常用组合导航系统（GNSS+IMU）

我们实验室也是用过很多款组合导航系统，包括Novatel、SPAN（光纤惯导，死贵了）、华测的（板卡PIM222或者成品）、导远的，因为我研究方向是车辆定位方面的，所以对这些设备使用还是有一些感受的。

上手方面（配置来说），华测的直接在接收机固件里集成了配置网页，简直不要太好用。耦合了惯性单元的导航设备，共同点就是使用前要进行标定。我使用过的导远ins570，这个标定判断收敛，确实就是略显麻烦了，不过标定完成后定位效果还是不错的。上面其他几款基本上都是通过串口线进行配置，就是稍微麻烦一点，标定过程还行吧，有些不是自带wifi的，就需要依赖外部设备来给他提供网络（因为一般情况下，组合导航系统都需要RTK去提供更精准的定位）。

一、导航设备定位原理

全球定位系统（GNSS），其采用的主要导航卫星系统有GPS（美）、伽利略（欧洲）、北斗（No.1）、GLONASS（俄），某些导航系统是附带有星基增强系统（SBAS），现在的大多数组合导航系统都不是采用的某一种导航卫星系统，而是综合考虑的。

观测站的坐标求解，一般需要求解4个参数（点位坐标3个分量+1个钟差参数），因此就需要接收机能够同时观测到4颗卫星。

差分GNSS原理：将一台已知精确坐标的基准站（带有接收机），基准站接收GNSS信号，将由GNSS求出的坐标与已知的精确坐标进行对比，计算一个差分校正量，随后基准站发送校正量到其范围内的流动站进行数据修正。（最常见的，载波相位差分-RTK）。通常，要求流动站与基准站的相对距离不超过100km。

导航设备的授时服务：不要认为导航设备只是提供了一个定位功能，它的授时功能也相当重要，由高精度的原子钟提供，可以为多传感器数据源提供统一的时间（多传感器配准，一般要经过时间配准，这个就为它提供了一种手段）。

二、坐标系说明

1）ECEF：地心地固直角系，地球坐标系。X轴穿过0经度与赤道(0纬度线)交点，Y轴穿过0纬度线和90°经度线的交点，Z轴指向北极。坐标表现形式：（x，y，z）；

其中，用于导航定位的常用ECEF坐标系包括，WGS-84、CGCS2000. 这两个坐标系参数基本上是一致的，好像是椭球率有一点点偏差。

个人认为：ECEF与LLA只是存在坐标表示方法的不同。（要不是这么回事，望大哥们指出来）

2）LLA：经纬高坐标系，全球地理坐标系，大地坐标系。坐标表现形式：（lon，lat，alt），假想地球有一个基准椭球面（光滑的）和非标准椭球面，alt是非标准椭球面的用户点到基准椭球面的高度差；纬度范围-90~+90，经度范围-180~+180；

3）ENU：东北天坐标系，导航坐标系，站心坐标系。以当前位置为坐标原点，X轴东向、Y轴北向、Z轴垂直X-Y平面，X-Y平面相当于地球上某个点的一个切面；对应的还有北东地坐标系。

4）UTM：统一横轴墨卡托坐标系，ENU的二维投影；

参考：地心地固坐标系-WGS84坐标系-东北天坐标系 - 知乎

三、SLAM中常用的坐标转换

GNSS定位拿到的数据一般是经纬度信息，转换到导航坐标系下的转换顺序是：LLA ---> ECEF ---> ENU；可以自己写代码去转换（网上去查找转换公式），当然也可以使用GeographicLib库去转换，示例代码如下：

GeographicLib::LocalCartesian geoConverter;
static bool init = false;
if(!init)
{// set origingeoConverter.Reset(gps_msg_ptr->latitude, gps_msg_ptr->longitude, gps_msg_ptr->altitude);init = true;
}
// convert position by origin
geoConverter.Forward(gps_msg_ptr->latitude, gps_msg_ptr->longitude, gps_msg_ptr->altitude);

四、组合导航定位不准的说明

在实际使用中，“组合导航定位不准”，这一说法，不准其实指的是导航设备的空间位置定位不准，查阅资料后我发现，位置的解算主要是与收星数有很大关联（所以遮蔽场景定位会出现偏差），即使在定位不准的条件下，导航设备提供的偏航角在一段时间内仍然能够维持较长时间，并且精度在可接受范围内，由于涉及到一些隐秘的东西，就暂时不提供测试数据及结果。

注意：前提是设备在定位出现偏差前（不准），设备已经校准完毕，达到了收敛状态。

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