Technologie de positionnement pour conduite autonome GNSS

La technologie de positionnement pour la conduite autonome est l'une des technologies clés pour la réalisation de la conduite autonome.

En termes simples, le problème fondamental que la conduite autonome doit résoudre est le suivant : Où êtes-vous maintenant ? Où allez-vous ? Quel chemin prendre ?

La question « Où êtes-vous ? » est au cœur de la technologie de géolocalisation que nous allons aborder aujourd'hui. Une voiture autonome ne peut décider de sa prochaine destination que si elle connaît sa position et combine ensuite les informations relatives à son environnement et à sa destination.

Il existe actuellement trois types de technologies de positionnement de haute précision utilisées pour la conduite autonome :

1.Positionnement basé sur des signaux électroniques, tels que le système mondial de navigation par satellite GNSS ;

2Le système de navigation par estimation de trajectoire, une technologie basée sur l'unité de mesure inertielle (IMU), estime la position et la direction actuelles en fonction de la position et de la direction au moment précédent ;

3La mise en correspondance des caractéristiques environnementales, c'est-à-dire le positionnement basé sur des capteurs lidar et visuels, comme la mise en correspondance lidar, nécessite d'abord l'établissement d'une carte de nuage de points, puis la mise en correspondance des données collectées par le lidar en temps réel avec le nuage de points pour déterminer les informations de localisation actuelles du véhicule.

Chacune de ces trois méthodes présente ses propres avantages. Aujourd'hui, nous allons commencer par examiner la technologie de positionnement GNSS.

Vous n'êtes peut-être pas familier avec le GNSS, mais si vous parlez de GPS ou de Beidou (BDS), vous le connaissez.

GNSS (Système mondial de navigation par satellite)système mondial de navigation par satellite, est un terme général qui inclut le GPS aux États-Unis, le BDS en Chine, le GLONASS en Russie, GALILEO en Europe, etc.

Le principe est facile à comprendre, c'est-à-direDéterminer la position d'un récepteur au sol à l'aide de quatre satellites dont les positions sont connues.Nous prendrons le GPS comme exemple pour expliquer le principe du positionnement par satellite.

Chaque satellite GPS en fonctionnement dans l'univers diffuse constamment ses coordonnées de position actuelles au monde entier grâce à des signaux satellitaires. Tout récepteur GPS peut facilement recevoir ces informations via son antenne et les lire.Les coordonnées spatiales des quatre satellites sont connues.

Lorsque le satellite envoie les informations de localisation, il y joint également l'horodatage de l'envoi du paquet de données. Une fois le paquet reçu, le récepteur GPS soustrait l'horodatage de l'heure actuelle (que seul le récepteur GPS peut déterminer), ce qui correspond au temps de transmission du paquet de données dans l'air. En multipliant ce temps de transmission par la vitesse de transmission, on obtient la distance parcourue par le paquet, c'est-à-dire la distance entre le satellite et le récepteur GPS.Les distances des quatre satellites au récepteur GPS sont connues..

À partir des connaissances en géométrie des solides, il est possible d'obtenir les informations de position actuelle du récepteur GPS.

Cette méthode de positionnement est également appeléePositionnement en un seul pointorpositionnement absolu.

Le problème le plus difficile à résoudre en positionnement GPS est l'erreur. Celle-ci peut avoir de nombreuses causes, telles que l'ionosphère, les équipements de réception, les obstructions et les effets de trajets multiples. Une obstruction empêche la réception des signaux satellites. Les effets de trajets multiples signifient que non seulement les signaux émis directement par le satellite ne sont pas reçus, mais aussi ceux réfléchis par les bâtiments. De ce fait, le temps de propagation est erroné, et la position calculée l'est également.

Afin d'améliorer la précision du positionnement GPS et de réduire les erreurs, on ajoute un paramètre contenant les coordonnées connues.Tester le récepteur GPS pour améliorer la précision du positionnement, c'estPositionnement différentiel, Également appelépositionnement relatif.

Un système d'augmentation au sol, communément appelé station de base, est déployé à un point de coordonnées connu. Cette station reçoit des signaux satellites, calcule les coordonnées à partir de ces signaux, puis les compare aux coordonnées de référence pour obtenir l'écart. Cet écart est ensuite transmis en temps réel au récepteur GPS à positionner via une liaison de transmission de données (sans fil) ou un réseau de communication mobile. Le récepteur GPS effectue alors des corrections en fonction des informations reçues, améliorant ainsi la précision du positionnement.

La technologie de différence de phase porteuse (cinématique en temps réel, RTK) est une méthode différentielle qui traite en temps réel les mesures de phase porteuse de deux stations de mesure. En d'autres termes, elle transmet la phase porteuse collectée par la station de base au récepteur du véhicule autonome. Ce dernier calcule la différence entre les phases porteuse observées par le véhicule et celles de la station de base afin de déterminer les coordonnées. Généralement, la plupart des erreurs entre le récepteur et la station de base présentent une corrélation temporelle et spatiale, ce qui permet de les compenser ou de les réduire. Lorsque la distance entre les deux stations est faible, la différence de phase porteuse permet d'atteindre une précision de positionnement centimétrique.

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