.x linear_acceration.y linear_acceration.z
   odom： novatel/odom-pose；IMU坐标系或者车辆坐标系，位置和四元数(旋转和平移矩阵)xyzwxyz
    pose.txt 输出的是IMU坐标系	  

GPS 即全球定位系统（Global Position System）的定位原理叫做三角定位法（Triangulation）过GPS＋RTK的方法来解决定问题
    UTM（Universal Transverse Mercator Grid System，通用横墨卡托格网系统）
	GPS遵守NMEA0184  GPS每次测量都是独立的，即与上次测量无关，所以不存在误差累计	
	    虽然能够提供绝对位置信息，但其精度易受环境因素影响，例如信号遮挡和多径效应，且更新频率较低
    RTK（Real Time Kinematic，实时动态载波相位差分技术）
	    WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统
	 坐标系   天文经纬度，大地经纬度，地心经纬度	
		
	
INS惯导系统
　　惯性导航系统是一种利用安装在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体位置的一个系统。
    ‌INS‌则是一个利用IMU数据进行导航和定位的系统。它通过积分和其他算法处理IMU的数据，计算出物体的位置、速度和姿态	
     卫星——惯导组合定位系统，即系统包含  卫星定位系统（GPS(全球定位系统)/北斗卫星导航系统/GNSS（全球导航卫星系统））
                                  和惯性定向定位导航系统（INS）的定向定位导航系统。
	 IMU 就是惯性测量单元，它主要由惯性器件组成（陀螺、加速度计等），输出最原始的数据，如加速度、角速度等等，但是无法给出位置、姿态等信息。 							  
      所以INS实际上可以简单的理解成由算法和IMU共同构成的
	  
Canbus信息
    车辆信息
       里程计，通过测量轮子的转动来推断车辆的位姿，虽然短期精度较高，但会随着时间的推移积累误差 
	   
Odom是英文单词“odometer”的缩写,意为“里程表”或“里程计”

坐标系

imu测得的 加速度和角度是在imu坐标系下
   参考系（导航系）：(NED)北东地
   载体系（机体系）：(XYZ)前右下
   旋转顺序：Z-Y-X
   姿态顺序：(Yaw-Pitch-Roll)偏航-俯仰-横滚
   
国际规则：右手拇手指向坐标轴正向，四指自然弯曲，四指弯曲的方向即为逆时针方向。
导远规则：右手手臂伸直，手里握钟，手臂指向即坐标轴正向，钟的指针旋转方向即顺时针方向

示例数据

POSE 导航定位定向系统（简称：POS系统）是
        通过全球导航卫星系统（GNSS）获取位置数据作为初始值，通过惯导系统（IMU）获取姿态变化增量，
		应用卡尔曼滤波器、反馈误差控制迭代运算，生成实时导航数据。
            应用POS系统可以得到移动平台位置和姿态的轨迹数据。

原始格式

主机与工控机通过GPCHC 数据协议进行GPS信息传输
 最常用的格式为"GGA"，它包含了定位时间，纬度，经度，高度，
      定位所用的卫星数，DOP值,差分状态和校正时段等，其他的有速度，跟踪，日期
    NMEA-0183协议是GPS接收机应当遵守的标准协议，
    自行约定的协议比如GARMIN“,”区分，以保证应用程序的兼容性。
       例：$GPGSA,A,3,01,20,19,13,40.4,24.4,32.2*0A
 
   用于输出INS的PVAXA数据,包括位置、速度、姿态信息等 高精度的定位数据和惯性测量数据，用于与传感器数据(如Lidar,相机等)进行时间和空间对齐，
   最终用于标注和数据融合
   
    #INSPVAXA,COM1,0,48.0,FINESTEERING,2334, 92225.540,00000000,0000,15321;
	     INS_SOLUTION_GOOD,1,29.999637965,103.38491601529,6.2375,-5.9226,18.104,-10.627,0.0946,1.8548624,
		 -0.91895199,329.583022047,0.0061,0.0073,0.0149,0.0021,0.0022,0.0017,0.0024,0.0024,0.0100,13000044,0*

 数据格式
      %RAWIMUSA,<week>,<second>;<week>,<second>,<status>,<acceleration_x>,<acceleration_y>,<acceleration_z>,<angular_rate_x>,<angular_rate_y>,<angular_rate_z>*<checksum>

      数据格式asc
      #INSPVAXA,<port>,<solution_status>,<position_type>,<latitude>,<longitude>,<height>,<velocity>,<attitude>,<uncertainties>*<checksum>
	  
	   数据格式 NMEA 标准中的一个消息类型，用于提供推荐的最小导航信息。它包括了设备的时间、位置、速度、航向等数据。
	  $GPRMC,<time>,<status>,<latitude>,<N/S>,<longitude>,<E/W>,<speed>,<course>,<date>,<magnetic_variation>,<mode>*<checksum>

    1.导航系的定义：
    2.载体系的定义：
    3.heading 角度朝向： 北偏西为正，还是北偏西为正	
   {
    "42": 1,
    "43": 1,
    "44": 1,
    "altitude": 246.22003124281764,
    "east_velocity": -2.9286547369811533,
    "gps_week_number": 2305.0,
    "ground_velocity": -0.488924989734568,
    "heading": 166.47098422610378,
    "ins_status": 3,
    "latitude": 59.415660669126797,
    "longitude": 186.5944554938693,
    "north_velocity": -11.485427506008126,
    "pitch": 2.6308717758682,
    "roll": 1.1397657694380194,
    "sec_of_week": 457817.99,
    "wheel_data": {
      "fl_wheel_vel": 11.86301442340003,
      "fr_wheel_vel": 11.86301442340003,
      "rl_wheel_vel": 11.86301442340003,
      "rr_wheel_vel": 11.86301442340003
    },
    "x_acc": 0.12766861276015123,
    "x_angular_velocity": -0.04262222173427018,
    "y_acc": 3.2602519239101895,
    "y_angular_velocity": 0.019872872221086756,
    "z_acc": 12.364671773632143,
    "z_angular_velocity": 0.014678385180880011
  },	


header.stamp,sensor_stamp,sample_stamp,
 position.x,position.y,position.z,position_std_dev.x,position_std_dev.y,position_std_dev.z,
 velocity.x,velocity.y,velocity.z,velocity_std_dev.x,velocity_std_dev.y,velocity_std_dev.z,
 angular.x,angular.y,angular.z,angular_std_dev.x,angular_std_dev.y,angular_std_dev.z,num_sates,solve_status,
 ins_status,speed,gps_fix_info,orientation.x,orientation.y,orientation.z,orientation.w,pitch,yaw,roll,x_offset,y_offset,z_offset,zone_id,
 position_gps.x,position_gps.y,position_gps.z,acc.x,acc.y,acc.z,accgyo.x,accgyo.y,accgyo.z,
 rtk_state_code,gyro.x,gyro.y,gyro.z,accleration.x,accleration.y,accleration.z


header.stamp,sensor_stamp,sample_stamp,
acc.x,acc.y,acc.z,gyro.x,gyro.y,gyro.z,temperature,packet_counter,sample_time_fine,
quaterntion.x,quaterntion.y,quaterntion.z,quaterntion.w,baro_pressure,delta_v.x,delta_v.y,delta_v.z,delta_q.x,delta_q.y,delta_q.z,
free_accleration.x,free_accleration.y,free_accleration.z,magnetic.x,magnetic.y,magnetic.z,status_word,
pitch,yaw,roll,x_offset,y_offset,z_offset,raw_array,
flag_imu_alg,intrinsic.frame_info.frame_id,intrinsic.frame_info.sensor_id,
intrinsic.bias_acc.x,intrinsic.bias_acc.y,intrinsic.bias_acc.z,intrinsic.bias_gyr.x,intrinsic.bias_gyr.y,intrinsic.bias_gyr.z,
extrinsic.frame_info.frame_id,extrinsic.frame_info.sensor_id,extrinsic.child_info.frame_id,extrinsic.child_info.sensor_id,extrinsic.rotation.x,
extrinsic.rotation.y,extrinsic.rotation.z,extrinsic.rotation.w,extrinsic.translation.x,extrinsic.translation.y,extrinsic.translation.z,
extrinsic.rpy.x,extrinsic.rpy.y,extrinsic.rpy.z

定位定向系统：POS系统（Position and Orientation System, POS）

数据分析：跑车结束后，采集的惯导、GNSS原始数据，
       及参考站数据进入后处理软件进行各项预处理、格式转换、滤波、差分解算、融合、平滑处理等一系列过程后，
        输出轨迹和姿态数据
惯导后处理过程
     inertial - 惯性的

IE后处理的核心功能‌

   数据转换‌：支持将惯导原始数据（如_G文件）转换为IE可处理的.gpb、.epp、.imr格式，同时兼容Rinex格式的基站静态数据转换。
   差分处理‌：通过后处理差分（PPK）提升定位精度，需结合基站静态数据（如长春IGS站）作为参考点。
   紧组合（Tightly Coupled）‌：融合GNSS与惯导数据，优化动态环境下的导航精度，适用于高精度测绘、自动驾驶等领域。
          Waypoint / Inertial Explorer高精度 GNSS+INS 事后组合处理软件
		Inertial Explorer 是 NovAtel 公司 Waypoint 产品组研发的强大的、可配置度高的事后处理软件，
		  用于处理所有可用的 GNSS、INS 数据，提供高精度组合导航信息，包括位置、速度和姿态信息  
 多种 IMU 的数据格式
         兼容 Honeywell、iMAR、Inertial Science、Litton、MotionPack、NovAtel、Tamagawa 
    	 提供自定义 IMU 数据格式功能；
 多种 GNSS 数据输入	   
        同时兼容 NovAtel、Trimble、JAVAD、Leica、NAVCOM、Septentrio 等	  	  
IMU 处理: • 支持粗对准、精对准和动态对准
	
 在平面位置、高程、航向角、翻滚俯仰角等指标

RAWIMUSA 数据  解释：这些数据是IMU（惯性测量单元, Inertial Measurement Unit）采集的原始数据，包含了加速度计和陀螺仪的读数
INSPVAXA 数据  解释：这些数据记录了经过INS（惯性导航系统）和RTK（实时动态差分定位）修正后的高精度位置信息。
   车辆在某个时刻的经纬度、高度、速度、姿态（Pitch, roll, heading)）等参数。
#INSPVAXA,COM3,0,53.5,FINESTEERING,2298,193489.900,1a000000,46eb,17136;INS_SOLUTION_GOOD,INS_RTKFIXED,31.32795988847,120.79868081723,4.5269,8.5000,2.6807,1.6336,0.0364,-0.698729052,1.142001483,31.432877485,0.0342,0.0340,0.0346,0.0152,0.0148,0.0107,0.0494,0.0492,0.1998,af000a51,0*2862c467

解析：
  #INSPVAXA,<port>,<solution_status>,<position_type>,<latitude>,<longitude>,<height>,<velocity>,<attitude>,<uncertainties>*<checksum>

   <port>: 数据输出的端口。
   <solution_status>: INS 解算的状态。
   <position_type>: 位置解算的类型（例如 RTK 固定解）。
   <latitude/longitude/height>: 设备的纬度、经度和高度。
   <velocity>: 设备的速度。
   <attitude>: 设备的姿态（航向、俯仰和横滚）。
   <uncertainties>: 不确定性（精度）
   ————————————————
   FINESTEERING 
   ins_solution_good 为最优状态，可以放心使用，ins_alignment_complete次之，精度略差，可酌情使用 
   :稳定状态(INS_RTKFIXED)、浮动状态(INS_RTKFLOAT)、错误状态(ERROR)
      #INSPVAXA,COM1,0,48.0,FINESTEERING,2334, 92225.540,00000000,0000,15321;
      INS_SOLUTION_GOOD,1,29.999637965,103.38491601529,6.2375
	  ,-5.9226,18.104,-10.627,0.0946,
	  1.8548624,-0.91895199,329.583022047,
	  0.0061,0.0073,0.0149,0.0021,0.0022,0.0017,0.0024,0.0024,0.0100,13000044,0*
   
   <latitude/longitude/height>纬度、经度和高度
     heading 偏航角 0到359.99
	 pitch 俯仰角+-90
	 roll  横滚角 -180 +180

Week GPS 周    Seconds into Wee 周内秒

INS Status
Pos Type
Lat 纬度（°）  
Lon 经度（°） 
Hgt 海拔高（m）  


Undulation 高程异常值（m） 
North Velocity 北向速度（m/s）
East Velocity 东向速度（m/s）
Up Velocity 天向速度（m/s）

Roll 横滚角（取值范围-180°~180°）
Pitch 俯仰角（取值范围-90°~90°） 
Azimuth 航向角（取值范围 0°~360°）

 Lat σ 纬度标准差   Long σ 经度标准差   Height σ 高程标准差 
 North Vel σ 北向速度标准差 East Vel σ 东向速度标准差  Up Vel σ 天向速度标准差 Float 4 H+104
 Roll σ 横滚角标准差  Pitch σ 俯仰角标准差  Azimuth σ 航向角标准差

     1736165226   2025/01/06 时间：20:07:06
	 GPS周和周内秒是全球定位系统（GPS）中用于时间表示的两个重要概念，它们共同构成了GPS时间系统
	    时间零点定义为1980年1月6日0时0分0秒（UTC）。GPS周的最大时间单位是周，一周包含604800秒（即7天）
     周内秒（GPS Week Internal Seconds） 周内秒是指从每周的开始（周日的00:00:00）到当前时刻的秒数。每个GPS周包含604800秒
	 
	 GPS周数是模1024，意味着它将每1023周（19.7年）翻到0
	    GPS 时由于设备内存问题,会周期性进行重置,时间计数器最多只能向前计数 1024 周,即大约 19.7 年
GPS时间戳=GPS周×604800+周内秒GPS时间戳	 
	GPS时间（GPST）与协调世界时（UTC）在1980年1月1日0时相一致，之后随着时间成整数倍积累，至2017年底该差值为18秒。
    UTC，全称为协调世界时（Coordinated Universal Time）
   Unix 时间戳

UTM（Universal Transverse Mercator Grid System）定位是一种基于地球表面坐标系统的定位方法
UTM投影坐标系

一些概念

CORS 连续运行（卫星定位服务）参考站（Continuously Operating Reference Stations），缩写为CORS
Ntrip（NetWorked  Transport  of  RTCM  via  Internet  Protocol）协议

参考

 如何理解导远技术手册 https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/119184216
 卫星导航文件解析 INSPVA  https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/120660850

posted @ 2025-04-18 16:06 辰令阅读(187) 评论(0) 收藏举报

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融合定位_数据实例和解析

定位设备

定位概念

坐标系

示例数据

原始格式

定位定向系统：POS系统（Position and Orientation System, POS）

IE后处理的核心功能‌

一些概念

参考