GPS вычисляет расстояние между точками на местности по разности их координат, поэтому очень хорошо работает на больших дистанциях (ошибка измерений не накапливается), но для небольших участков (километры и менее), особенно со сложным профилем кривизны и перепадов высот, ее точность существенно снижается.
Датчик скорости (оптический ИСД-3 или лазерный ИСД-5) измеряет путь по измеренной скорости (как сумму dSi=Vi*dt) с сантиметровой точностью, однако на больших дистанциях (километры и более) может накапливаться ошибка измерений абсолютного пути за счет неточности калибровки или неколлинеарной установки датчика на авто (см. Инструкцию к).
Совместная работа этих датчиков позволяет взаимно скомпенсировать их недостатки при сложении их достоинств
Типичные данные измерений скорости выглядят примерно так:
В данном случае использовался оптический датчик с частотой измерений 24 Гц. Данные GPS запаздывают на 1 с и имеют дискретность 1 Км/ч.
Далее приводятся данные практического применения совместной работы ИСД+GPS на примере данных, предоставленных HereMap (лето 2015г., проезды по Дальнему востоку и Сибири). Использовались лазерные датчики ИСД-5 с диапазоном расстояний до дороги 60±20 см, с частотой измерений 54 Гц и стандартные модули GPS с частотой измерений 1 Гц.
Вид окна программы для сбора, отображения и сохранения данных:
Порядок работы:
Датчик ИСД устанавливали на борту авто на магнитных креплениях, максимально вертикально и параллельно оси авто, модуль GPS – на крыше авто. Далее калибровка: для устранения геометрических ошибок установки ИСД проезжали с произвольной скоростью несколько Км, желательно по прямой дороге, при хорошем сигнале GPS, при этом программа вычисляет к-т коррекции, чтобы данные измерений ИСД и GPS совпадали с точностью <0,1%. При этом за истину принимались данные GPS. Далее проводились заезды на дистанции до нескольких сотен километров. При необходимости отклонений от маршрута (заезд на заправку и т.п.) программу можно поставить на паузу, затем продолжить движение с точки, на которой устанавливалась пауза.
Далее сохраненные данные верифицировались специальной программой:
Здесь можно проследить все измерения на предмет наличия сбоев данных ИСД либо GPS, скорректировать их автоматически, просмотреть подробно любые участки и т.д. (синий график внизу – разность между показаниями датчиков). Здесь предполагается, что одновременный сбой обоих датчиков маловероятен, но даже и этот случай будет виден на графике и может быть скорректирован вручную. Обычно (как в данной иллюстрации) сбоев нет и теперь подробные данные ИСД можно использовать для измерений длин участков между реперными точками на карте.
Предыдущий файл детальнее. GPS задерживается ровно на 1 с относительно ИСД (GPS дает данные за предыдущую секунду, ИСД – на момент сохранения). Это учитывается при сопоставлении данных пути с координатами.
Еще пример, дистанция свыше 100 км, сбоев нет:
Далее иллюстрации возможных случаев:
Рис.2. Небольшие скорости, видимо, проселочная дорога со сложным вертикальным профилем. Сбоев ИСД – нет, данные GPS – занижены. За истинное принимаем ИСД.
Рис.4. Здесь тяжело пришлось ИСД. Видны сильные разности с GPS (синий график).
Рис. 5. Часть графика на рис.4. Смотрим на графики – действительно, ИСД сбоили (и нет причин не доверять данным GPS в эти моменты). Изменяя при необходимости Порог и Разность – смотрим на результат – зеленый график. За истину принимаем скорректированные данные ИСД (зеленый индикатор).