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04-组合导航算法解惑.md

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组合导航算法解惑

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[TOC]

GNSS/IMU 时间同步?

  • GNSS-IMU 时间同步有两层含义:

    • IMU 的时间戳准确,表示 IMU 采样时刻的 GPS 时间,如果把数据发给上位机再赋值时间,会存在这传播时延,时间戳就不准确。
    • IMU 的时间戳与 GNSS 对齐,有 GNSS 数据的同时一定有一个 IMU 数据,且各 IMU 数据的时间间隔保持一致。
  • 少部分 IMU 支持外部 GNSS 时间同步,就是把 PPS 接入对应引脚,就能以所需的频率输出等间隔且与 GPS 时间齐的 IMU 数据。

  • 大部分 IMU 可以设置成外部触发模式,即每当对应的引脚收到一个脉冲信号就输出一个 IMU 数据。想要获取 200Hz 的 IMU 数据,就需要给 IMU 发送与 GPS 时间对齐的 200 Hz 脉冲。

  • GNSS 接收机可以输出 PPS 信号,即每秒输出一个脉冲。PPS 脉冲相当的稳定,因为它由卫星上的原子钟维持;但是由于它每秒只输出一次,不能直接连 IMU 外部触发引脚,需要将 1Hz 的 PPS 脉冲转为 200Hz 的 IMU 触发脉冲信号。

  • STM32 的定时器由计数器、预分频器、和自动重载寄存器组成,

    • STM32 的通用定时器连 IMU 外部触发引脚,用于产生 200 Hz 的 IMU 触发脉冲。
    • STM32 的中断连 PPS 引脚,收到 PPS 秒脉冲信号就重置通用定时器的重装载计时器。
    • 如果只是这样,还存在一个问题:以 200Hz 采样为例,PPS 信号来的时间与通用定时器的第 201 次脉冲正好重合,通用定时器如果偏快当前秒就采样了 201 次;所以需要处理一下:记录当前秒的采样数,采样满 200,就不继续采样,等待 PPS 信号。
  • STM32 还负责给 IMU 数据加时间戳,时间戳可以分为整秒和秒内两部分:

    • 第一个整秒时间取 GNSS 接收机传来的 GPRMC 语句提供的时间(只需要发一次),有了第一个 GPS 整秒之后,之后每收到一次 PPS 就加一。
    • 秒内的小数部分从 0 开始递增,200 Hz 采样就是每次递增 5ms。
  • 需要考虑电平匹配(TTL or CMOS)。GNSS 输出的 PPS 应该在 STM32 可接收的电平范围内,STM32 输出的 IMU 触发脉冲应该在 IMU 可接受的电平范围内,如果不匹配应当进行转换。

  • 如何评估是否需要时间同步?

  • 如何验证时间同步的有效性?

初始对准,速度必须 5m/s 以上吗?

松组合算法,估计零偏比例与只估计零偏的优劣?

后处理软件,精度稳定性比较:诺瓦泰IE、迈普时空GINS?

KF-GINS、PSINS 都主要用周内秒做时间戳,遇到星期界限怎么办?

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KF-GINS、OB-GINS 解算比较?