GNSS 定位在安全輔助駕駛中的作用

ADAS導(dǎo)航技術(shù)簡(jiǎn)單對(duì)比：感知與絕對(duì)定位
在連商品都變得越來(lái)越智能的時(shí)代，汽車當(dāng)然也不例外。超過(guò) 90% 的重大道路事故都是由人為失誤造成的，因此汽車制造商逐漸將人為因素排除在外也就不足為奇了。幾年后，我們也許可以高枕無(wú)憂，安靜的電動(dòng)汽車將我們帶到目的地。除了安全和便利之外，ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）還可以幫助緩解交通擁堵、優(yōu)化能源效率并促進(jìn)汽車共享。

但自動(dòng)駕駛汽車實(shí)際上是如何工作的呢？讓我們仔細(xì)看看引擎蓋下的情況。汽車上的眾多傳感器，如雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭，都扮演著人眼作為車輛“感知”的角色。感知與人工智能相結(jié)合，使車輛能夠了解周圍環(huán)境和障礙物，無(wú)論是靜態(tài)的還是動(dòng)態(tài)的、預(yù)期的還是意外的。  

ADAS 的另一個(gè)關(guān)鍵部分是有關(guān)車輛的全球位置、速度和方向的信息。這就是 GPS 和 IMU（慣性測(cè)量單元）的用武之地。GPS 作為信息娛樂(lè)系統(tǒng)的一部分已在汽車中使用多年，為駕駛員提供導(dǎo)航方向。正如您在市中心地區(qū)駕駛時(shí)可能已經(jīng)注意到的那樣，這種簡(jiǎn)單導(dǎo)航 GPS 的準(zhǔn)確性和可靠性有限。但您是否知道，除了美國(guó) GPS 之外，還有其他類型的 GPS 接收器可以連接到完整的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS)，包括來(lái)自俄羅斯、歐洲、中國(guó)和日本的衛(wèi)星？

這種先進(jìn)的 GNSS 接收器對(duì)于自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)足夠準(zhǔn)確和安全，并且與 IMU 一起可以補(bǔ)充車輛感知。GNSS 還提供了一個(gè)通用參考框架，允許汽車彼此之間以及與外界進(jìn)行通信，使用統(tǒng)一且可靠的語(yǔ)言來(lái)廣播其位置。

 

感知傳感器和 GNSS 在不同領(lǐng)域各有優(yōu)缺點(diǎn)，可以相互補(bǔ)充，為自動(dòng)駕駛提供最佳安全性。下表的靈感來(lái)自于通用汽車公司技術(shù)研究員 Curtis Hay 在 2019 年慕尼黑衛(wèi)星導(dǎo)航大會(huì)期間所做的演講。

毫無(wú)特色的道路、雨、黑暗和雪是 基于傳感器的感知難以實(shí)現(xiàn)的環(huán)境，而 GNSS 定位仍然準(zhǔn)確。

 

SSR厘米精度

當(dāng)今信息娛樂(lè)系統(tǒng)中的 GPS 平均精度約為 5 m（16 英尺），足以進(jìn)行簡(jiǎn)單的導(dǎo)航。另一方面，高精度 GNSS 接收器可以以厘米級(jí)精度將您定位在地圖上。

這種卓越的精度可以通過(guò)將 GNSS 信號(hào)與本地參考站的校正相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。如今，美國(guó)和世界許多其他地區(qū)正在建立此類參考站網(wǎng)絡(luò)，例如 SSR 網(wǎng)絡(luò)。為了創(chuàng)建這樣的參考網(wǎng)絡(luò)，沿路大約每 300 公里（186 英里）需要一個(gè)固定的 GNSS 接收器。它可以連接到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，例如電信塔或路邊裝置。通用汽車技術(shù)研究員柯蒂斯·海伊 (Curtis Hay) 在接受采訪時(shí)表示：“當(dāng)客戶啟動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，我們需要向汽車提供持續(xù)的 GPS 修正，以確保我們知道車輛在哪條車道上行駛?！?2018 年國(guó)際汽車展。

與 IMU 和里程計(jì)集成

由于采用多頻率、多星座 GNSS 技術(shù)，專用 GNSS 接收器可以實(shí)現(xiàn)高度可靠性。這意味著接收器正在使用全球所有 GNSS 衛(wèi)星發(fā)出的所有信號(hào)：GPS、GLONASS、伽利略、北斗和 QZSS。GPS 接收器需要至少 4 顆衛(wèi)星的視線才能知道它們所在的位置，并且需要更多的衛(wèi)星才能進(jìn)行厘米級(jí)定位。當(dāng)天空視野被部分遮擋時(shí)（在城市地區(qū)或樹(shù)下），獲取更多 GNSS 信號(hào)可以對(duì)可用性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生重大影響。當(dāng)天空暫時(shí)被遮擋時(shí)，IMU 或車輪里程計(jì)等其他傳感器通過(guò)提供與最后已知 GNSS 位置的相對(duì)位置來(lái)繼續(xù)定位。

如果天空完全被遮擋，比如在茂密的樹(shù)木或橋梁下怎么辦？IMU 為失去衛(wèi)星可見(jiàn)性的接收器提供相對(duì)定位，以便車輛在橋下或通過(guò)地下通道時(shí)能夠持續(xù)保持位置。
 

GNSS 可靠性和完整性指標(biāo)
但無(wú)人駕駛車輛如何確定它可以依賴 GNSS 定位呢？答案在于監(jiān)控接收器的完整性指標(biāo)。通過(guò)輸出當(dāng)前位置的最大不確定性，接收器向 ECU（電子控制單元）指示執(zhí)行計(jì)劃的操作是否安全。

經(jīng)過(guò)嘗試、測(cè)試且真實(shí)
GNSS 將全球定位及其完整性信息引入車輛定位解決方案。其他生命安全應(yīng)用（例如航空）已經(jīng)使用 GNSS 數(shù)十年。在 ADAS 系統(tǒng)中，在基于傳感器的感知存在困難的情況下，精確的 GNSS 定位可以作為定位備份。難怪如今通用汽車和博世等汽車行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者正在投資高性能 GNSS，作為其先進(jìn)自動(dòng)駕駛解決方案的一部分。

Septentrio 和高精度 GNSS
Septentrio 提供面向汽車市場(chǎng)的廣泛解決方案。其先進(jìn)的 GNSS 芯片組、高質(zhì)量測(cè)量引擎軟件和定位引擎軟件可無(wú)縫集成到 ECU 中。它們與 IMU 和車輪里程計(jì)一起提供安全輔助駕駛所需的定位和完整性信息。AsteRx多頻、多星座接收器多年來(lái)一直作為世界各地各種 RTK、PPP 和 SSR 網(wǎng)絡(luò)的參考站。Septentrio 在汽車市場(chǎng)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)使其成為您安全 ADAS 本地化解決方案的完美合作伙伴。