近年來，隨著三維激光測量市場的興起，尤其是移動測量系統使用場景的進一步擴大，由全球衛星導航系統（GNSS）和慣性導航系統（INS）組成的組合導航系統正在被越來越廣泛地使用。

　　利用GNSS/INS組合導航系統，能準確反演載體的位置、速度和姿態信息，提供長時間的高精度導航，并具有高數據采樣率和良好的抗差性。因此，GNSS/INS組合導航系統可以用來精確反演移動激光測量系統在某一時刻的位置和姿態信息，進而解算得到高精度的點云坐標。

　　當前，GNSS/INS組合導航系統主要有四種不同的組合結構——非組合、松組合、緊組合與深組合，其中應用最廣泛的為松組合與緊組合。

　　松組合是一種衛星輔助修正慣性誤差的組合模式，觀測值為GNSS測量得到位置及速度與INS預測信息之差，這種等級組合是基于位置和速度的組合，結構簡單易于實現；緊組合是一種衛星/慣性相互輔助的組合模式。其基本模式為偽距、偽距率以及載波相位觀測值的組合，較松組合模式精度有明顯提高，但實現難度大。

　　下圖給出了在GNSS信號部分(fen)失鎖時(shi)采用緊組(zu)合與松組(zu)合時(shi)得到的定位誤差。

　　△GNSS信號部分失鎖時定位誤差

　　從圖中可看出，在可視衛星數量不足時，采用緊組合的定位精度明顯優于松組合定位。

　　目前，國內大多數GNSS/INS緊組合模式基本采用國外Inertial Explorer（IE）軟件進行解算處理。由于IE專業化程度高、參數配置復雜、需單機手工處理等，無法滿足越來越多的處理自動化、服務云端化、國防國產化等需求。針對以上不足，海達數云近期推出了國產全自主GNSS/INS緊組合算法及軟件。

　　一、GNSS/INS緊組合技術原理

　　緊(jin)組合算法(fa)，通過連續提供(gong)的高精度(du)位置和姿態參數，可實(shi)現移動三維激光測量系統的直接(jie)地理定(ding)位。

　　1）INS經過(guo)初始對準(zhun)，完成位姿(zi)信息的初始化，通過(guo)力(li)學編(bian)排得到(dao)預(yu)(yu)測(ce)位置信息，同時，GNSS觀(guan)測(ce)值在INS預(yu)(yu)測(ce)位置處(chu)進行雙差處(chu)理；

　　2）GNSS觀(guan)測(ce)值發(fa)生(sheng)周跳后利用(yong)INS預(yu)測(ce)信息進行模(mo)糊度(du)固定，驗(yan)證通過(guo)后利用(yong)模(mo)糊度(du)固定的(de)相位觀(guan)測(ce)值進行緊(jin)組(zu)合濾波量測(ce)更新(xin)；

　　3）INS預(yu)測導(dao)航結果經過(guo)濾波后輸(shu)出更新導(dao)航信息，同(tong)時估計的器件誤(wu)差參數用來修正原始慣導(dao)輸(shu)出。

　△GNSS/INS緊組合算法技術原理圖

　　二、海達數云自主算(suan)法與(yu)產品

　　海達數(shu)云(yun)國(guo)產全自主GNSS/INS緊組(zu)合算法由數(shu)據預處理(li)、初始(shi)對準、INS導航解算、動態(tai)差分(fen)后處理(li)、周(zhou)跳探(tan)測/整(zheng)周(zhou)模(mo)糊(hu)度固定、組(zu)合濾波器、慣(guan)性(xing)/慣(guan)性(xing)器件誤差補(bu)償等模(mo)塊(kuai)組(zu)成，支持GNSS數(shu)據、GNSS/INS數(shu)據、GNSS/INS/ODO數(shu)據后處理(li)解算。

　　基于自主(zhu)緊組合算法，可提(ti)供Windows桌面端軌跡處(chu)理(li)軟件及跨(kua)平臺SDK動態(tai)庫(ku)等多(duo)種應(ying)用(yong)模式(shi)產品。

△海達數云桌面端軌(gui)跡(ji)處理軟(ruan)件主界面

　　01主要功能

　　（1）可單獨對GNSS數據進行后處理(li)

　　●GNSS數(shu)據處(chu)理模式(shi)支持(chi)標準單(dan)點(dian)(dian)定(ding)位、動(dong)態(tai)差(cha)分定(ding)位與精密單(dan)點(dian)(dian)定(ding)位；

　　●高精度濾波(bo)處理算(suan)法：支持正向濾波(bo)、反向濾波(bo)與雙向濾波(bo)算(suan)法；

　　●解算(suan)配(pei)置支持(chi)大氣改正(zheng)模型選擇(ze)（對流層模型、電離層模型）。

　　（2）松/緊組合數據處理模式

　　●多初始(shi)對準(zhun)方式：自(zi)動(dong)(dong)對準(zhun)、靜態對準(zhun)、動(dong)(dong)態對準(zhun)與(yu)指定姿態；

　　●輔助(zhu)更新(xin)算法：外部PVA輔助(zhu)更新(xin)、里(li)程計輔助(zhu)更新(xin)與航向輔助(zhu)更新(xin)；

　　●支持零速更新(xin)、位(wei)置(zhi)更新(xin)算法。

　　（3）數據質量評價支持圖(tu)形(xing)化顯示

　　支(zhi)持多類型數據（GNSS、IMU、組(zu)合(he)解算）質量精度(du)圖形(xing)化分析顯示。

　　02特點優(you)勢

　　●采用高精(jing)度濾波處理算法(fa)，位(wei)置姿態精(jing)度更優；

　　●慣(guan)導器(qi)件參數(shu)獨(du)立配置(zhi)，避免(mian)重(zhong)復繁瑣操作，內(nei)置(zhi)多種主(zhu)流(liu)慣(guan)性(xing)器(qi)件參數(shu)；

　　●多種數據(ju)（GNSS、IMU、組合解(jie)算(suan)）圖形化顯(xian)示，清晰(xi)直觀；

　　●支持位置更新，即控制點糾正（CUPT）功能；

　　●導出結果(guo)文(wen)件(jian)支(zhi)持常用數據格式，便于后續應用；

　　●可提(ti)供桌面端、跨平臺SDK等多種產品服務模(mo)式。

　　三、精度評定&對比

　　將海達數(shu)云GNSS/INS緊組合算法數(shu)據(ju)處理(li)結果進行(xing)精度(du)評定，并與IE緊組合數(shu)據(ju)處理(li)結果進行(xing)對比如下。

　　測試設(she)備采(cai)用海達數云HiScan-SU1車載移動測量系統。

　　01位置(zhi)誤差

　　對(dui)同(tong)一(yi)份測(ce)試數據進(jin)行處理，海云(yun)緊(jin)組合算法的(de)位(wei)置(zhi)誤(wu)差(cha)X為1~4cm，Y為1~2cm，Z為2~5cm；IE的(de)位(wei)置(zhi)誤(wu)差(cha)X為1~3cm，Y為1~2cm，Z為1~5cm。

　　02姿態(tai)誤(wu)差

　　海(hai)云(yun)緊(jin)組合算法姿態(tai)誤差：航向(xiang)角(jiao)(jiao)為(wei)(wei)0.015°左(zuo)右(you)，俯(fu)仰角(jiao)(jiao)為(wei)(wei)0.003°左(zuo)右(you)，橫(heng)滾(gun)角(jiao)(jiao)為(wei)(wei)0.003°左(zuo)右(you)。IE姿態(tai)誤差：航向(xiang)角(jiao)(jiao)為(wei)(wei)0.02°左(zuo)右(you)，俯(fu)仰角(jiao)(jiao)為(wei)(wei)0.003°左(zuo)右(you)，橫(heng)滾(gun)角(jiao)(jiao)為(wei)(wei)0.003°左(zuo)右(you)。

       與IE航向角偏差為(wei)-0.1~0.1°。

　　與(yu)IE俯仰角偏差(cha)，為-0.02~0.02°。

　　與IE橫(heng)滾角偏差，為-0.01~0.01°。

　　海云緊組(zu)合(he)(he)算法與IE姿態(tai)差值如上(shang)所(suo)示，收斂后兩(liang)者姿態(tai)角的符(fu)合(he)(he)度是一致(zhi)的。但在運動結束、靜止階段的航向輸出過程中，兩(liang)者的表(biao)現如下圖所(suo)示：

　△海云GNSS/INS緊組合算法與IE航向角輸出對比（結束靜態階段）

　　在(zai)采集數據的(de)最后(hou)階段，車輛處(chu)于(yu)靜止狀態，航向(xiang)(xiang)應保持不變。從上圖可看出(chu)，IE解算的(de)航向(xiang)(xiang)輸出(chu)存在(zai)緩慢漂移，300s內漂移約(yue)為0.4°，達(da)不到標稱精度，而海云緊組(zu)合(he)算法(fa)(fa)航向(xiang)(xiang)保持較(jiao)好(hao)。因此，海云GNSS/INS緊組(zu)合(he)算法(fa)(fa)與IE相比，航向(xiang)(xiang)精度在(zai)此場景下(xia)更好(hao)。

　　四、應用模式

　　為了滿(man)足未來多(duo)種應(ying)用(yong)場景(jing)(jing)的需(xu)求，海達數云GNSS/INS緊組合算法可提供多(duo)種應(ying)用(yong)服(fu)務模(mo)式(shi)：——跨(kua)平(ping)臺(tai)SDK，滿(man)足各種定制化(hua)集成(cheng)、服(fu)務端(duan)(duan)集群(qun)、云端(duan)(duan)云跡服(fu)務應(ying)用(yong)場景(jing)(jing)模(mo)式(shi)；桌面端(duan)(duan)軟件(jian)，滿(man)足各類型(xing)桌面端(duan)(duan)本(ben)地單機處理應(ying)用(yong)場景(jing)(jing)模(mo)式(shi)。

　　將(jiang)來，期(qi)待(dai)能夠(gou)涌現出更(geng)多(duo)、精度更(geng)高、應(ying)用模式更(geng)豐富的GNSS/INS組合導航(hang)算法，為用戶提供更(geng)優質的選擇。海達(da)數(shu)云也(ye)將(jiang)一如既往，伴您左右！