تقنية تحديد المواقع للقيادة الذاتية، تحديد المواقع عبر نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS)

تُعد تقنية تحديد المواقع للقيادة الذاتية إحدى التقنيات الرئيسية لتحقيق القيادة الذاتية.

بعبارة أخرى، تكمن المشكلة الأساسية التي يجب أن تحلها القيادة بدون سائق في: أين أنت الآن؟ إلى أين أنت ذاهب؟ أي طريق تسلك؟

إن سؤال "أين أنت الآن؟" هو تقنية تحديد المواقع التي سنتناولها اليوم. لا تستطيع السيارة ذاتية القيادة تحديد وجهتها التالية إلا إذا عرفت موقعها، ثم جمعت معلومات البيئة المحيطة ومعلومات الوجهة.

توجد حاليًا ثلاثة أنواع من تقنيات تحديد المواقع عالية الدقة المستخدمة في القيادة الذاتية:

1تحديد المواقع بناءً على الإشارات الإلكترونية، مثل نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية GNSS؛

2.تقوم تقنية حساب المسار، وهي تقنية تعتمد على وحدة القياس بالقصور الذاتي IMU، بتقدير الموقع والاتجاه الحاليين بناءً على الموقع والاتجاه في اللحظة السابقة؛

3.تتطلب مطابقة الميزات البيئية، أي تحديد المواقع بناءً على أجهزة الاستشعار البصرية وأجهزة الليدار، مثل مطابقة الليدار، أولاً إنشاء خريطة سحابة النقاط، ثم مطابقة البيانات التي تم جمعها بواسطة الليدار في الوقت الفعلي مع سحابة النقاط لتحديد معلومات الموقع الحالية للمركبة.

لكل من هذه الطرق الثلاث مزاياها الخاصة. سنتناول اليوم أولاً تقنية تحديد المواقع عبر نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS).

قد لا تكون على دراية بنظام GNSS، ولكن إذا تحدثت عن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو نظام بيدو (BDS)، فأنت على دراية به.

GNSS (النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية).النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية، هو مصطلح عام يشمل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الولايات المتحدة، ونظام بيدو للملاحة الفضائية (BDS) في الصين، ونظام غلوناس (GLONASS) في روسيا، ونظام غاليليو (GALILEO) في أوروبا، وما إلى ذلك.

المبدأ سهل الفهم، أيحدد موقع جهاز استقبال أرضي باستخدام أربعة أقمار صناعية ذات مواقع معروفةنأخذ نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) كمثال لشرح مبدأ تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية.

كل قمر صناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يعمل في الكون يبث باستمرار معلومات إحداثيات موقعه الحالي إلى العالم عبر إشارات الأقمار الصناعية. يمكن لأي جهاز استقبال GPS استقبال هذه المعلومات بسهولة عبر هوائيه وقراءتها.الإحداثيات المكانية للأقمار الصناعية الأربعة معروفة.

عندما يرسل القمر الصناعي معلومات الموقع، فإنه يُرفق بها طابعًا زمنيًا يُشير إلى وقت إرسال حزمة البيانات. بعد أن يستقبل جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) حزمة البيانات، فإنه يطرح الوقت المُسجل في الطابع الزمني من الوقت الحالي (وبالطبع، لا يُمكن تحديد الوقت الحالي إلا بواسطة جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي نفسه)، وهو الوقت الذي تستغرقه حزمة البيانات للانتقال عبر الهواء. بضرب وقت انتقال حزمة البيانات في الهواء في سرعة الانتقال، يُمكنك الحصول على المسافة التي قطعتها حزمة البيانات في الهواء، وهي المسافة من القمر الصناعي إلى جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي. حاليًا،المسافات بين الأقمار الصناعية الأربعة وجهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) معروفة.

بناءً على معرفة الهندسة الصلبة، يمكن الحصول على معلومات الموقع الحالية لجهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

وتسمى هذه الطريقة في تحديد المواقع أيضًاتحديد المواقع نقطة واحدةorالتموضع المطلق.

تُعدّ مشكلة الخطأ من أصعب المشاكل التي تواجه نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). وتتعدد أسباب أخطاء تحديد المواقع، منها ما ينتج عن طبقة الأيونوسفير، أو عن أجهزة الاستقبال، أو عن العوائق، أو عن تأثيرات تعدد المسارات. ويعني الانسداد عدم القدرة على استقبال إشارات الأقمار الصناعية. أما تأثير تعدد المسارات فيعني عدم استقبال الإشارات المرسلة مباشرةً من القمر الصناعي، بالإضافة إلى استقبال الإشارات المنعكسة من المباني الشاهقة. ونتيجةً لذلك، يصبح زمن الانتشار خاطئًا، وبالتالي يكون الموقع المحسوب خاطئًا أيضًا.

لتحسين دقة تحديد المواقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقليل الأخطاء، يضيف المستخدمون معلمة ذات إحداثيات معروفة.اختبر جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتحسين دقة تحديد الموقع، وهذا هوتحديد المواقع التفاضليةودعا أيضاالتموضع النسبي.

يتم نشر نظام تعزيز أرضي، يُعرف عادةً باسم محطة أساسية، عند نقطة إحداثيات معروفة. تستطيع هذه المحطة استقبال إشارات الأقمار الصناعية، وحساب قيم الإحداثيات بناءً على هذه الإشارات، ثم مقارنتها بالإحداثيات المعروفة للحصول على الانحراف. يُرسل الانحراف بعد ذلك إلى مستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتحديد الموقع في الوقت الفعلي عبر وصلة نقل بيانات (وهي مكافئة لخط بيانات، ولكنها لاسلكية) أو شبكة اتصالات متنقلة. يقوم مستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بإجراء تصحيحات بناءً على المعلومات المستلمة، مما يُحسّن دقة تحديد الموقع.

تقنية فرق طور الموجة الحاملة (التحديد الحركي في الوقت الحقيقي، RTK) هي طريقة تفاضلية تعالج قياسات طور الموجة الحاملة لمحطتي قياس في الوقت الفعلي. ببساطة، تُرسل هذه التقنية طور الموجة الحاملة المُجمّع من المحطة الأساسية إلى مُستقبِل المركبة غير المأهولة، حيث يحسب المُستقبِل الفرق بين قياسات طور الموجة الحاملة للمركبة والمحطة الأساسية لحساب الإحداثيات. عمومًا، ترتبط معظم الأخطاء بين المُستقبِل والمحطة الأساسية بالزمان والمكان، لذا يُمكن تعويض معظم هذه الأخطاء أو تقليلها. عندما تكون المسافة بينهما قصيرة، يُمكن لفرق طور الموجة الحاملة أن يُحسّن دقة تحديد الموقع لتصل إلى مستوى السنتيمتر.

أُعيد نشر هذه المقالة من موقع "Automotive Technology Fresh Chat"، الذي يدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يُرجى ذكر المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذفها.