도심 내비게이션의 선두주자인 Ekinox Micro와 Quanta Micro 차량용 테스트에 적용했습니다.
이 두 제품은 전술 MEMS 기반 IMU 모든 기능을 갖춘 RTK GNSS 수신기를 결합하여 놀랍도록 컴팩트한 형태에 탁월한 성능을 제공하는 관성 내비게이션 시스템입니다.
무인 지상/항공/해상 차량, 실내 매핑, 심지어 UAV 매핑 같이 엄격한 SWaP 제약이 있는 애플리케이션에 맞게 특별히 설계되었습니다.
이 종합 성능 평가 기사는 상용 도입을 앞두고 Quanta Micro기능을 검증하기 위해 2022년 7월에 수행된 철저한 테스트를 기반으로 작성되었습니다.
이 보고서를 통해 시스템의 동적 성능이 입증되었습니다. 이 센서는 개방된 하늘, 중간 도시 지역 및 도시 협곡을 포함한 다양한 GNSS 환경에서 광범위하게 테스트되었습니다. 그 결과 일관되게 뛰어난 데이터 품질을 보여주었습니다.
일반적으로 예열 단계를 거친 후 일반 육상 조건과 같은 업계 표준 시나리오를 기반으로 하는 사양이지만, 이 테스트에는 예열 단계 없이 어려운 도심 조건이 포함되었습니다.
놀랍게도 이 테스트에서 Ekinox Micro와 Quanta Micro Micro는 모든 조건에서 뛰어난 성능을 보여주며 탁월한 성과를 거두었습니다.
전제 조건
이 테스트 보고서를 읽으려면 관성 내비게이션 및 포스트 프로세싱 개념에 대한 어느 정도의 지식이 필요합니다. 지식 기반은 관성 내비게이션의 멋진 세계로 여행을 시작하는 데 도움이 될 것입니다.
약어
- CORS: 지속적으로 운영되는 레퍼런스 스테이션
- DUT: 테스트 대상 장치
- EUT: 테스트 중인 장비
- FOG: 광섬유 자이로스코프
- GNSS: 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GPS + GLONASS + BEIDOU + GALLILEO)
- IGN: 국립지리원(프랑스 공식 지리 기관)
- IMU: 관성 측정 장치
- INS: 관성 항법 시스템
- LiDAR: 빛 감지 및 거리 측정
- MEMS: Micro 전자 기계 시스템
- 병합: Qinertia 사용한 정방향 + 역방향 후처리
- PPK: 포스트 프로세스 키네마틱
- RGP: Réseau GNSS Permanent(프랑스 국가 CORS 네트워크)
- RMS: 제곱근 평균 제곱
- RTK: 실시간 키네마틱
- Std: 표준 편차
- SWaP-C: 크기 무게 및 전력 - 비용
- TC: 타이트 커플링
- UAV: 무인 항공기
테스트 미션 목표 및 사양
미션 계획 및 실행
테스트는 2022년 7월 7일에 SBG Systems 테스트 차량에 탑승하여 진행되었습니다. 테스트는 맑은 날씨 조건에서 SBG 시스템 시설 인근에서 115분 동안 진행되었습니다:
- 개방된 하늘 조건에서 45분 동안 연속 작업.
- 반밀도의 도시 환경에서 35분간 연속 작업 가능.
- 터널을 포함한 열악한 도시 환경에서 35분 연속 작업.
환경의 복잡성을 고려할 때 위성 가시성과 관련하여 유리한 시간대를 선택하기 위해 임무 계획에 특별한 주의를 기울이지 않았습니다.
미션 목표
이 미션은 Quanta Micro 키녹스 마이크로 INS 실제 시나리오에서 어떻게 작동하는지 보여주기 위해 특별히 고안되었습니다. 이를 통해 INS 사양을 충족하는 것은 물론, 가장 까다로운 GNSS 조건에서도 뛰어난 성능을 발휘한다는 것을 입증할 수 있었습니다.
임무 수행 중에 우리는 Quanta Micro 실시간 성능을 측정하는 데이터를 수집한 다음 동일한 데이터 세트의 후처리(PPK)를 수행했습니다.
이를 통해 자동차 환경과 (특정 테스트 보고서의 대상인) 다른 애플리케이션에서 Quanta Micro INS 성능을 전체적으로 파악할 수 있었습니다.
최적화된 모션 프로파일 사용의 장점은 자동차 및 비행기 모션 프로파일에서의 처리 비교를 통해 입증되었습니다.
자동차 테스트 설정
테스트 중인 장비
| 이름 | 설명 | HW 개정 | 일련 번호 | 펌웨어 버전 |
|---|---|---|---|---|
| EUT #1 | Quanta Micro | 1.1 | 000041817 | 4.1.5929-Dev |
| EUT #2 | Quanta Micro | 1.1 | 000041818 | 4.1.5929-Dev |
| 대리 평가 | Ekinox Micro | 0.1 | 000046860 | 5.0.1945-beta |
모든 테스트에서 설치 매개변수(오정렬, 레버 암 등)는 CAD 도면이나 이전 캘리브레이션을 통해 선험적으로 파악할 수 있었습니다.
두 EUT 모두 Quanta Micro, 이 테스트 보고서의 내용은 Quanta Micro 의 러기드 버전이며 동일한 방식으로 작동하는 Ekinox Micro에도 완전히 적용된다는 점을 유념하시기 바랍니다. 일련의 세심한 내부 비교를 통해 이러한 주장이 확인되었습니다.
참조 궤적
성능 오류를 평가하는 데 사용된 참조 소스는 차량에 장착된 SBG Systems Horizon IMU (FOG 기반 궁극 성능), Navsight 및 Pegasem 주행 거리계와 EUT에서 나오는 데이터와 긴밀하게 결합된 궤적을 Qinertia 처리한 것입니다. 후처리에 사용된 Qinertia 버전은 3.2.881 안정 버전이었습니다.
| 이름 | 설명 | 위치 정확도 | 자세 정확도 | 제목 정확도 |
|---|---|---|---|---|
| Navsight 호라이즌 | FOG 기반 INS | 0.01m (0.01m @ 10초) (0.05m @ 60초) | 0.004° (0.004° @ 10초) (0.005° @ 60초) | 0.008° (0.008° @ 10초) (0.010° @ 60초) |
Navsight 공급하는 두 개의 VSP6037L GNSS 안테나는 EUT와 공유됩니다(테스트 설정 다이어그램 참조).
사후 데이터 분석 결과, 후처리된 호라이즌 궤적의 품질 지표(위치 및 자세 표준편차 추정치)는 후자를 EUT에 대한 참조로 충분히 사용할 수 있습니다.
기내에 설치된 세 개의 INS 위치를 각각 공통 지점으로 옮겨 직접 비교할 수 있도록 했습니다.
기지국
모든 PPK 및 RTK 작업은 SBG Systems 시설의 옥상에 설치되어 프랑스 CORS 네트워크인 IGN RGP에 포함된 단일 기지인 SBG'S 스테이션을 사용하여 수행되었습니다.
SBGS는 전체 GNSS 별자리 추적(GPS + GLONASS + GALILEO + BEIDOU)을 제공합니다. 네 가지 별자리는 모두 실시간 RTK 작업에 사용되었습니다.
테스트 차량
테스트 차량은 다음 설정 다이어그램에 제시된 대로 표준 장비가 장착된 SBG Systems 전용 밴이었습니다.
두 GNSS 안테나 사이의 기준선은 약 2m이며 대부분의 설치 매개변수는 특히 정밀도가 높은 것으로 알려져 있습니다.
EUT 구성
실시간 측정을 위해 테스트 대상 장비(EUT)를 다음과 같이 구성했습니다:
- EUT1: 4가지 별자리를 모두 지원하는 GNSS, RTK 및 주행 거리계 지원.
- EUT2: 4개의 별자리가 모두 포함된 GNSS, RTK 없음, 주행 거리계 지원 없음.
자동차 테스트 결과
워밍업 단계가 포함되어 있습니다. 모든 테스트에서 통계는 의도적으로 워밍업 단계를 포함하여 계산되었습니다.
이 선택은 대부분의 경우 대부분의 수치에 부정적인 영향을 미치며, 특히 임무의 첫 5~10분 동안 매우 빠르게 감소하고 높은 값이 std 및 RMS에 큰 영향을 미치는 방향 오류의 경우 더욱 그렇습니다.
또한 자동차 프로필에서 가장 대표적인 RTK, RTK 및 PPK 듀얼 안테나 없음 통계는 의도적으로 3가지 임무 부분(개방 하늘, 중간 및 열악한 GNSS 환경) 모두를 포함하여 계산되었습니다.
이 두 가지 선택은 대부분의 수치에 부정적인 영향을 미치므로 비관적인 수치로 간주될 수 있습니다. 그러나 이 수치는 Quanta Micro 정렬 단계 직후(예열이 불가능하더라도)에도 매우 우수한 성능으로 사용할 수 있음을 보여주며, 지정된 것보다 훨씬 어려운 테스트 환경에서도 제품 성능 사양을 거의 충족할 수 있는 Quanta Micro 알고리즘의 견고함을 증명합니다.
실시간 시나리오
이러한 INS 실시간으로 작동할 수 있어 RTK 보정 유무에 관계없이 고주파 저지연 내비게이션 솔루션을 제공합니다. 다음 표와 그림은 두 가지 EUT에 대해 제공되며 다음 조건에 대한 실시간 결과에 대한 자세한 정보를 제공합니다:
- 자동차 모션 프로파일
- EUT #1의 경우 주행 거리계 보조(RTK), EUT #2의 경우 주행 거리계 보조 없음(RTK 없음)
- 듀얼 안테나 GNSS 헤딩 입력 포함
| EUT#1 (RTK + odo) | EUT#2 (RTK 없음, 오도 없음) | |||
|---|---|---|---|---|
| 오류 | 68% | 95% | 68% | 95% |
| 2D 위치 | 0.021m | 0.246m | 1.155m | 2.734m |
| 수직 위치 | 0.023m | 0.157m | 1.865m | 7.329m |
| 롤 / 피치 | 0.011° | 0.026° | 0.015° | 0.035° |
| Yaw | 0.060° | 0.140° | 0.078° | 0.190° |
Despite the challenging conditions, the real time attitude and heading performance enables precise navigation, with better than 0.08° heading accuracy without RTK and better than 0.06° with RTK. Roll and pitch angles are also highly accurate (< 0.015° with or without RTK).
On the position side, the INS is able to cope with short GNSS outages, impacting very positively the 68th and 95th percentiles, compared to traditional GNSS technology.
However, the typical position performance specification cannot be met in such challenging environments. When we restrict the analysis to open-sky and mid urban GNSS environments, they are easily met.
후처리 시나리오
이 시나리오는 TC 병합(정방향 + 역방향) 계산 모드에서 Qinertia 포스트 프로세싱 소프트웨어로 도달할 수 있는 제품의 최종 성능을 평가하고 모션 프로파일의 영향을 비교하는 데 목적이 있습니다. 하나의 EUT(EUT #2)만 표시되지만 결과는 두 유닛 모두 매우 유사했습니다.
| TC 오토모티브 프로필 (듀얼 안테나 + 오도) | TC 비행기 프로필 (단일 안테나 | |||
|---|---|---|---|---|
| 오류 | 68% | 95% | 68% | 95% |
| 2D 위치 | 0.014m | 0.093m | 0.014m | 0.100m |
| 수직 위치 | 0.008m | 0.032m | 0.008m | 0.034m |
| 롤 / 피치 | 0.011° | 0.032° | 0.011° | 0.032° |
| Yaw | 0.051° | 0.211° | 0.041° | 0.208° |
앞의 표와 그림에서 볼 수 있듯이 모션 프로파일이 포스트 프로세싱 성능에 미치는 영향은 다소 미미합니다.
GNSS 환경이 매우 어려웠음에도 불구하고 제품은 매우 잘 작동하고 매우 정확한 결과를 생성합니다. 실시간의 경우, 임무를 개방된 하늘과 중간 도시 환경으로 제한하면 제품 사양보다 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
결론
에키녹스 마이크로와 퀀타 마이크로의 테스트 및 후속 데이터 분석 Quanta Micro 는 강력한 기능, 신뢰성 및 정확성을 강조합니다. 이 시스템은 까다로운 환경에서도 단일 및 이중 안테나 모드(RTK GNSS 수신기) 모두에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
Ekinox Micro 및 Quanta Micro 는 안정적이고 정확한 위치 및 자세 결정이 필요한 실시간 애플리케이션에 탁월한 선택입니다. 이 제품은 까다로운 도시 환경에서도 효과적으로 작동하여 견고함을 보여줍니다.
또한 실시간 성능이 중요하지 않은 시나리오(예: LiDAR 매핑 및 사진 측량)에서는 SBG SystemsQinertia 소프트웨어가 탁월한 후처리 기능을 제공하여 까다로운 GNSS 환경에서도 성능을 센티미터 수준의 정확도로 향상시킵니다. 따라서 INS Qinertia의 조합은 직접 지오레퍼런싱 및 SLAM 기술을 위한 완벽한 선택입니다.
이 연구는 Quanta Micro 에키녹스 마이크로가 크기, 무게, 성능을 엄격하게 고려해야 하는 애플리케이션을 포함한 다양한 애플리케이션에 적합하다는 것을 입증합니다.
- OEM 솔루션으로 설계된 Quanta Micro UAV 매핑 및 볼류메트릭 내비게이션 애플리케이션에 원활하게 통합됩니다.
- 사용자 친화적인 디자인과 견고함(MIL-STD-461 및 MIL-STD-1275 인증)을 갖춘 Ekinox Micro는 가벼운 매핑 애플리케이션에 적합하지만 견고성이 중요한 내비게이션 애플리케이션에서 최고의 성능을 발휘합니다.
다양한 조건에서 보다 유연한 SWaP-C 파라미터와 높은 정밀도가 요구되는 매핑 작업을 위해 SBG Systems Quanta Plus, Quanta Extra, Ekinox, Apogee 및 Navsight 제품을 제공합니다. 이러한 대안은 Qinertia의 후처리 기능과 완벽하게 호환되며, 향상된 성능 수준을 제공하고 최고의 성능을 필요로 하는 애플리케이션에 탁월한 옵션이 될 수 있습니다.
전체 PDF 읽기