טכנולוגיית מיקום נהיגה אוטונומית מיקום GNSS

טכנולוגיית מיקום נהיגה אוטונומית היא אחת הטכנולוגיות המרכזיות למימוש נהיגה אוטונומית.

במילים פשוטות, הבעיה הבסיסית שנהיגה ללא נהג צריכה לפתור היא: איפה אתה עכשיו? לאן אתה נוסע? לאיזה כיוון ללכת?

השאלה "איפה אתה עכשיו" היא טכנולוגיית המיקום שעליה נדון היום. מכונית אוטונומית יכולה להחליט לאן לנסוע רק אם היא יודעת את מיקומה ואז משלבת את מידע הסביבה הסובבת ומידע היעד.

כיום קיימות שלושה סוגים של טכנולוגיות מיקום מדויקות ביותר המשמשות לנהיגה אוטונומית:

1מיקום המבוסס על אותות אלקטרוניים, כגון מערכת ניווט לוויינית גלובלית GNSS;

2חישוב מסלולים, טכנולוגיה המבוססת על יחידת המדידה האינרציאלית IMU, מעריכה את המיקום והכיוון הנוכחיים על סמך המיקום והכיוון ברגע הקודם;

3התאמת מאפיינים סביבתיים, כלומר, מיקום המבוסס על לידאר וחיישנים חזותיים, כגון התאמת לידאר, דורשת תחילה יצירת מפת ענן נקודות, ולאחר מכן התאמת הנתונים שנאספו על ידי הלידר בזמן אמת עם ענן הנקודות כדי לקבוע את מידע המיקום הנוכחי של הרכב.

לכל אחת משלוש השיטות הללו יתרונות משלה. היום נבחן תחילה את טכנולוגיית המיקום של GNSS.

ייתכן שאתם לא מכירים GNSS, אבל אם אתם מדברים על GPS או ביידו (BDS), אתם מכירים אותו.

GNSS (מערכת לוויין ניווט גלובלית) 就是מערכת לוויין ניווט עולמית, הוא מונח כללי הכולל GPS בארצות הברית, BDS בסין, GLONASS ברוסיה, GALILEO באירופה וכו'.

העיקרון קל להבנה, כלומרקביעת מיקום של מקלט קרקעי באמצעות ארבעה לוויינים בעלי מיקומם הידועאנו ניקח את ה-GPS כדוגמה כדי להסביר את עקרון מיקום הלוויין.

כל לוויין GPS הפועל ביקום משדר ללא הרף את מידע הקואורדינטות הנוכחי שלו לעולם באמצעות אותות לוויין. כל מקלט GPS יכול בקלות לקבל מידע זה דרך האנטנה שלו ולהיות מסוגל לקרוא אותו, כלומר.הקואורדינטות המרחביות של ארבעת הלוויינים ידועות.

כאשר הלוויין שולח את פרטי המיקום, הוא גם יצרף את חותמת הזמן כאשר חבילת הנתונים נשלחת. לאחר שמקלט ה-GPS מקבל את חבילת הנתונים, הוא מחסר את הזמן שעל חותמת הזמן מהשעה הנוכחית (כמובן שרק מקלט ה-GPS עצמו יכול לקבוע את השעה הנוכחית), שהוא הזמן שלוקח לחבילת הנתונים להיות משודרת באוויר. על ידי הכפלת זמן השידור של חבילת הנתונים באוויר במהירות השידור, ניתן לקבל את המרחק שבו חבילת הנתונים משודרת באוויר, שהוא המרחק מהלוויין למקלט ה-GPS. כרגע,המרחקים של ארבעת הלוויינים למקלט ה-GPS ידועים.

בהתבסס על ידע בגיאומטריה מוצקה, ניתן לקבל את מידע המיקום הנוכחי של מקלט ה-GPS.

שיטת מיצוב זו נקראת גםמיקום נקודה אחתorמיקום מוחלט.

הבעיה הקשה ביותר לפתרון במיקום GPS היא שגיאות. ישנן סיבות רבות לשגיאות מיקום, כגון נגרמות על ידי היונוספירה, נגרמות על ידי ציוד קליטה, חסימה ואפקטים מרובי נתיבים. חסימה פירושה שלא ניתן לקלוט אותות לוויין. אפקט מרובי הנתיבים פירושו שלא רק שהאותות הנשלחים ישירות על ידי הלוויין אינם נקלטים, אלא גם האותות המוחזרים על ידי בניינים גבוהים נקלטים. בדרך זו, זמן ההתפשטות יהיה שגוי, וגם המיקום המחושב יהיה שגוי.

כדי לשפר את דיוק מיקום ה-GPS ולהפחית שגיאות, אנשים מוסיפים פרמטר עם קואורדינטות ידועות.בדוק את מקלט ה-GPS כדי לשפר את דיוק המיקום, זהומיקום דיפרנציאלי, המכונה גםמיקום יחסי.

מערכת הרחבה קרקעית, המכונה בדרך כלל תחנת בסיס, פרוסה בנקודת קואורדינטות ידועה. תחנת הבסיס יכולה גם לקלוט אותות לוויין, לחשב את ערכי הקואורדינטות על סמך אותות אלה, ולאחר מכן להשוות אותם לקואורדינטות הידועות כדי לקבל את הסטייה. הסטייה נשלחת לאחר מכן למקלט ה-GPS לצורך מיקום בזמן אמת דרך קישור שידור נתונים (קישור שידור נתונים שווה ערך לקו נתונים, אך קו נתונים זה הוא אלחוטי) או רשת תקשורת סלולרית. מקלט ה-GPS שיש למקם יבצע תיקונים על סמך המידע המתקבל, ובכך ישפר את דיוק המיקום.

טכנולוגיית הפרש פאזות נושא (Real Time Kinematic, RTK) היא שיטה דיפרנציאלית המעבדת מדידות פאזות נושא של שתי תחנות מדידה בזמן אמת. במילים פשוטות, היא שולחת את פאזת הנושא שנאספה על ידי תחנת הבסיס למקלט של כלי הרכב הבלתי מאויש, והמקלט מחשב את ההפרש בין תצפיות פאזת הנושא של המכונה ותחנת הבסיס כדי לחשב את הקואורדינטות. באופן כללי, לרוב השגיאות בין המקלט לתחנת הבסיס יש קורלציה של זמן ומרחב, כך שניתן לקזז או להפחית את רוב השגיאות. כאשר המרחק בין השניים אינו גדול, הפרש פאזות הנושא יכול לגרום לדיוק המיקום להגיע לרמת סנטימטר.

מאמר זה הודפס מחדש מתוך "Automotive Technology Fresh Chat", התומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר בעת הדפסה חוזרת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.