3DM-CV7-INS 是 MicroStrain by HBK 最新推出的可嵌入式戰術級慣性導航係統。3DMCV7-INS 可處理來自外部 GNSS 接收機的數據，生成完整的位置、速度和姿態 (PVA) 解決(jue) 方案，能夠承受 GNSS 中斷時間。可通過以下方式向 3DM-CV7-INS 提供外部 GNSS 信息：
• 行業(ye) 標準 NMEA 格式。
• 通過輔助命令集使用 MicroStrain 的二進製數據包協議 (MIP)。
鑒於(yu) 3DM-CV7-INS 可以通過兩(liang) 種方式接受 GNSS 數據，有人可能會(hui) 問：我應該選擇哪種方式？一種比另一種更好嗎？本文將提供兩(liang) 種方法的實施教程，並比較它們(men) 的靜態定位性能。
3DM-CV7-INS 被配置為(wei) 接收來自 uBlox F9P 的 NMEA 輸入，uBlox F9P 具有來自 VT CORS（佛蒙特州 CORS 網絡）基站的連續 RTK 定位。uBlox 模塊與(yu) 屋頂上的 Novatel VEXXIS 800 係列天線相連，與(yu) 3DM-CV7-INS 相連，並放置在桌麵上。數據靜態采集 60 分鍾，盡量減少幹擾。數據在開始和結束時被剪切 60 秒，以消除可能發生的任何運動。
利用相同的 VT CORS 基準站和屋頂天線，用 SensorCloudRTK 提供的 MicroStrain 3DM-GQ7-GNSS/INS 代替 uBlox F9P，重複了這一測試。GNSS 數據來自 GQ7 的 GNSS1 接收機，采用 MIP 格式，因此可以方便地轉換為(wei) MIP 輔助命令。
無需任何配置，通過在任何 MIP 數據包之間交錯 NMEA 句子，即可通過主端口輸入 NMEA 數據。這就要求能夠將 NMEA 數據流傳(chuan) 輸到設備，同時接收 MIP 格式的輸出。通常，這種設置需要用戶進行一些編程。
但是，通過一些簡單的設備配置，就可以通過 GPIO 引腳傳(chuan) 輸 NMEA 數據流，從(cong) 而騰出主通信端口用於(yu) 僅(jin) MIP 通信，而且無需編程。這就是本文中向 3DM-CV7-INS 提供 NMEA 數據的方式。
圖 1：為(wei) 3DM-CV7-INS 提供 NMEA 輸入的設置
• MicroStrain 3DM-CV7-INS 開發板和 USB 接口電纜。
• uBlox F9P、開發板、USB 電纜、GNSS 天線和相關(guan) 射頻電纜。
• 3 根跳線。
• 配備以下設備的計算機
• SensorConnect.
• uBlox 的 uCenter。
• 用於(yu) NTRIP RTK 校正的互聯網連接。
3DM-CV7-INS 可接受各種 NMEA 句子。在本次測試中，我們(men) 利用 uCenter 對 uBlox 模塊進行了配置，以輸出以下信息： GGA、GSV、VTG 和 ZDA。此外，我們(men) 還使用 uCenter 的 NTRIP 客戶端通過 VT CORS 網絡 VTRI 安裝點（離我們(men) 的位置最近的基站）提供 RTK 校正。本文中使用的所有配置文件均可在此處下載，或聯係我們(men) 的支持團隊（support.microstrain.com）。
3DM-CV7-INS 被配置為(wei) 通過 GPIO1 接收來自 F9P 的 PPS 輸入，通過 GPIO3 接收 NMEA 輸入，GPIO3 被配置為(wei) UART 輸入。
SensorConnect 用於(yu) 連接 3DM-CV7-INS 並記錄二進製文件以供分析。
3DM-CV7-INS 還可以接受各種輔助數據，包括 ECEF 或 LLH/NED 格式的位置和速度數據（GNSS 接收機的常見輸出）。本文使用 Python 腳本將來自 GQ7-GNSS/INS 的 LLH 位置、NED 速度和 GPS 時間發送到 3DM-CV7-INS 中。
除了通過內(nei) 部開發的 python 腳本通過 MIP 協議將來自 MicroStrain GQ7-GNSS/INS 的 GNSS 數據洗牌到 3DM-CV7-INS 之外，本測試的執行方式與(yu) 之前定義(yi) 的方式相同。之所以使用 GQ7 而不是 uBlox 模塊進行這項測試，是因為(wei) GNSS 數據是本地 MIP 格式，不需要開發 uBlox 解析器。與(yu) 之前的測試一樣，源模塊的 PPS 輸出連接到 3DM-CV7-INS 上的 GPIO1。
• MicroStrain 3DM-CV7-INS 和開發板。
• Microstrain 3DM-GQ7-GNSS/INS、GNSS 天線和相關(guan) 射頻電纜。
• MicroStrain 3DM-RTK 加密狗，帶微型 DB9 至微型 DB9 電纜。
• 一條微型 DB9 電纜和飛線。
• RS-232 USB 轉換器。
• 一個(ge) 帶母插座連接器的 9 位 D-sub 插座。
• 一根微型 DB9 轉 USB 電纜。
• 一台帶有 python 腳本的計算機，用於(yu) 將 GQ7 GNSS 數據轉換到 3DM-CV7-INS。
圖 2：3DM-CV7-INS 的 MIP 輔助設置。
GQ7-GNSS/INS 已配置為(wei) 通過 3DM-RTK 加密狗接收 RTK 校正。使用 SensorCloudRTK 對 3DM-RTK 加密狗進行了配置，以接收來自 VT CORS VTRI 安裝點的校正，從(cong) 而與(yu) 之前測試中的配置相匹配。微型 DB9 引線電纜用於(yu) 為(wei) 本次測試製作適當的線束。圖 3 是製作電纜的接線圖。本文中使用的所有配置文件均可在此處下載，或聯係我們(men) 的支持團隊（support.microstrain.com）。
使用 Micro DB9 電纜將 3DM-CV7-INS 連接到計算機，並將製作好的電纜從(cong) GQ7-GNSS/INS 連接到 USB 到 RS-232 轉換器，然後再連接到計算機。隨後，運行 python 腳本，將數據收集到二進製文件中進行分析。
圖 3：用於(yu) 從(cong) GQ7-GNSS/INS 提取 PPS 信號的定製電纜接線圖。
兩(liang) 種全球導航衛星係統輔助方法的靜態位置測試結果見圖 4。
圖 4：使用 NMEA 輔助和 MIP 輔助的 3DM-CV7-INS 的經度和緯度與(yu) 時間的關(guan) 係。
從(cong) 這些數據可以看出，當使用 MIP 輔助指令集時，3DM-CV7-INS 在一小時測試時間內(nei) 的變化明顯較小。為(wei) 幫助直觀顯示差異，我們(men) 將緯度/經度數據轉換為(wei) 方位/經度框架，並在圖 5 中提供了二維圖，標準偏差見表 1。
圖 5：使用 NMEA 輔助和 MIP 輔助的 3DM-CV7-INS 的方位/經度
| North | East | |
| 3DM-CV7-INS,NMEA | 0.0153 m | 0.0112 m |
| 3DM-CV7-INS, MIP | 0.0075 m | 0.0066 m |
表 1：NED 框架中的標準偏差（1σ）。
這些輔助方法不同的主要原因是，NMEA 雖然足以形成完整的導航解決(jue) 方案，但並不包含 GNSS/INS 所需的完整數據描述。例如，NMEA 速度報文（VTG）隻包含地麵速度和行駛方向，沒有描述車輛垂直運動的速度數據。此外，傳(chuan) 統接收機輸出的標準 NMEA 信息通常不提供位置和速度不確定性，因此 3DM-CV7-INS 使用基於(yu) 接收機報告的定位模式的保守估計。這些保守估計允許位置隨時間的漂移稍大一些。
使用 NMEA 輸入的主要好處是可以縮短上市時間，簡化與(yu) 傳(chuan) 統係統的集成。雖然定位解決(jue) 方案可能不如使用 MIP 輔助那樣精確，但設置卻非常快速簡單。由於(yu) 3DM-CV7-INS 可以通過一個(ge) GPIO 端口接受標準 NMEA 輸入，因此無需軟件開發即可實現完整的導航解決(jue) 方案。
對於(yu) 希望提高性能和優(you) 化產(chan) 品的最終用戶來說，使用 MIP 輔助命令集是一個(ge) 不錯的選擇。要將 GNSS 數據格式化為(wei) MIP 並與(yu) 3DM-CV7-INS 接口，需要進行一些軟件開發，但這種接口要靈活得多，也具體(ti) 得多；因此，與(yu) 標準 NMEA 輸入相比，位置解決(jue) 方案可以更加精確。為(wei) 了幫助集成，MicroStrain 提供了功能齊全、公開可用的 SDK (https://github.com/LORD-MicroStrain/mip_sdk)。
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