Ellipse-D双天线惯性卫星组合导航系统

一、SBG Systems公司Ellipse-D惯性卫星组合导航系统概述

SBG Systems公司Ellipse-D是一款小型化、高性能、基于MEMS 的惯性组合导航产品，在微型和经济划算的封装中实现了良好的定位以及导航性能。它包括了一个惯性测量单元（IMU）和运行一个增强的扩展卡尔曼滤波（EKF），内部集成了双天线GNSS 接收机，可以提供姿态（俯仰，横滚，航向）、升沉以及导航数据。除此之外，Ellipse-D 还可以外接里程计、DGPS、DVL 等辅助进一步提高产品测量的精度。订货型号有：ELLIPSE-D-G4A3-B1和ELLIPSE-D-G5A4-B2ELLIPSE-D-G2A2-B1、ELLIPSE-D-G2A2-B2、ELLIPSE-D-G4A3-B1、ELLIPSE-D-G4A3-B1、ELLIPSE-D-G5A3-B2、ELLIPSE-D-G5A4-B2等。

SBG Systems公司Ellipse-D双天线惯性卫星组合导航系统精度
安装范围：360°，无安装限制
姿态（横滚、俯仰）： 0.1° SP； 0.05 RTK； 0.03 PPK
航向：0.2° 双天线2m 基线；0.2° 单天线+ 动态；0.1° PPK
升沉（海洋版）：5cm 或5%；测量周期：0~15s
位置：1.2m SP；1m SBAS；1cm RTK/PPK+1ppm

SBG Systems公司Ellipse-D双天线惯性卫星组合导航系统特点

• 极低噪音的陀螺仪
• 测量级L1/L2 GNSS 接收机
• 差分修正（RTCM）
• 所有Ellipse-D 均支持RTK修正
• 可外接里程计、DVL 等辅助设备
• 1~200Hz 的数据输出频率
• 可进行后处理数据分析
• -40~85℃全温范围测试以及校准
• 有众多的测量运动模型可供选择（飞机、无人机、车辆、船、重型机械等）

SBG Systems公司Ellipse-D双天线惯性卫星组合导航系统参数指标

参数                                                                           指标                                                                            备注
量程（g）                                            海洋：8，陆/空：20，高动态：40                    Ellipse系列针对不同应用有三种不同版本可选
标度因数稳定性（ppm）                                             1000                                                                 一年加速老化后
非线性（ppm of FS）                                                 1500                                                                     zui佳配适直线
一年零偏稳定性（mg）                                                 5                                                                         一年加速老化后

速度随机游走（μg/√hz）                                             57
运行时零偏不稳定性（μg）                                         14                                                                     Allan variance @ 25°C
VRE（震动整流误差）（μg/g2）                                 50                                 测试的zui大有效值:A2 版为3g RMS；A3、A4 版为10g RMS
带宽（Hz）                                                                390                                                                     内部低通滤波器衰减<3dB
采样率（kHz）                                                             4                                                                         高 级抗混叠FIR 滤波器
正交性（°）                                                                0.05

（2）陀螺仪指标
参数                                                                                指标                                                                            备注
量程（°/s）                                                        海洋：450；陆/空：450；高动态：1000              Ellipse 针对不同的应用有三中不同版本可选
标度因数稳定性（ppm）                                                  500                                                                     一年加速老化后
非线性（ppm of FS）                                                         50
一年零偏稳定性（°/s）                                                       0.4                                                                     一年加速老化后
角度随机游走（°/√hr）                                                      0.18                                                                 Allan variance @ 25°C
运行时零偏不稳定性（°/hr）                                                 8                                                                    Allan variance @ 25°C
VRE（震动整流误差）（°/h/g2）                                         <1                                                                     zui大测试到10g RMS
带宽（Hz）                                                                         133                                                                         内部陀螺带宽
采样率（kHz）                                                                     10                                                                         高 级抗混叠FIR滤波器
正交性（°）                                                                         0.05

（3）磁力仪指标
参数                                                                                    指标                                                                            备注
量程（Gauss）                                                                    50
标度因数稳定性（%）                                                         0.5
噪音（m Gauss）                                                                 3                                                                            频率1~25Hz
零偏稳定性（m Gauss）                                                       1
带宽（Hz）                                                                         22                                                                             3dB衰减
分辨率（m Gauss）                                                             1.5
采样率（Hz）                                                                      100
正交性（°）                                                                         0.1                                                                         用户磁校准之后

（4）内部GNSS接收机指标
Ellipse-N / Ellipse-D内部集成了GNSS 接收机（L1/L2 GPS、GLONASS、伽利略、北斗），能够进行DGNSS、SBAS 和RTK 定位。Ellipse-D还具有双天线航向，在具挑战性的条件下提供稳健和准确的航向角。该接收机具有5Hz的刷新率，在恶劣的GPS 环境中提供很好的精度和可靠性。标准的原始数据输出使其可以通过后处理实现很好性能。
参数                        指标                                                                            备注
信号跟踪: GPS: L1C/A, L2C；GLONASS: L1OF, L2OF；GALILEO: E1, E5b；Beidou B11, B21；QZSS L1C/A, L2C；SBAS，所有星座和信号默认启用
水平位置精度：单点L1/L2：1.5m；SBAS：1.0m；RTK：1cm+1ppm
速度精度：0.05 m/s RMS
真航向精度：0.55° 0.5m 基线；0.4° 1m 基线；0.3° 2m 基线                                                                仅Ellipse-D 适用
速度极限：500 m/s
第 一次定位时间：冷启动：<24s；热启动：<2s
信号重捕：2s
输出频率：5Hz

差分修正：RTCM V3.3 通过任意串口发送

（5）内部气压高度计指标
Ellipse-E，N 和D嵌入了MEMS压力传感器，用作高度计。这种压力传感器进行了全温校准和温度补偿，使它成为精 确测量绝压压力的理想选择。Ellipse使用标准大气模型将绝压压力转换为高度，假设高度上的温度梯度恒定，海压水平为1013,25百帕。
压力传感器                                                   参数                                                        备注
分辨率                                                        1.2Pa                                                 10 cm 分辨率
                                                                    ±50 Pa                                         相对-[25°C]，700…1100 hPa
 压力精度                                                     ±200 Pa                                         绝值-[0…50°C]，450…1100 hPa
                                                                    ±350 Pa                                         对值-[-20…85°C]，450…1100 hPa

长期稳定性                                                  <100 Pa/yr
更新速率                                                        100 Hz

（6）外部里程计
Ellipse-E，N 和D 都支持里程计辅助输入，可以大大提升具有挑战性的环境（如城市峡谷）中的产品性能。即使在GPS 中断的期间，里程也能提供可靠的速度信息。这大大提高了航位推算的准确性。Ellipse处理正交输出或兼容的里程计，以支持前进和后退方向，它也能够通过OBD-II 连接器（CAN 总线里程表）直接使用车辆的里程表。这使得Ellipse 成为自动驾驶汽车和无人驾驶车辆的出色惯性导航系统，即使在非常密集的城市环境中也具有很高的精度。
注：里程计集成非常简单，因为卡尔曼滤波器将精细地调整里程计的增益，并将纠正里程计对准和杠杆臂的残余误差。

SBG Systems公司Ellipse-D双天线惯性卫星组合导航系统机械参数规格
1. 机械参数
参数                                                 BOX版                                                                                    OEM版                                           
尺寸                                        46mm*45mm*32mm                                                     29.5mm*25.5mm*16mm                
重量                                                  65g                                                                                            17g                                                 
冲击                                                           工作状态：100g 6ms，半正弦波；非工作：500g 0.1ms，半正弦波                                                         
操作震动                                                                 8g RMS – 20Hz to 2 kHz as per MIL-STD-810G 
外壳材质                                       阳极氧化铝                                                                             铝，导电表面抛光                        
IP等级                                            IP68(1 小时@2 米)                                                                     N/A                                                     
操作温度                                            -40~85℃                                                                             -40~78℃                     
存储温度                                                                                        -40~85℃
湿度                                               密封，无限制
MTBF（平均故障时间）                                                                                        50000 小时
校准周期                                                                       不需要，免维护

2. 产品视图

2.1 Ellipse-D双天线BOX版本

2.2  Ellipse-D双天线OEM版本