Tecnologia de posicionamento para condução autônoma - Posicionamento GNSS

A tecnologia de posicionamento para direção autônoma é uma das tecnologias-chave para a concretização da condução autônoma.

Em termos simples, o problema fundamental que a condução autônoma precisa resolver é: Onde você está agora? Para onde você está indo? Qual caminho seguir?

A pergunta "onde você está agora" é a tecnologia de posicionamento que vamos discutir hoje. Um carro autônomo só pode decidir para onde ir em seguida se souber sua localização e, então, combinar as informações do ambiente ao redor com as informações do destino.

Existem atualmente três tipos de tecnologias de posicionamento de alta precisão utilizadas para condução autônoma:

1Posicionamento baseado em sinais eletrônicos, como o Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS);

2O rastreamento de trajetória, uma tecnologia baseada na unidade de medição inercial (IMU), estima a posição e a direção atuais com base na posição e na direção do momento anterior;

3A correspondência de características ambientais, ou seja, o posicionamento baseado em sensores LiDAR e visuais, como a correspondência LiDAR, requer primeiro a criação de um mapa de nuvem de pontos e, em seguida, a correspondência dos dados coletados pelo LiDAR em tempo real com a nuvem de pontos para determinar as informações de localização atual do veículo.

Cada um desses três métodos tem suas próprias vantagens. Hoje, vamos analisar primeiro a tecnologia de posicionamento GNSS.

Você pode não estar familiarizado com GNSS, mas se falarmos sobre GPS ou Beidou (BDS), certamente estará.

GNSS (sistema global de navegação por satélite)sistema global de navegação por satélite, é um termo geral que inclui GPS nos Estados Unidos, BDS na China, GLONASS na Rússia, GALILEO na Europa, etc.

O princípio é fácil de entender, isto éDetermine a posição de um receptor terrestre usando quatro satélites com posições conhecidas.Tomaremos o GPS como exemplo para explicar o princípio do posicionamento por satélite.

Todos os satélites GPS em operação no universo transmitem constantemente suas coordenadas de posição para o mundo por meio de sinais de satélite. Qualquer receptor GPS pode facilmente receber essas informações através de sua antena e interpretá-las.As coordenadas espaciais dos quatro satélites são conhecidas..

Quando o satélite envia as informações de localização, ele também inclui o registro de data e hora no momento do envio do pacote de dados. Após o receptor GPS receber o pacote de dados, ele subtrai o tempo presente no registro de data e hora do tempo atual (que, obviamente, só pode ser determinado pelo próprio receptor GPS), obtendo assim o tempo que o pacote de dados leva para ser transmitido pelo ar. Multiplicando o tempo de transmissão do pacote de dados pelo ar pela velocidade de transmissão, obtém-se a distância percorrida pelo pacote, que é a distância entre o satélite e o receptor GPS. Neste momento,As distâncias dos quatro satélites ao receptor GPS são conhecidas..

Com base no conhecimento da geometria sólida, é possível obter as informações de posição atual do receptor GPS.

Esse método de posicionamento também é chamado deposicionamento de ponto únicoorposicionamento absoluto.

O problema mais difícil de resolver no posicionamento GPS é o erro. Existem muitas razões para erros de posicionamento, como os causados ​​pela ionosfera, pelo equipamento de recepção, por obstruções e pelo efeito multicaminho. Obstrução significa que os sinais do satélite não podem ser recebidos. O efeito multicaminho significa que não apenas os sinais enviados diretamente pelo satélite não são recebidos, mas também os sinais refletidos por edifícios altos. Dessa forma, o tempo de propagação estará incorreto e a posição calculada também estará errada.

Para melhorar a precisão do posicionamento GPS e reduzir erros, adiciona-se um parâmetro com coordenadas conhecidas.Teste o receptor GPS para melhorar a precisão do posicionamento.posicionamento diferencial, também chamadaposicionamento relativo.

Um sistema de aumento baseado em terra, comumente conhecido como estação base, é implantado em um ponto de coordenadas conhecido. A estação base também pode receber sinais de satélite, calcular os valores das coordenadas com base nesses sinais e, em seguida, compará-los com as coordenadas conhecidas para obter o desvio. O desvio é então enviado ao receptor GPS para posicionamento em tempo real por meio de um link de transmissão de dados (um link de transmissão de dados é equivalente a uma linha de dados, mas esta linha de dados é sem fio) ou uma rede de comunicação móvel. O receptor GPS a ser posicionado fará correções com base nas informações recebidas, melhorando assim a precisão do posicionamento.

A tecnologia de diferença de fase da portadora (Cinemática em Tempo Real, RTK) é um método diferencial que processa medições de fase da portadora de duas estações de medição em tempo real. Simplificando, ela envia a fase da portadora coletada pela estação base para o receptor do veículo não tripulado, e o receptor calcula a diferença entre as observações de fase da portadora do veículo e da estação base para calcular as coordenadas. De modo geral, a maioria dos erros entre o receptor e a estação base possui correlação temporal e espacial, portanto, a maior parte dos erros pode ser compensada ou reduzida. Quando a distância entre os dois não é grande, a diferença de fase da portadora pode fazer com que a precisão do posicionamento atinja o nível de centímetros.

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