# SPKF融合开关说明

IMU

Config 界面的 AID 界面配置 SPKF 所使用的融合算法类型:Request Packets

开关类型 说明
AID_ACCEL_GRAVITY 加速度计重力辅助融合开关
AID_BRO_ALT_UPDATE 气压计高度辅助融合开关
AID_CAR_CENT_ACCEL_NHC_ENABLED 汽车向心加速度补偿开关
AID_CAR_YZ_ZERO_VEL_NHC_ENABLED 汽车零速更新开关
AID_EXT_HEADING_UPDATE 外部航向输入开关
AID_EXT_POS_VEL_UPDATE 外部速度位置输入开关
AID_EXT_SLAM1_UPDATE 外部slam pva输入开关
AID_GNSS_POS_UPDATE GNSS 位置融合开关
AID_GNSS_TRACK_HEADING_UPDATE GNSS 航迹角融合开关
AID_GNSS_VEL_UPDATE GNSS 速度融合开关
AID_GYO_TURN_ON_TARE_ENABLED 开机时静态陀螺零偏估计开关
AID_INIT_YAW_USE_MAG 磁力计初始化航向角开关
AID_MAG_2D_MAGNETIC 磁力计2D融合开关
AID_MAG_3D_MAGNETIC 磁力计3D融合开关
AID_ODOMETER_VEL_UPDATE 里程计融合开关
AID_OPTICFLOW_UPDATE 光流计融合开关
AID_ZERO_POS_UPDATE 零位置更新开关
AID_ZERO_RATE_UPDATE 零角速度更新开关
AID_ZERO_VEL_UPDATE 零速度更新开关

表 : SPKF融合开关说明

默认的6轴融合配置如下:

IMU

# Aid Accel Gravity

AID_ACCEL_GRAVITY:该配置使用加速度计融合从而稳定横滚角和俯仰角;

# Aid Bro Alt Update

  • AID_GNSS_POS_UPDATE,AID_GNSS_VEL_UPDATE:允许外接 GNSS 数据进行速度和位置融合;

# Aid Car Cent Accel Nhc Enabled

  • AID_GYO_TURN_ON_TARE_ENABLED:上电时会自动计算一次陀螺仪静态零偏,需要模块静止放置,如果用户使用环境无法做到静止启动,则关闭该开关;

# Aid Init Yaw Use Mag

  • AID_INIT_YAW_USE_MAG:上电时使用磁力计对航向进行初始化,如果用户需要启动时从零开始的航向角,则关闭该开关;

# Aid Zero Rate Update

  • AID_ZERO_RATE_UPDATE:模块判断静止时计算陀螺仪动态零偏。需要注意以下情况可能导致错误地估计陀螺仪动态零偏:模块旋转角速度低于 0.5°/s。

# Aid Mag 3D Magnetic

  • 下图是 9 轴融合配置,相比 6 轴融合配置,增加了 AID_MAG_3D_MAGNETIC 磁力计融合开关(AID_MAG_2D_MAGNETIC也可以开启,二者任选其一,两者融合的算法不同,但都是使用磁力计进行航向融合)。注意在打开此开关前,需要对磁力计进行软磁和硬磁校准,具体见第10.7节。
IMU

如果用户使用环境存在较大的磁干扰,该场景下 AID_MAG_3D_MAGNETIC 的开启可能会导致错误的航向角估计。通过 Data 界面 IMU 数据表的 IMU.MAG Magnitude 数据可以观察是否存在磁干扰:磁场稳定时该值基本稳定在当地磁场强度大小(约为 0.5 高斯)附近。

  • 在接入 GNSS 数据的情况下(内置或者外接),可以不使用磁力计获得绝对的航向数据,共有三种方式:

1. GNSS 组合导航:AID 界面配置同 6 轴融合配置,上电时使用磁力计对航向进行初始化,然后通过 GNSS 速度融合和位置融合对航向进行修正,当进行频繁且显着的加速(例如转弯)时,系统输出航向会慢慢收敛到真实航向。

2. GNSS 速度航向:AID 界面配置开关为 AID_GNSS_TRACK_HEADING_UPDATE,即使用 GNSS 航迹角进行融合。该模式意味着具有一定的速度(大于2m/s)便能获得航向估计。速度越快,航向精度越高。它还要求载体前进时没有任何侧滑。例如,如果飞机由于侧风而漂移,则在飞机上使用 GNSS 航迹角会导致错误的航向。

3. GNSS 双天线航向融合:DETA100系列 和 EPSILON系列 有该配置选项,对应的开关为AID_GNSS_DUAL_ANT_HEADING_UPDATE。GNSS双天线航向是通过在同一模组上使用两个天线来实现的。该方法使用两个 GNSS 天线来提供有效的真实航向角,即使在静止时也是如此。双天线基线矢量越长,双天线航向角的精度越高,但是它比单天线系统对 GNSS 信号的接收条件更敏感,它应该在开阔的天空条件下运行。

IMU

1.3  FDIGroundStation SPKF融合开关说明

IMU

正如1.2.2.2节所描述的**,Config界面的AID界面配置SPKF**所使用的融合算法类型:

开关类型 说明
AID_ACCEL_GRAVITY 加速度计融合开关
AID_BRO_ALT_UPDATE 气压计融合开关
AID_CAR_CENT_ACCEL_NHC_ENABLED 汽车向心加速度补偿开关
AID_CAR_YZ_ZERO_VEL_NHC_ENABLED 汽车零速更新开关
AID_EXT_HEADING_UPDATE 外部航向输入开关
AID_GNSS_POS_UPDATE GNSS位置融合开关
AID_GNSS_TRACK_HEADING_UPDATE GNSS航迹角融合开关
AID_GNSS_VEL_UPDATE GNSS速度融合开关
AID_GYO_TURN_ON_TARE_ENABLED 开机时静态陀螺零偏估计开关
AID_INIT_YAW_USE_MAG 磁力计初始化航向角开关
AID_MAG_V_MAGNETIC 磁力计融合开关
AID_ODOMETER_VEL_UPDATE 里程计融合开关
AID_OPTICFLOW_UPDATE 光流计融合开关
AID_ZERO_POS_UPDATE 零位置更新开关
AID_ZERO_RATE_UPDATE 零角速度更新开关
AID_ZERO_VEL_UPDATE 零速度更新开关

** **

FDIsystem默认给用户设置的配置如下:

IMU

这是6轴融合配置:

AID_ACCEL_GRAVITY:该配置使用加速度计融合从而稳定横滚角和俯仰角;

AID_GNSS_POS_UPDATEAID_GNSS_VEL_UPDATE:允许外接GNSS数据进行速度和位置融合;

AID_GYO_TURN_ON_TARE_ENABLED:上电时会自动计算一次陀螺仪静态零偏,需要模块静止放置,如果用户使用环境无法做到静止启动,则关闭该开关;

AID_INIT_YAW_USE_MAG:上电时使用磁力计对航向进行初始化,如果用户需要启动时从零开始的航向角,则关闭该开关;

l **AID_ZERO_RATE_UPDATE:**模块判断静止时计算陀螺仪动态零偏。需要注意以下情况可能导致错误地估计陀螺仪动态零偏:模块旋转角速度低于0.5°/s。

如果用户需要绝对的航向角数据,那么默认的配置如下:

IMU

这是9轴融合配置,相比6轴融合配置,增加了AID_MAG_V_MAGNETIC磁力计融合开关。注意在打开此开关前,需要对磁力计进行软磁和硬磁校准,具体见[1.4  FDIGroundStation 磁力计校准说明](<#_1.4 FDIGroundStation 磁力计校准说明>)。

如果用户使用环境存在较大的磁干扰,该场景下AID_MAG_V_MAGNETIC的开启可能会导致错误的航向角估计。通过Data界面IMU数据表的IMU.MAG Magnitude数据可以观察是否存在磁干扰:磁场稳定时该值基本稳定在当地磁场强度大小(约为0.5高斯)附近。

在外接GNSS数据的情况下,可以不使用磁力计获得绝对的航向数据:

  • GNSS组合导航:AID界面配置同6轴融合配置,上电时使用磁力计对航向进行初始化,然后通过GNSS速度融合和位置融合对航向进行修正,当进行频繁且显着的加速(例如转弯)时,可以很好地观察到航向。

  • GNSS航迹角融合:AID界面配置如下,打开使用GNSS航迹角进行融合。该模式意味着具有一定的速度便能获得航向估计。 它还要求车辆前进,没有任何侧滑。 例如,如果飞机由于侧风而漂移,则在飞机上使用 GNSS航迹角会导致错误的航向。 建议将该模式用于汽车应用。

IMU
  • GNSS双天线航向融合:DETA-系列没有该配置选项。GNSS真航向是通过在同一GNSS接收器上使用两个天线来实现的。 该方法使用两个 GNSS天线来提供有效的真实航向角,即使在静止时也是如此。双天线基线矢量越长,双天线航向角的精度越高,但是它比单天线系统对GNSS信号的接收条件更敏感,它应该在开阔的天空条件下运行。