فناوری موقعیت‌یابی رانندگی خودکار، موقعیت‌یابی GNSS

فناوری موقعیت‌یابی رانندگی خودران یکی از فناوری‌های کلیدی برای تحقق رانندگی خودران است.

به زبان ساده، مشکل اساسی که رانندگی بدون راننده باید حل کند این است: الان کجا هستید؟ به کجا می‌روید؟ از کدام طرف باید بروید؟

سوال «الان کجا هستید؟» فناوری موقعیت‌یابی است که امروز در مورد آن صحبت خواهیم کرد. یک خودروی خودران تنها در صورتی می‌تواند تصمیم بگیرد که در مرحله بعد به کجا برود که موقعیت مکانی خود را بداند و سپس اطلاعات محیط اطراف و اطلاعات مقصد را با هم ترکیب کند.

در حال حاضر سه نوع فناوری موقعیت‌یابی با دقت بالا برای رانندگی خودکار استفاده می‌شود:

1موقعیت‌یابی بر اساس سیگنال‌های الکترونیکی، مانند سیستم ناوبری ماهواره‌ای جهانی GNSS؛

2محاسبه مسیر، فناوری مبتنی بر واحد اندازه‌گیری اینرسی IMU، موقعیت و جهت فعلی را بر اساس موقعیت و جهت در لحظه قبل تخمین می‌زند.

3تطبیق ویژگی‌های محیطی، یعنی موقعیت‌یابی مبتنی بر لیدار و حسگرهای بصری، مانند تطبیق لیدار، ابتدا نیاز به ایجاد یک نقشه ابر نقطه‌ای و سپس تطبیق داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط لیدار در زمان واقعی با ابر نقطه‌ای برای تعیین اطلاعات مکان فعلی وسیله نقلیه دارد.

هر یک از این سه روش مزایای خاص خود را دارند. امروز ابتدا نگاهی به فناوری موقعیت‌یابی GNSS خواهیم انداخت.

ممکن است با GNSS ناآشنا باشید، اما اگر در مورد GPS یا Beidou (BDS) صحبت کنید، با آن آشنا هستید.

GNSS (سیستم ناوبری ماهواره ای جهانی)سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی، یک اصطلاح عمومی است که شامل GPS در ایالات متحده، BDS در چین، GLONASS در روسیه، GALILEO در اروپا و غیره می‌شود.

اصل مطلب به راحتی قابل فهم است، یعنیتعیین موقعیت یک گیرنده زمینی با استفاده از چهار ماهواره با موقعیت‌های معلومما GPS را به عنوان مثالی برای توضیح اصل موقعیت‌یابی ماهواره‌ای در نظر می‌گیریم.

هر ماهواره GPS که در جهان فعالیت می‌کند، دائماً اطلاعات مختصات موقعیت فعلی خود را از طریق سیگنال‌های ماهواره‌ای به جهان مخابره می‌کند. هر گیرنده GPS می‌تواند به راحتی این اطلاعات را از طریق آنتن خود دریافت کرده و آن را بخواند، یعنیمختصات مکانی چهار ماهواره مشخص است..

وقتی ماهواره اطلاعات مکان را ارسال می‌کند، هنگام ارسال بسته داده، برچسب زمانی را نیز ضمیمه می‌کند. پس از اینکه گیرنده GPS بسته داده را دریافت کرد، زمان روی برچسب زمانی را از زمان فعلی کم می‌کند (البته زمان فعلی فقط توسط خود گیرنده GPS قابل تعیین است)، که مدت زمانی است که طول می‌کشد تا بسته داده در هوا منتقل شود. با ضرب زمان انتقال بسته داده در هوا در سرعت انتقال، می‌توانید مسافتی را که بسته داده در هوا منتقل می‌شود، بدست آورید که همان فاصله ماهواره تا گیرنده GPS است. در حال حاضر،فاصله چهار ماهواره تا گیرنده GPS مشخص است..

بر اساس دانش هندسه جامد، اطلاعات موقعیت فعلی گیرنده GPS را می‌توان به دست آورد.

این روش موقعیت‌یابی نیز نامیده می‌شودموقعیت‌یابی تک نقطه‌ایorموقعیت‌یابی مطلق.

دشوارترین مشکل برای حل در موقعیت‌یابی GPS، خطا است. دلایل زیادی برای خطاهای موقعیت‌یابی وجود دارد، مانند خطاهای ناشی از یونوسفر، ناشی از تجهیزات گیرنده، انسداد و اثرات چندمسیری. انسداد به این معنی است که سیگنال‌های ماهواره‌ای قابل دریافت نیستند. اثر چندمسیری به این معنی است که نه تنها سیگنال‌های ارسالی مستقیم توسط ماهواره دریافت نمی‌شوند، بلکه سیگنال‌های منعکس شده توسط ساختمان‌های بلند نیز دریافت می‌شوند. به این ترتیب، زمان انتشار اشتباه خواهد بود و موقعیت محاسبه شده نیز اشتباه خواهد بود.

به منظور بهبود دقت موقعیت‌یابی GPS و کاهش خطاها، افراد پارامتری با مختصات معلوم اضافه می‌کنند.گیرنده GPS را برای بهبود دقت موقعیت‌یابی آزمایش کنید، این ...موقعیت‌یابی تفاضلینیز نامیده می شودموقعیت‌یابی نسبی.

یک سیستم تقویت زمینی، که معمولاً به عنوان ایستگاه پایه شناخته می‌شود، در یک نقطه با مختصات مشخص مستقر می‌شود. ایستگاه پایه همچنین می‌تواند سیگنال‌های ماهواره‌ای را دریافت کند، مقادیر مختصات را بر اساس این سیگنال‌ها محاسبه کند و سپس آنها را با مختصات مشخص مقایسه کند تا انحراف را بدست آورد. سپس انحراف به گیرنده GPS ارسال می‌شود تا از طریق یک لینک انتقال داده (لینک انتقال داده معادل یک خط داده است، اما این خط داده بی‌سیم است) یا یک شبکه ارتباطی سیار، به صورت بلادرنگ موقعیت‌یابی شود. گیرنده GPS که قرار است موقعیت‌یابی شود، بر اساس اطلاعات دریافتی اصلاحاتی را انجام می‌دهد و در نتیجه دقت موقعیت‌یابی را بهبود می‌بخشد.

فناوری اختلاف فاز حامل (سینماتیک زمان واقعی، RTK) یک روش تفاضلی است که اندازه‌گیری‌های فاز حامل دو ایستگاه اندازه‌گیری را در زمان واقعی پردازش می‌کند. به عبارت ساده، فاز حامل جمع‌آوری‌شده توسط ایستگاه پایه را به گیرنده وسیله نقلیه بدون سرنشین ارسال می‌کند و گیرنده اختلاف بین مشاهدات فاز حامل دستگاه و ایستگاه پایه را برای محاسبه مختصات محاسبه می‌کند. به طور کلی، اکثر خطاهای بین گیرنده و ایستگاه پایه همبستگی زمانی و مکانی دارند، بنابراین اکثر خطاها را می‌توان جبران یا کاهش داد. هنگامی که فاصله بین این دو زیاد نباشد، اختلاف فاز حامل می‌تواند دقت موقعیت‌یابی را به سطح سانتی‌متر برساند.

این مقاله از «Automotive Technology Fresh Chat» بازنشر شده است، که از حمایت از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند. لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.