GNSS/INS组合导航面试

美团无人机、云创智行、阿里达摩院、图森蔚来组合导航、来牟创新、 腾讯地图出行事业部、
持续更新

文章目录

• GNSS/INS组合导航面试
• • 1.GNSS方面的问题
  • • • 模糊度固定的方法，以及部分模糊度固定
      • 多普勒和载波为什么精度更高，对多径更不敏感
      • 电离层误差为什么对载波和伪距的影响相反（在观测方程中符号相反）
      • **载波和伪距的观测方程**
      • 电离层误差为啥对高程影响更严重
      • 周跳探测有哪些方法
      • GNSS观测值的组合
  • 2. 惯性导航方面
  • 3. 滤波
  • 4. c++ git cmake

1.GNSS方面的问题

模糊度固定的方法，以及部分模糊度固定

http://t.csdn.cn/2LGQV
https://blog.csdn.net/dong20081991/article/details/129223718

多普勒和载波为什么精度更高，对多径更不敏感

• 多普勒测量通过测量相位变化,可以彻底消除钟误差影响,而伪距测量仍受发射机和接收机钟误差影响。
• 多普勒相位测量采用差分技术可以进一步提高精度,将大气误差和其他误差消除,而这些误差对伪距测量也有影响
• 多普勒相位测量可以实现载波整周期伪距测量,避免码定时引入的余弦误差,而伪距测量会受余弦误差影响。
• 多普勒测量使用相位测量技术,可以实现毫米级精度,而伪距测量受限于码定时精度,精度难以达到毫米级

综上,多普勒相位测量采用相位技术,可以对钟误差和大气误差实现更好补偿,从而达到更高的精度。它直接测量速度变化,避免了计算速度变化引入的额外误差。相位测量与差分技术的结合,使其精度优势更加明显。多普勒测量虽然精度高,但也面临相位失锁等问题,无法长期连续跟踪。而伪距测量虽精度稍差,但更稳定可靠,两者在GNSS中常结合使用,发挥各自优势。]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2ALrjZpN-1682438050464)(…/…/AppData/Roaming/Typora/typora-user-images/image-20230425223751953.png)]

电离层误差为什么对载波和伪距的影响相反（在观测方程中符号相反）

电离层误差对载波相位测量和伪距测量的影响相反,主要原因是两者的测量机制不同:

1. 载波相位测量依赖信号的相位,电离层误差会造成信号传播速度变化,从而导致相位产生跳变。
2. 而伪距测量依赖信号的到达时间,电离层误差会减慢信号传播速度,信号需更长时间到达接收机,。
3. 载波相位测量测量的是相位变化,而伪距测量测量的是码定时,两者受电离层影响的机制不同,因而误差方向相反。
4. 载波相位测量的误差与信号频率成正比,频率越高误差越大。而伪距测量的误差与信号频率无关。

综上,电离层误差通过改变信号在电离层的传播速度,对载波相位测量和伪距测量产生相反影响**,前者增加距离,后者减小距离**。两者的测量机制不同,频率依赖性也不同,因而表现出相反的误差特征。对GNSS测量而言,电离层误差是一个很难补偿的误差源,需要采用对应的算法模型进行建模与补偿,或者使用实测的电离层数据进行校正

载波和伪距的观测方程

​ GNSS 接收机接收到的原始观测信息为伪距观测值和相位观测值, 伪距观测 值由伪随机噪声码计算获得卫星与接收机之间的距离, 相位观测值则是由接收机 复制载波与卫星播发载波之间的载波相位差, 在连续跟踪的情况下, 多历元相位 观测值与实际的卫地距之间差一个固定的整周数, 即整周模糊度。伪距和相位的 观测方程主要可描述如下:
$$\{\begin{array}{l}{P}_{r,f}^s={\rho }_r^S+t_{r,sys}-t^s+{\alpha }_r^s{T}_z+\frac{40.3}{f^2}{\gamma }_r^s{I}_r^s-b^{s,f}+b_{r,f}+{\epsilon }_p\\ {\Phi }_{r,f}^s={\rho }_r^s+t_{r,sys}-t^s+{\alpha }_r^s{T}_z-\frac{40.3}{f^2}{\gamma }_r^s{I}_r^s+{\lambda }_f{N}_{r,f}^s+{\epsilon }_{\Phi }\end{array}$$
式中, $P、\Phi$ 分别为伪距和相位观测值, $\rho =\sqrt{\Vert p^S-p_r\Vert }$, 其中 $p^S、p_r$ 分别为卫星与接收机位置, $t_{r,sys}、t^s$ 分别为接收机和卫星钟差, 在进行单点定位解算时, 通 常忽略精密星历给出的卫星位置与卫星钟差误差; $T_Z、I$ 分别为天顶对流层误差 和电离层误差, $\alpha 、\gamma$ 则分别为对应的投影函数, $b_{r,f}、b^{s,f}$ 分别为接收机端和卫星 端硬件延迟误差, $N、\lambda$ 为模糊度和波长, ${\epsilon }_p、{\epsilon }_{\Phi }$ 为观测噪声。角标 $f、s、r$ 分别 表示对应的频率和卫星号及接收机。

针对 式中的误差处理方式主要有三种：模型改正、组合/差分消除、 参数估计:

观测值的组合：GNSS观测方程及线性组合

电离层误差为啥对高程影响更严重

电离层误差在水平方向的投影可以互相消除，而在高程都是叠加

周跳探测有哪些方法

周跳探测的常用方法

周跳产生的原因

• 第一，由于障碍物的短时间遮挡。
• 第二，接收机的快速运动。
• 第三，接收机接收到的卫星信号信噪比比较低。
• 第四，接收机硬件的故障或者软件的不完善。
• 第五，卫星的原因。

GNSS观测值的组合

（其中$R_i$和${\Phi }_i,i=1,2$表示在频率$f_1$和$f_2$的测量值，为简单起见省略了$P$和$L$）：

• 无电离层(IF)组合：这消除了取决于频率反比平方的一阶（高达$99.9$电离层效应$({\alpha }_i\propto 1/f_i^2$，见第5.4.1节)
  $${\Phi }_C=\frac{f_1^2{\Phi }_1-f_2^2{\Phi }_2}{f_1^2-f_2^2},R_C=\frac{f_1^2{R}_1-f_2^2{R}_2}{f_1^2-f_2^2}$$

• 几何无关（GF)组合：这取消了测量中的几何部分，留下了所有频率相关的效应（即电离层折射，仪器延迟，回转）。它可以用于估计电离层电子含量或检测载波相位的周跳。请注意，${\Phi }_I$和$R_I$中项的顺序发生了变化：
  $${\Phi }_I={\Phi }_1-{\Phi }_2,R_I=R_2-R_1$$

• 宽巷组合：这些组合用于创建一个具有显着宽波长的测量。这种较长波长对于检测载波相位的周跳和固定模糊度非常有用：
  $${\Phi }_W=\frac{f_1{\Phi }_1-f_2{\Phi }_2}{f_1-f_2},R_W=\frac{f_1{R}_1-f_2{R}_2}{f_1-f_2}$$

• 窄巷组合：这些组合创建具有窄波长的测量。此组合中的测量噪声低于每个独立分量：
  $${\Phi }_N=\frac{f_1{\Phi }_1+f_2{\Phi }_2}{f_1+f_2},R_N=\frac{f_1{R}_1+f_2{R}_2}{f_1+f_2}$$

  ${\Phi }_W$和$R_N$与电离层相关，可用于消除电离层误差。

2. 惯性导航方面

• 零偏、零偏不稳定性、上电重复性
• 零偏不稳定意味着什么，长时间零偏会不会发散

3. 滤波

图解kalman滤波

(27条消息) 滤波笔记一：卡尔曼滤波（Kalman Filtering）详解_scoutee的博客-CSDN博客

(27条消息) 滤波笔记二：运动模型（CV&CA&CTRV）_ctrv模型_scoutee的博客-CSDN博客

(27条消息) 滤波笔记三：无迹卡尔曼滤波（UKF）_scoutee的博客-CSDN博客

• kalman滤波的使用条件以及为什么 线性 高斯白噪声

• EKF和ESKF

4. c++ git cmake

c++八股文相关内容

• 左值引用、右值引用
  (27条消息) C++ 移动构造函数详解_a只如初见的博客-CSDN博客

• 子类和父类构造函数、析构函数的调用顺序

• 智能指针

• 类和它的成员类的构造函数和析构函数的调用顺序

• STL容器的底层实现原理

  (27条消息) STL容器详解_KuoGavin的博客-CSDN博客
  

  STL面试问题总结 (flowus.cn)

• c++中的强制类型转换

  (27条消息) c++面试——强制类型转换_hyisoe的博客-CSDN博客

GIT

• add commit push 的作用和区别
• 如何解决冲突

cmake

• find_package()是如何找到我所需的库的 .a .so .lib .dll

  cmake中的find_package命令用于查找软件包并加载软件包的相关设置。它主要通过以下几种方式找到软件包:

  1. CMAKE_PREFIX_PATH这个变量包含一系列目录,cmake会在这些目录中搜索软件包。我们可以通过设置这个变量来指定搜索路径。例如:

  set(CMAKE_PREFIX_PATH /usr/local/lib/cmake)
  find_package(PackageName)
  

  2. _DIR如果定义了_DIR变量,cmake会直接在该变量指定的路径下搜索软件包。例如:

  set(PackageName_DIR /path/to/package)
  find_package(PackageName)
  

  3. 环境变量cmake会检查相关环境变量,如DIR,看其是否定义了软件包路径。如果定义了,就在该路径下搜索软件包。
  4. 默认目录如果以上方式都未指定路径,那么cmake会在一系列默认路径下搜索软件包,通常在/usr/ 和 /usr/local/ 下搜索。
  5. _ROOT如果定义了_ROOT变量,cmake会在$<PACKAGE{>}_{R}OOT/share和${ROOT}/lib下搜索软件包。
  6. 根目录如果以上方式均未找到,那么就在根目录/下搜索软件包。

  总之,cmake通过环境变量、用户定义变量和默认规则寻找软件包目录,并在这些路径下搜索find_package()要查找的软件包。
  如果成功找到,就会定义一系列变量,如:_FOUND、_INCLUDE_DIRS、<PACKAGE_LIBRARIES等,我们可以在CMakeLists.txt中使用。