无人车为什么需要高精度的定位系统?

按定位技术原理不同可分为三类。第一类,基于信号的定位,代表就是gnss定位,即全球导航卫星系统;第二类,航迹推算,依靠imu等,根据上一时刻的位置和方位推断现在的位置和方位;第三类是环境特征匹配,基于lidar的定位,用观测到的特征和数据库中的特征和存储的特征进行匹配,得到现在车的位置和姿态。
无人车为什么需要高精度的定位系统?
对于无人驾驶而言,位置和姿态用于路径规划和车辆控制,高精度和高鲁棒性的定位系统至关重要。我们先来了解一下不同的定位类型,以百度apollo多传感器融合定位为例,其包含三类定位技术:
智能驾驶的三类定位定姿技术
按定位技术原理不同可分为三类。第一类,基于信号的定位,代表就是gnss定位,即全球导航卫星系统;第二类,航迹推算,依靠imu等,根据上一时刻的位置和方位推断现在的位置和方位;第三类是环境特征匹配,基于lidar的定位,用观测到的特征和数据库中的特征和存储的特征进行匹配,得到现在车的位置和姿态。
三类定位技术各有优劣,第一类gnss定位,通过gnss信号接收完成定位,优点是全球、全天候、全天时高精度厘米级定位,缺点是依赖可视卫星颗数、易受电磁环境干扰、多路径效应等影响;第二类惯性定位,利用惯性测量单元(陀螺仪和加速度计)测量得到载体相对于惯性空间角运动和线运动参数,并通过惯性导航解算得到载体速度、位置、姿态,优点是输出频率非常高(大于100hz),短时精度高,缺点是误差随着时间累积,且高性能imu价格昂贵;第三类点云定位,激光点云定位需要预先制作地图,然后用实时点云和地图进行匹配,来计算激光雷达的位置和姿态,再通过激光雷达与imu之间的外参,得到imu的位置和姿态,优点是在没有gnss情况下也可以工作,鲁棒性比较好,缺点是需要预先制作地图同时要定期更新地图(环境会发生变化),雨雪天气也会受到影响(折射较多,回收点云数据变少)。
百度apollo2.0多传感器融合的定位系统
基于以上三种定位技术,百度提出了多传感器融合的定位系统,既做到优势互补,也提高了稳定性并增强了定位精度。
(图片来源于网络)
上图为百度无人车,其gnss定位和惯性测量单元都由novatel提供, imu 为novatel imu-igm-a1 ,gnss接收机为novatel propak6,构成 novatel span-igm-a1分体式组合导航系统,能够以最高 200hz 的频率,输出实时的高精度、高可靠的三维位置、速度、姿态信息,作为apollo推荐的参考硬件单元。
novatel span组合导航系统有三大优势技术,非常适合智能驾驶应用。
span® 技术
span® 技术是 novatel 公司推出的高精度 gnss 和 imu 深耦合组合导航技术,通过 gnss 卫星导航技术和 ins 惯性导航技术的相互补充,既能保证在小于 4 颗卫星信号时,利用 ins 数据持续地得到高精度的位置、速度和姿态信息,也能保证在 ins 系统误差变大的情况下,利用 gnss 数据对 ins 系统进行修正,以持续输出高精度的位置信息和姿态信息。
interference toolkit(itk)
interference toolkit(itk)是novatel oem7新推出的干扰抑制技术,当下复杂的电磁环境或其他电子设备易对gnss信号产生干扰,itk技术利用监视器和滤波算法,可有效量化和剔除干扰信号,避免导航解算性能受到影响。
novatel pwrpak7d-e1一体式
mems 组合导航系统
novatel pwrpak7d-e1一体式 mems 组合导航系统,采用span深耦合组合导航算法,支持span land vehicle陆地车辆技术,支持itk干扰抑制技术,555个gnss信号跟踪通道,支持gps、glonass、北斗、gaileo全系统多频解算,支持rtk和terrastar星站差分技术,内置wifi和16gb存储,支持双天线和轮速传感器功能,具有丰富的通讯接口,串口、usb、can、以太网等,易于客户安装集成。
span land vehicle陆地车辆技术
span land vehicle陆地车辆技术是novatel oem7代产品在span技术基础上,利用车辆运动模型和专利天线相位检测技术,针对智能驾驶等地面轮式车辆应用中低速、城市峡谷、长期失锁等场景进行了大量优化,显著提升导航性能,满足高精度定位要求的同时,通过算法提升来降低系统对imu器件精度的要求,适合智能驾驶降成本的发展趋势。

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