iTS-3與MTi-300對比測試報告

時間：2023-08-16 18:25:23 點擊次數：3488

在抗茲干擾、抗加速度機動干擾、抗振性上iTS-3優于Xsens公司的MTi-300;

在大幅度快速運動跟蹤實時性和準確性上iTS-3優于MTi-300；

在長時間靜態穩定性上，iTS-3優于MTi-300；

Xsens公司的MTi-300有一個算法策略，在每次動態跟蹤(晃動、跑車等)之后靜止時，20秒之內航行不動，20秒之后航向開始快速調整，大約90秒之后才能穩定下來，穩定數值跟剛停車(靜止)時的數值差別在10度到幾十度之間；說明MTi-300的航向不能實時、準確的跟蹤實際的運動。

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1、簡介

本文檔介紹了 iTS-3 AHRS 產品的技術特點，主要介紹算法上的特點，以及與

Xsens 公司的 MTi-300 產品的對比情況。

1.1 產品定位和對比對象

Xsens 公司是國外 MEMS AHRS 產品做的最好的公司了，我們選擇 Xsens 公司最高端的 AHRS 產品 MTi-300 作為對比的產品，這樣可以較為直觀的看出我司產品的

綜合性能以及在同行中的位置。

1.2 MEMS AHRS 產品特點、對比原則

與光纖陀螺 AHRS(參見我司 TSiGC 光纖陀螺羅經資料)不同，MEMS AHRS 由于使用 IMU+磁力計，優秀的 AHRS 算法的核心標準就是在存在加速度機動干擾、磁干

擾的環境下實時跟蹤載體的各種運動。加速度干擾主要影響水平姿態(俯仰角、橫滾角)，磁干擾主要影響航向。存在加速度干擾時，比如車輛振動、無人機發動機/電機

振動等的快速干擾、車輛/無人機持續盤旋的低頻加速度干擾，考察水平姿態的抗干擾、準確性、實時性、穩定性等；存在磁干擾時，比如載體本身的電氣設備磁場、外

部的硬磁、軟磁干擾等時變磁干擾，考察航向的抗干擾、準確性、實時性、穩定性等。對比原則是在同等情況下比較，盡量做單變量對比，安裝在一起跑車對比，做

兩類對比：

a) iTS-3 結果與 MTi-300 結果對比；

b) 使用 MTi-300 傳感器數據+iTS-3 算法結果與 MTi-300 結果對比；

第一類對比考核了 iTS-3 與 MTi-300 的綜合性能，包括器件選型、總體設計、算法設計、軟硬件設計等綜合能力；第二類對比考核了 iTS-3 與 MTi-300 的純算法性能，算法均使用 MTi-300 的傳

感器數據，屬于最純的單變量對比，考核算法本身的性能和適應性。結合第一類對比，也能側面反映 MTi-300 的綜合設計能力。對于每一類對比，也使用了多場景、多工況的測試方法，這樣可以考核產品的

綜合性能和多方面的適應能力。總的考核目的是通過多種類型的考核，驗證產品和算法的綜合能力，以滿足載體和場景的多樣性；由于 AHRS 原理特點，在水平姿態角、航向角方面都存在很多的技術挑戰，主

要包括抗干擾、動態跟蹤特性、靜態特性、動靜轉換等，以及以上幾項的復合工況，下面列出的一些工況是一些典型的場景，包括了 AHRS 的主要應用載體和場景，包括:

?運動加速度情況下水平姿態估計；

?磁干擾情況下航向估計(抗干擾、動態跟蹤、靜態穩定性)；

?持續大幅度運動情況下的姿態實時跟蹤；

?長時間靜態穩定性；

?運動-->靜止動靜轉換情況下的實時性和穩定性；

?持續盤旋情況下的水平姿態跟蹤；

1.3 優秀算法的特點

多方面的考核可以反映算法的優劣。好的算法應該是簡單的、通用的；古人講“大道必簡”，原理都是簡潔明了、深刻而有效的，“簡單”的算法說明是從最基本的原理出發得到的；進一步來說，因為“簡單”，直達深刻的原理，所以才會通用，可以適應各種場景，包括已知的，甚至未知的場景。不好的算法由于不是從一個有效的基本原理出發，而是基于一個性能和適應性不那么好的算法作為基礎，采取打補丁的方式，遇到一個新場景就針對這個場景做策略性的處理；每個場景的處理方式不一樣，導致在多場景時算法變得越來越臃腫；要檢測不同的場景然后做切換，檢測狀態會存在疏漏，算法切換也會導致結果出現不適應的情況。由于算法原理不夠深刻，最終導致算法既不簡單也不通用，需要做很多假設，在遇到未知場景或是多場景疊加的時候，這類算法的結果就會很難看。

1.4 i T S - 3 產品介紹

iTS-3 AHRS 產品定位為取代 Xsens 公司的高端 AHRS 產品 MTi-3 系列的 MTi-300和 MTi-6 系列，在水平姿態精度、航向精度、適應性等都比 Xsens 公司產品更優秀。

1.5 i T S - 3 算法介紹

基于對 AHRS 算法的深刻認知，iTS-3 AHRS 算法深度融合陀螺儀、加速度計、磁力計數據，得到載體的姿態信息。iTS-3 算法是“簡單”的、通用的；基于一個基本的

算法原理，采用一套算法參數就可以適用各種場景，不使用任何策略，通用性強。普通 AHRS 算法在加速度干擾、時變磁干擾場景下的姿態精度會大幅度下降,而 iTS-3

算法對于持續盤旋、加減速等場景也能保持水平姿態精度，對于各種磁干擾能力超強。

應用提示: 為了獲取更多、更精確的載體運動信息，可以選用 TSINS-1、TSINS-2 組合導航系統、TSiGC 光纖羅經。2 、iTS-3 與 Xsens MTi-300 對比測試

2.1 iTS-3 測試情況說明

iTS-3 和 MTi-300 固定在同一塊鋁板上，然后在桌面上、載車上進行測試。載車包括大貨車、SUV 兩種車型。桌面測試主要測試持續大幅度晃動、長時間靜態穩定

性、動靜轉換實時性和穩定性等；跑車測試是綜合測試，包括時變加速度和磁干擾，情況比較復雜。

圖 2-1-1、桌面測試

圖 2-1-2、大貨車測試

圖 2-1-3、SUV 測試

桌面測試是在樓房室內測試，存在硬磁干擾；大貨車是自動駕駛大貨車，安裝位置靠近自動駕駛電氣設備，存在時變磁干擾；SUV 測試安裝在中控臺上面，也存在電氣干擾；

測試用的上位機軟件可以配置 iTS-3，包括波特率、工況選擇、模式選擇、當地WMM 磁場參數、校準陀螺和磁力計等。iTS-3 工況選擇包括高動態、通用、低磁干擾，對比測試采用高動態模式。模式包括航姿參考系統和垂直陀螺儀。顯示方面除了數據顯示之外，還有一個 3D 盒子，可以顯示載體運動情況；另外還有一個飛機顯示儀表和一個羅經顯示圖、儀表盤。