GNSS/INS-integrasjon for veiprising i urbane områder

Abstract

Teknologiutvikling og stor etterspørsel etter enheter som GPS-er og smarttelefoner har redusert prisen på mikroelektromekaniske systemer som akselerometer og gyroskop og GNSS-mottakere. Q-Free har utviklet flere prototyper på bombrikker som inneholder nettopp disse sensorene. Denne oppgaven har fokusert på å utvikle algoritmer for effektiv utnyttelse av observasjoner gitt av prototyper for GNSS/INS-baserte Q-Free-brikker. Det er gjort mye forskning på GNSS/INS-intregrasjon. Hovedfokuset i dette arbeidet har vært å undersøke hvilke metoder som kan brukes for å gi best mulig posisjonsestimat basert på måledataene fra forsøk utført av Q-Free.Først ble måledataene analysert for å finne ut hvilken informasjon kunne brukes, hvor stor nøyaktighet dataene hadde og om dataene inneholdt feil. Basert på analysen ble et lineært Kalman-filter konstruert for å utføre GNSS/INS-integrasjon. Kunnskap om måledataene ble brukt for å identifisere utfordringer knyttet til posisjonering i urbane strøk og løsninger på disse ble foreslått. Kalman-filteret ble så testet i ulike situasjoner som kunne tenkes å være utfordrende. De ulike løsningene ble så evaluert.Resultatene av måledataanalysen viste at nøyaktigheten varierer en del mellom de ulike sensorene og de ulike datasettene. En av GNSS-mottakerne hadde over en periode et gjennomsnittlig avvik på opptil 67 m i en av aksene. Gyroskopene klarte ikke å registrere høye rotasjonsrater i skarpe svinger. Dette kan sannsynligvis fikses ved å endre hvordan sensorene er konfigurert. Forsøkene viste at Kalman-filteret som ble utviklet klarer å levere bra posisjonsestimat i de fleste situasjoner.Dette arbeidet har vist at et lineært Kalman-filter egner seg godt for GNSS/INS-integrasjon for posisjonering i urbane strøk. Med en stoppdetektor for å utføre nullhastighetsoppdateringer kan ytelsen forbedres. Resultatene viser at akselerometerne ikke klarer å holde hastigheten korrekt over lengre perioder uten GNSS-mottak. Dersom en nøyaktig hastighetsmåler implementeres i bombrikken vil systemet klare å levere nøyaktige posisjonsestimat i over 80 s.