智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境感知技術(shù)：6-1 組合導(dǎo)航認知與安裝

1、組合導(dǎo)航裝調(diào)與檢測目 錄DIRECTORY01.組合導(dǎo)航認知與安裝02.組合導(dǎo)航故障檢測03.組合導(dǎo)航標定01組合導(dǎo)航認知導(dǎo)航定位是負責(zé)實時提供智能網(wǎng)聯(lián)汽車的運動信息，包括位置、速度、姿態(tài)、加速度、角速度等，一般采用的是多傳感器融合定位的方式。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的導(dǎo)航定位通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（BDS）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、視覺SLAM、激光雷達SLAM等，獲取車輛的位置和航向信息。導(dǎo)航-定義絕對定位：是指通過GPS或BDS實現(xiàn)，采用雙天線，通過衛(wèi)星獲得車輛在地球上的絕對位置和航向信息相對定位：是指根據(jù)車輛的初始位姿，通過慣性導(dǎo)航獲得車輛的加速度和角加速度信息，將其對時間進行

2、積分，得到相對初始位姿的當前位姿信息組合定位：是將絕對定位和相對定位進行結(jié)合，以彌補單一定位方式的不足導(dǎo)航-分類全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)(Global Navigation Satellite System)，是能夠在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的三維坐標和速度以及時間信息空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。當前，投入運作的GNSS主要包括美國的全球定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）、歐洲的伽利略系統(tǒng)（GALILEO）和我國的北斗系統(tǒng)（BDS）。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-分類GPSGPS（Global Positioning System）是由美國國防部研制的全球首個定位導(dǎo)航服

3、務(wù)系統(tǒng)，19901999年為系統(tǒng)建成并進入完全運作能力階段，1993年實現(xiàn)24顆在軌衛(wèi)星滿星運行。其中， 24顆導(dǎo)航衛(wèi)星平均分布在6個軌道面上，保證在地球的任何地方可同時見到412顆衛(wèi)星，使地球上任何地點、任何時刻均可實現(xiàn)三維定位、測速和測時，使用世界大地坐標系（WGS-84）。GLONASSGLONASS的空間星座由27顆工作星和3顆備用星組成，均勻地分布在3個近圓形的軌道平面上，這3個軌道平面兩兩相隔120，使用前蘇聯(lián)地心坐標系（PZ-90）。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-分類GALILEOGALILEO是歐盟于2002年批準建設(shè)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，計劃由分布在3個軌道平面上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星構(gòu)成，

4、每個軌道平面上有10顆衛(wèi)星，9顆正常工作，1顆運行備用，軌道平面傾角56，軌道高度為24126km，其民用精度較高，使用世界大地坐標系（WGS-84）。BDSBDS（BeiDou Navigation Satellite System）是由我國自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星定位與通訊系統(tǒng)，空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，采用我國獨立建設(shè)使用的CGCS2000坐標系。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-分類全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-參數(shù)表為四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能對比數(shù)據(jù)。GPSGLONASSGALILEOBDS國家美國俄羅斯歐盟中國組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)/個24-30303024-30軌道平面數(shù)3363軌道高度/km

5、26560255102322221150軌道傾角5564.85655運行周期11H58M11H15M13H12H55M測地坐標系WGS-84PZ-90WGS-84CGCS2000使用頻率/GHz1.2281.5751.5971.6171.2401.2601.1641.3001.5591.5921.2071.2691.5611.590全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-組成以GPS為例，介紹GNNS的系統(tǒng)組成。如圖，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成。1）空間星座由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆為工作衛(wèi)星，3顆為備用衛(wèi)星。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面上，即每個軌道平面上有4顆衛(wèi)星，

6、衛(wèi)星軌道平面相對于地球赤道面的軌道傾角為55，各軌道平面的升交點的赤經(jīng)相差60，1個軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星升交角距超前30。這種布局的目的是保證在全球任何地點、任何時刻至少可以觀測到4顆衛(wèi)星。而最少只需要其中3顆衛(wèi)星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔，所能連接到的衛(wèi)星數(shù)越多，解碼出來的位置就越精確。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-組成2）地面監(jiān)控部分主要由1個主控站、5個監(jiān)測站和3個注入站組成。主控站負責(zé)從各個監(jiān)控站收集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星的星歷和時鐘修正參數(shù)等，并通過注入站注入衛(wèi)星；并向衛(wèi)星發(fā)布指令，控制衛(wèi)星，當衛(wèi)星出現(xiàn)故障時，調(diào)度備用衛(wèi)星。監(jiān)測站在主控站的直接控制下，自

7、動對衛(wèi)星進行持續(xù)不斷的跟蹤測量，并將自動采集的偽距觀測量氣象數(shù)據(jù)和時間標準等進行處理，然后存儲并傳送到主控站。注入站則負責(zé)將主控站計算的衛(wèi)星星歷、鐘差信息、導(dǎo)航電文、控制指令發(fā)動給衛(wèi)星。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-組成3）用戶設(shè)備主要是GPS接收器、衛(wèi)星天線及相關(guān)設(shè)備，主要作用是從GPS衛(wèi)星接收信號并利用傳來的信息計算用戶地理位置的緯度、經(jīng)度、高度、速度和時間等信息。車載、船載GPS導(dǎo)航儀，內(nèi)置GPS功能的移動設(shè)備，GPS測繪設(shè)備等都屬于GPS用戶設(shè)備。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（Inertial Navigation System，INS），簡稱慣導(dǎo)，是一種不依賴于外部信息，也不向外部輻射能量

8、的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基于陀螺儀和加速度傳感器的信號組合進行自主式導(dǎo)航，圖為慣導(dǎo)外觀圖，陀螺儀測量物體三軸的角速率，用于計算載體姿態(tài)；加速度計測量物體三軸的線加速度，可用于計算載體速度和位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)-定義慣性導(dǎo)航系統(tǒng)-特點（1）能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲小。（2）數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。（3）可全天候地工作于空中、地面乃至水下。（4）隱蔽性好，且不受外界電磁干擾的影響。但是，由于其導(dǎo)航信息經(jīng)過積分而產(chǎn)生，定位誤差隨著時間增大而增大，長期精度差，容易產(chǎn)生溫漂和零漂等問題。 根據(jù)前文的介紹可以看出，不同定位方式各有優(yōu)劣，智能網(wǎng)聯(lián)汽車在實際應(yīng)用中，一般采用多傳感器融合的定位，既做到優(yōu)勢互補，也提高了穩(wěn)定性，增強了定位精度。L4無人車運營商常用的定位方案中多使用多線束的激光雷達和高精度的GPS/IMU，雖然這些高精密的傳感器能夠提供豐富的信息，但成本十分高昂，并且也無法滿足車規(guī)的要求。禾多科技研發(fā)了面向量產(chǎn)的多傳感器融合定位技術(shù)，采用了全車規(guī)級的低成本傳感器，如GNSS、相機、低成本車規(guī)級IMU、輪速計等，以滿足量產(chǎn)的需求。接下來，以百度Apollo2.0 為例，介紹高精度定位在智能網(wǎng)聯(lián)汽車