Informe de prueba del módulo OEM GNSS de la serie K8 - ComNav Technology

Los nuevos módulos de la serie K8 lanzados cuentan con el chip SoC Quantum III de alta precisión de nueva generación de ComNav Technology con capacidad para rastrear todas las constelaciones GNSS actuales y planificadas. Además, los módulos de la serie K8 se integran con una unidad de medición inercial (IMU) de grado táctico.

Tradicionalmente, estos sistemas tienen un alto costo, un alto consumo de energía y un gran volumen; sin embargo, los módulos de la serie K8 superan totalmente estas debilidades. Con un rendimiento robusto y una fácil integración, los módulos de la serie K8 se pueden aplicar en una amplia gama de aplicaciones, que van desde campos GNSS especializados de alta precisión hasta el mercado de consumo.

Con el fin de verificar el rendimiento de K8, el equipo de investigación y desarrollo de ComNav Technology realizó una prueba de campo contrastiva examinando los módulos OEM de la serie K8 y otros tres fabricantes en diferentes entornos. Tanto las escenas de prueba dinámicas como las estáticas se eligen para tener una comprensión completa del rendimiento de los módulos K8. En este experimento se utilizaron correcciones RTK de una sola línea de base.

1. Prueba dinámica montada en el vehículo

En condiciones dinámicas, el equipo de investigación y desarrollo realizó la prueba dinámica montada en el vehículo y la prueba dinámica montada en el vagón de baja velocidad, respectivamente. M1, M2, M3 representan a otros tres fabricantes, entre los cuales los módulos K8 y M1 tenían módulo IMU, mientras que los módulos M2 y M3 no.

Los datos se impulsaron a mediados de 2020, apuntando principalmente a todo el entorno clásico del sistema de navegación. La ruta de prueba se muestra en la Figura 1.

Figura 1 Ruta dinámica general montada en el vehículo

1.1 Rendimiento en Urban Canyon

La Figura 2 muestra la trayectoria de posicionamiento de todos los módulos OEM GNSS en el cañón urbano. Se encontró que todos los módulos tienen una buena capacidad de búsqueda de satélites en el cañón agrupado y tenían una línea de seguimiento suave que se ajustaba a la carretera.

Mientras que en el cañón urbano agrupado (R) con más obstáculos, el rendimiento de posicionamiento es diferente. Los resultados muestran que el módulo de la serie K8 funciona tan bien como en un cañón disperso. El módulo M1 se desplaza ligeramente al pasar por el edificio alto, aunque todavía está en una pista suave. El módulo M2 tiene algunos puntos de vuelo. El módulo M3 se desplaza obviamente y muestra una pista sin suavizar, lo que indica que no puede proporcionar datos de navegación precisos en un entorno agrupado.

Figura 2 Seguimiento de posicionamiento en el Cañón Urbano Disperso (L) y en el Cañón Urbano Agrupado (R)

Serie K8: verde; M1: rojo; M2: amarillo; M3: azul

1.1.2 Rendimiento en el túnel

Tunnel es uno de los entornos de prueba comunes para probar el rendimiento de IMU a largo plazo. En esta escena, el equipo de investigación y desarrollo comparó los módulos K8 y M1 debido a que los módulos M2 y M3 no tienen IMU a bordo. La pista de posicionamiento se muestra en la Figura 3.

El túnel tiene unos 0,5 kilómetros, unos 30 segundos de tiempo de conducción. El vehículo de prueba pasó el túnel de un lado a otro, por lo que se supone que la pista debería ser casi paralela. Es evidente que la pista de los módulos K8 es paralela, como se muestra en la Figura 3, lo que está en línea con la suposición. La trayectoria del módulo M1 se desplaza cuando el automóvil está en medio del túnel, lo que manifiesta que el algoritmo de navegación inercial del módulo M1 en esta prueba es imperfecto.

Figura 3 Vía de posicionamiento general (L) y parcial (R) en túnel

Serie K8: verde; M1: rojo; M2: amarillo; M3: azul

1.1.3 Rendimiento en el paso elevado

El paso elevado es un entorno típico semiprotegido en el que los módulos solo pueden rastrear la mitad del número de satélites durante mucho tiempo en comparación con la escena a cielo abierto. La pista de posicionamiento bajo el paso elevado de todos los módulos se muestra en la Figura 4.

Como se muestra en la Figura 4, todos los módulos funcionan bien, excepto por el desplazamiento ocasional del módulo M2.

Figura 4 Posicionamiento de la pista bajo el paso elevado

Serie K8: verde; M1: rojo; M2: amarillo; M3: azul

1.1.4 Rendimiento bajo dosel pesado

Bajo un dosel pesado se encuentra uno de los entornos típicos sin GNSS. Los resultados muestran que todos los módulos funcionan bien y tienen una línea de seguimiento suave, como se muestra en la Figura 5.

Figura 5 Pista de posicionamiento bajo toldo pesado

Serie K8: verde; M1: rojo; M2: amarillo; M3: azul

1.1.5 Rendimiento en garaje subterráneo

El equipo de investigación y desarrollo también examinó el rendimiento de IMU de los módulos K8 en garajes subterráneos, con respecto a la larga duración y la baja velocidad. Se tarda 3,5 minutos en el garaje subterráneo. Toda la pista de posicionamiento se muestra en la Figura 6. se manifiesta que a bordo de la IMU continúa trabajando durante varios minutos en caso de pérdida de la navegación GNSS. Además, la pista de los módulos de la serie K8 es más suave y confiable que la del M1, lo que indica que K8 tiene un algoritmo de navegación inercial más fuerte.

Figura 6 Mapa de la pista de posicionamiento en el garaje subterráneo

Serie K8: verde; M1: rojo

1.2 Dinámica de baja velocidad

Una órbita elíptica de prueba está diseñada con la mitad de la órbita en cielo abierto y la otra debajo de los árboles. El vagón eléctrico funciona con una velocidad estable, la misma altura y la misma trayectoria en la órbita. La figura 7 es la órbita elíptica.

Figura 7 Vagón para pruebas

La Figura 8 muestra la precisión de posicionamiento horizontal y vertical de todos los módulos OEM. Como se muestra, todos los módulos pueden obtener información de posicionamiento de alta calidad, mientras que los módulos M2 pierden información de posicionamiento al pasar por debajo del árbol.

Figura 8 Precisión de posicionamiento en vagón

Serie K8: rojo; M1: verde; M2: azul; M3: negro

Los datos de precisión de rumbo se muestran en la Tabla 1. Solo se analizan la serie K8 y el módulo M1, ya que admiten el encabezado de un solo módulo. Se ve que el K8 se desempeña mejor tanto en la precisión de velocidad como en la precisión de rumbo que el módulo M1.

Tabla 1: Precisión de velocidad (velocidad constante) y precisión de rumbo (línea de base de 3 m)

2. Prueba RTK estática

Con el objetivo de verificar el rendimiento geodésico, especialmente para el área de estudio de tierras, el equipo de investigación y desarrollo también realizó una prueba de rendimiento en condiciones estáticas en diferentes entornos y diferentes distancias de referencia.

2.1 Rendimiento bajo árboles

Como todos sabemos, los árboles y los edificios son las obstrucciones más comunes en la tarea de agrimensura. Por lo tanto, el equipo de investigación y desarrollo examinó el RTK estático debajo de los árboles y en los edificios del grupo, respectivamente. En el Cuadro 2 y en el Cuadro 3 se indica la calidad de funcionamiento RTK de referencia de 8 km y 30 km de referencia de todos los módulos OEM.

Como se muestra en la Tabla 2 y la Tabla 3, tanto en la línea de base de 8 km como en la línea de base de 30 km, el K8 tiene la tasa fija más alta y el RMS más pequeño, lo que indica su robusta confiabilidad y precisión. Además, el tiempo de inicialización más corto puede mejorar la eficiencia del trabajo de topografía. M2 tarda casi el doble de tiempo en inicializarse y su velocidad fija es solo la mitad de la serie K8.

Tabla 2: Rendimiento RTK de referencia de 8 km (reinicialización/5 minutos)

Tabla 3: Rendimiento RTK de referencia de 30 km (reinicialización/5 minutos)

2.2 Rendimiento en Urban Canyon

La segunda escena se encuentra en el cañón urbano, tanto la línea de base de 8 km como la línea de base de 30 km de rendimiento RTK de todos los módulos OEM se dan en la Tabla 4 y la Tabla 5.

Como se muestra en la Tabla 4 y la Tabla 5, aunque todos los módulos OEM funcionan bien, el módulo K8 todavía muestra una pequeña ventaja sobre los módulos de otros dos fabricantes.

Tabla 4: Rendimiento RTK de referencia de 8 km (reinicialización/5 minutos)

Tabla 5: Rendimiento RTK de referencia de 30 km (reinicialización/5 minutos)

2.3 Rendimiento a cielo abierto

Teniendo en cuenta las obstrucciones comunes, el equipo de investigación y desarrollo también realizó una prueba de referencia larga. En el Cuadro 6 se muestra el rendimiento RTK de todos los módulos OEM a una línea de base de 60 km. El RTK de referencia de 60 km no se recomienda en trabajos de topografía reales y aquí es solo para pruebas de rendimiento.

Como se muestra en la Tabla 6, K8 todavía tiene una velocidad fija del 100% y la más alta precisión incluso en una línea de base de 60 km de largo, aunque todos los módulos OEM pueden procesar la RTK de línea de base larga con gran precisión y velocidad fija. La serie K8 es la que mejor funciona entre todos los módulos.

Tabla 6: Rendimiento RTK de referencia de 60 km

De acuerdo con la prueba contrastiva con módulos OEM de otros fabricantes, los módulos OEM GNSS de la serie K8 superan a los módulos de otros fabricantes con alta precisión, confiabilidad y un potente algoritmo de navegación inercial. Se manifiesta que, ya sea en la prueba estática RTK para aplicaciones tradicionales de topografía, en la prueba de entorno de baja dinámica y denegación de señal para aplicaciones robóticas y de vehículos aéreos no tripulados, o en la prueba de navegación dinámica montada en vehículos para aplicaciones de conducción inteligente, los módulos de la serie K8 son los ideales.