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# 惯导双天线安装与校准说明

本教程适用于FDISYSTEMS旗下所有支持双天线rtk功能的产品。

# 1. 惯导双天线安装说明

FDISYSTEMS 的 DETA40N/100D/Sigma/Epsilon-D/orion-D系列支持双天线定向功能，其优势是在静止或低速环境下获得精准航向角，快速初始化GNSS/INS组合导航航向角。由于双天线航向角定义为移动基站（MB）天线相位中心指向移动站（ROVER）天线相位中心的射线与地理北的夹角（与安装位置相关），因此需规范安装。

IMU
车载坐标系定义

# 坐标系与符号说明：

  • v系：载体坐标系（右手系），X轴指向载体前进方向，Y轴朝右，Z轴朝下。
  • b系：惯导坐标系（右手系），XYZ轴标识于外壳。
  • ROVER：移动站（辅天线）。
  • MB：移动基站（主天线）。
  • DUAL_ANTS_HEADING：双天线航向角（MB→ROVER射线与地理北夹角，0°-360°）。
  • L：惯导模组到MB天线相位中心的杆臂矢量（b系下表示）。建议实测填入参数表，或尽量将惯导与MB安装在一起。

# 2. RBV和双天线安装误差角补偿

理想情况下，惯导X轴、双天线连线均与载体X轴平行。实际因安装限制，需补偿安装误差角：

  • 横滚安装误差角 BODY_TO_VEHICLE_ALGN_ROLL
  • 俯仰安装误差角 BODY_TO_VEHICLE_ALGN_PITCH
  • 航向安装误差角 BODY_TO_VEHICLE_ALGN_YAW
IMU
惯导相对于载体安装角 *（参数表设置位置：BODY栏，单位度）*

# 航向误差角定义：

  • 若载体v系X轴顺时针旋转∆ψ后与b系X轴平行 → BODY_TO_VEHICLE_ALGN_YAW = ∆ψ
  • 若载体v系X轴逆时针旋转∆ψ后与b系X轴平行 → BODY_TO_VEHICLE_ALGN_YAW = -∆ψ\

# 双天线航向误差角：

GNSS_ANTS_HEADING_BIAS = 双天线原始航向角 - 载体前进航向角

IMU
（定义规则同惯导航向误差角）参数表设置位置：GNSS栏，单位度）

# 3. 惯导-天线杆臂与惯导-载体杆臂补偿

# 惯导-天线杆臂

FDISYSTEMS 模组使用MB（主天线）的速度与位置作为观测量对惯导进行修正，一般而言主天线与惯导位置不重合，惯导到天线相位中心的矢量称之为 GNSS 杆臂，杆臂会给 GNSS/INS 组合导航带来不好的影响，尤其是在载体存在角速度时（转弯），因此需要对其进行补偿。FDIGroundStation 提供了杆臂值的参数界面，以便您在测量杆臂数据后输入，如下图所示。注意杆臂数据是在惯导模组坐标系中测量得出的（见第5.5节），若天线安装在惯导上方，则Z轴方向的杆臂值为负。

  • 主天线（MB）位置/速度用于修正惯导，惯导到天线相位中心的矢量（GNSS杆臂）需补偿。

  • 在FDIGroundStation输入杆臂值（b系测量）：

    IMU
    单位m

    注：天线在惯导上方时，Z轴杆臂值为负。

# 惯导-载体杆臂

使用 NHC 车辆非完整性约束时，除了RBV需要校准，即将惯导坐标系旋转到载体坐标系，此外还需要测量惯导模组与车辆后轮中心的杆臂，否则在gnss中断的环境下，尤其是转弯的过程中，NHC模型的失准会影响其修正导航数据的效果。惯导-载体杆臂定义为载体左右后轮连线中心在惯导坐标系下的三维位置，FDIGroundStation 提供了该杆臂值的参数配置界面，以便用户在测量杆臂数据后输入，在参数表的 ODOM 一栏内，如下图所示：

  • 使用NHC（车辆非完整性约束）时，需测量惯导模组到车辆后轮中心的杆臂（b系三维位置）。
  • 参数位置：ODOM栏
    IMU
    单位m

# 参数保存

点击 Transmit → Write Flash 保存参数：\

# 4. 惯导双天线自动校准说明

当用户没有测量设备计算上述安装误差角时（杆臂必须手动测量），使用FDIGroundStation的 GNSSAntenna 自带的惯导双天线校准功能进行自动计算（需双天线RTK固定解），该功能在 Config 界面的 GNSSAntenna 中：

IMU

（状态需显示绿色 RTK_DUAL）

IMU

# 校准步骤：

Step 1：配置确认

  • DYNAMICS 栏选择 AUTODRIVER_MODEL
    IMU
  • AID 配置参考下图（汽车应用推荐配置）：
    IMU
    修改后点击 SAVE TO FDI 保存。

Step 2：参数预输入
进入 GNSSAntenna 界面：

  1. 点击 Reflesh 刷新
  2. 输入以下参数（若未填，定义参考如上）：
    • 惯导-天线杆臂
    • 惯导-载体杆臂
    • RBV与双天线误差角
      IMU
      注：
    • IMU Heading Offset 和 IMU Pitch Offset 填 0（惯导水平安装且X轴大致对齐车头）。
    • Dual Ants Heading Offset 参考：
      • MB→ROVER连线与车头一致（MB车尾，ROVER车头）→ 0°
      • MB→ROVER连线向右90° → 90°，向左90° → 270°
      • MB→ROVER连线与车头相反 → 180°
  3. 点击 Save → Write Flash → Restart 重启。

Step 3：自动校准

  1. 重启后进入 GNSSAntenna，点击 Calib Start（需保持 RTK_DUAL 状态）。
  2. 车辆沿“口”或“日”字形道路行驶（含直线与90°弯道），速度 ≥20km/h。

    • 阶段1：滤波收敛
      行驶的过程中该模组会实时估计GNSS/INS组合导航的滤波是否收敛，未收敛时下图中的 Filtering convergence flag 为红色，收敛后变为蓝色，通常4个左右的90度转弯就能使滤波收敛（不推荐掉头运动）

      经历约4个90°弯道后，Filtering convergence flag 由红变蓝：

      IMU

    • 阶段2：参数估计
      在滤波收敛后，模组开始自动实时计算下面几个待估计的状态，其过程发生在车辆沿直线行驶的场景；用户只需要在直线的道路时尽量笔直行驶，转弯道路依旧转弯，是否沿直线行驶由模组内部自动判断，当模组内部计算累计足够时长的直线运动数据后，结果便会显示在上面三个数据框内，同时上位机打印输出 RBV and Dual ANTS Calibration Finished 字样，并自动退出校准，打印输出 Disarmed

      直线行驶时模组自动计算参数，完成后显示结果并打印 RBV and Dual ANTS Calibration Finished：

      IMU
      IMU
      Step 4：保存参数
      点击 Write Flash → Restart 保存并重启，完成坐标系对齐。\

# 5. 校准总结与建议

FDISYSTEMS 建议用户在安装惯导模块和双天线时，尽量将惯导 X 轴和双天线航向矢量与载体前进方向一致。RBV和双天线安装误差角可以通过光学测量仪器或者 FDIGroundStation 自带的校准功能进行自动计算。

惯导和 gnss 主天线的杆臂是不能忽略的，它在转弯时对gnss/ins组合导航有很大的影响，因此需要准确的测量；RBV校准的作用是将 IMU 坐标系对齐到载体坐标系，和惯导-载体杆臂的测量一样，是为了使 NHC 车辆非完整性约束的模型更加精准，从而使载体在隧道、地下车库等 gnss 中断的环境也能实现较好的导航效果。

# 关键原则：

  • 尽量使惯导X轴、双天线连线与载体前进方向一致。
  • 杆臂必须手动精确测量（显著影响转弯时GNSS/INS精度）。
  • RBV校准与惯导-载体杆臂测量可提升NHC模型精度（增强GNSS中断环境导航能力）。

# 校准精度影响因素：

因素 影响结果
惯导-天线杆臂测量精度 杆臂越准 → RBV越准
双天线基线长度 基线越长（≥1米）→ 航向误差角越准
行驶状态 速度＞20km/h、路面平整、直线笔直 → 精度高
设备固定 模组需螺母固定，远离振动源；天线需稳固无移动
环境要求 开阔天空，双天线保持固定解

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