自動駕駛定位技術 GNSS定位

自動駕駛定位技術是實現自動駕駛的關鍵技術之一。

通俗地說，無人駕駛需要解決的根本問題是：你現在在哪裡？你要去哪裡？該往哪個方向走？

我們今天要討論的定位技術就是「你現在在哪裡」。自動駕駛汽車只有在知道自身位置後，才能結合周圍環境資訊和目的地資訊來決定下一步的行駛方向。

目前用於自動駕駛的高精度定位技術主要有三種：

1基於電子訊號的定位，例如全球衛星導航系統 (GNSS)；

2航跡計算是一種基於慣性測量單元 (IMU) 的技術，它根據前一時刻的位置和方向來估計當前的位置和方向；

3環境特徵匹配，即基於光達和視覺感測器的定位，如光達匹配，需要先建立點雲地圖，然後將光達即時採集的數據與點雲進行匹配，以確定車輛的當前位置資訊。

這三種方法各有優勢。今天我們先來了解GNSS定位技術。

你可能不熟悉GNSS，但如果你談到GPS或北斗（BDS），你一定很熟悉。

GNSS（全球導航衛星系統）就是全球導航衛星系統是一個通用術語，包括美國的 GPS、中國的 BDS、俄羅斯的 GLONASS、歐洲的 GALILEO 等。

原理很容易理解，就是利用四顆位置已知的衛星，確定地面接收器的位置。我們以GPS為例來解釋衛星定位的原理。

宇宙中運行的每一顆GPS衛星都在不斷地透過衛星訊號向世界廣播其當前位置座標資訊。任何GPS接收器都可以透過其天線輕鬆接收並讀取這些資訊。四顆衛星的空間座標已知。

當衛星發送位置資訊時，它會在資料包上附加發送時間戳記。 GPS接收器接收到資料包後，會用當前時間（當然，當前時間只能由GPS接收器自行決定）減去時間戳上的時間，所得結果即為資料包在空中傳輸所需的時間。將資料包在空中傳輸的時間乘以傳輸速度，即可得到資料包在空中傳輸的距離，也就是衛星到GPS接收器的距離。目前，已知四顆衛星到GPS接收器的距離。

根據立體幾何知識，可以得到GPS接收機的目前位置資訊。

這種定位方法也稱為單點定位or絕對定位。

GPS定位中最難解決的問題是誤差。定位誤差的成因有很多，例如電離層遮蔽、接收設備故障、訊號遮蔽以及多路徑效應等。遮擋是指無法接收到衛星訊號。多路徑效應是指不僅無法接收衛星直接發送的訊號，還會接收高層建築反射的訊號。這樣一來，傳播時間就會出現誤差，進而導致定位結果出現偏差。

為了提高GPS定位精度並減少誤差，人們會加入一個已知座標的參數。測試GPS接收器以提高定位精度，這是差異化定位， 也叫相對位置。

地面增強系統（通常稱為基地台）部署在已知座標點。基地台可以接收衛星訊號，並根據這些訊號計算座標值，然後將其與已知座標進行比較以獲得偏差。此偏差隨後透過資料傳輸鏈路（資料傳輸鏈路相當於資料線，但此資料線是無線的）或行動通訊網路即時發送到待定位的GPS接收器。待定位的GPS接收器將根據接收到的信息進行修正，從而提高定位精度。

載波相位差分技術（即時動態定位，RTK）是一種即時處理兩個測量站載波相位測量值的差分定位方法。簡而言之，它將基地台採集到的載波相位發送給無人車的接收機，接收機計算自身和基地台載波相位觀測值的差值，從而確定車輛座標。一般來說，接收機和基地台之間的誤差大多具有時空相關性，因此大部分誤差可以透過載波相位差分技術進行補償或減少。當兩者距離較近時，載波相位差分技術可以使定位精度達到公分級。

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