??自動(dòng)駕駛安費(fèi)諾代理商已成為汽車行業(yè)發(fā)展的確定性趨勢(shì)，其最大的意義在于 解放駕駛員的雙手，帶來(lái)人類空間意義首次的無(wú)縫連接。
??自動(dòng)駕駛的三個(gè)核心問 題是：在哪里？去哪里？如何去？
??當(dāng)中，定位系統(tǒng)在自動(dòng)駕駛中專注于解決“在哪里？”這個(gè)問題。
??自動(dòng)駕駛主要的三種定位技術(shù)
??自動(dòng)駕駛獲得定位的技術(shù)方法通常有 3 種：
??1. 基于信號(hào)的定位：以通過全球衛(wèi)星 GNSS 的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位的技術(shù) 為代表，其他還包括使用 WIFI，F(xiàn)M 微波等信號(hào)獲取信息等技術(shù)；
??2. 環(huán)境特征匹配：基于視覺或激光雷達(dá)定位，用觀測(cè)到的特征和數(shù)據(jù)庫(kù) 里的語(yǔ)義地圖或特征地圖進(jìn)行匹配，得到車輛的位置和姿態(tài)；
??3. 慣性定位: 依靠慣性傳感器獲得加速度和角速度信息，通過推算獲得 當(dāng)前的位置和方位的定位技術(shù)。
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?1、GNSS 定位
??GNSS 定位技術(shù)是比較成熟的常用技術(shù)。GNSS 是使用三角定位法，通過 3 顆以上的衛(wèi)星，可以準(zhǔn)確地定位地球表面的任一位置。
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??自動(dòng)駕駛通常使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)(RTK)獲得較高精度的定位
??首先需要在地面上建基站（Base Station，基站建立時(shí)，可得到基站的經(jīng)緯度等精確位置信息。
??當(dāng)基站的 GNSS 接收機(jī)與車載 GNSS 接收機(jī)相距<30km 時(shí)，可認(rèn)為兩者的 GNSS 信號(hào)通過同一片大氣區(qū)域，即兩者的信號(hào)誤差基本一致。
??根據(jù)基站的精確位置和信號(hào)傳播的時(shí)間，反推此時(shí)的信號(hào)傳播誤差，之后利用該誤差修正車載的 GNSS 信號(hào)，即可降低云層、天氣等對(duì)信號(hào)傳輸?shù)?影響，從而實(shí)現(xiàn)高精度(分米甚至厘米級(jí))的定位。
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??GNSS-RTK 技術(shù)的定位結(jié)果精度較高且穩(wěn)定，目前已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕 駛導(dǎo)航系統(tǒng)中， 但該方法也有比較明顯的缺陷——依賴衛(wèi)星信號(hào)。定位成功 至少需三顆可見衛(wèi)星，然而在實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境中，例如城市峽谷，由于多路徑 效應(yīng)、衛(wèi)星信號(hào)被遮擋等原因，會(huì)使可見星數(shù)目不足，這種情況將影響 GNSSRTK 定位和測(cè)速的精確性以及其可靠性。
??2．環(huán)境特征匹配定位
??使用攝像頭和激光雷達(dá)等傳感器，獲取周圍環(huán)境信息，經(jīng)過處理后也可 以獲得定位信息。
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??以激光定位為例，激光點(diǎn)云定位一般先通過激光雷達(dá)，獲取車上的實(shí)時(shí) 點(diǎn)云，獲得目標(biāo)空間分布和目標(biāo)表面特性的海量點(diǎn)集合。經(jīng)過處理后的點(diǎn)云 數(shù)據(jù)與預(yù)先制作的地圖進(jìn)行匹配，最終得到車輛的距離、角度和邊界信息。
??3．慣性定位
? ??從慣性傳感器（包含加速度計(jì)和陀螺儀）得到每一刻的加速度和角速度，通過時(shí)間積分，得到速度和角度，再通過空間累加，就可以推算出實(shí)時(shí)的位置。
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? 這三種定位方法各有優(yōu)劣。其中，慣性導(dǎo)航定位可保證不受外界信息影響， 在任何時(shí)刻以高頻次輸出車輛運(yùn)動(dòng)參數(shù)，為決策中心提供連續(xù)的車輛位置、 姿態(tài)信息，具有任何傳感器都無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是高精定位中必不可少的關(guān)鍵部件。? 而自動(dòng)駕駛定位系統(tǒng)的最核心關(guān)鍵詞是高精度。高精定位能夠?qū)崿F(xiàn)極端 天氣和環(huán)境下的車道級(jí)定位、高精度定位要能實(shí)現(xiàn)感知信息的時(shí)空同步、 降低自動(dòng)駕駛系統(tǒng)運(yùn)算力要求、降低系統(tǒng)復(fù)雜度、有利于實(shí)現(xiàn) V2X 應(yīng)用及 自動(dòng)駕駛的安全性和舒適性。
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??慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是自動(dòng)駕駛中必不可少的關(guān)鍵部件
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慣性導(dǎo)航在自動(dòng)駕駛定位系統(tǒng)中具有不可替代性。慣導(dǎo)具有輸出信息不間斷、不受外界干擾等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可保證在任何時(shí)刻以高頻次輸出車輛運(yùn)動(dòng) 參數(shù)，為決策中心提供連續(xù)的車輛位置、姿態(tài)信息，這是任何傳感器都無(wú)法比 擬的。?
??慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是唯一可以輸出完備的六自由度數(shù)據(jù)的設(shè)備，慣導(dǎo)能夠 計(jì)算 x, y, z 三個(gè)維度的平動(dòng)量（位置、速度、加速度）和轉(zhuǎn)動(dòng)量（角度、角速度），并可以通過觀測(cè)模型，推測(cè)其他傳感器狀態(tài)的測(cè)量值，再用預(yù)測(cè)值和測(cè)量值的差用于加權(quán)濾波。若要獲得實(shí)時(shí)的姿態(tài)角、方位角、速度和位置，慣導(dǎo) 是唯一的選擇。
? 慣性導(dǎo)航的數(shù)據(jù)更新頻率更高，可以提供高頻率的定位結(jié)果輸出。攝像頭的幀率一般是 30Hz，時(shí)間不確定性為 33ms；GNSS 延遲一般是 100-200ms；而慣導(dǎo)預(yù)測(cè)狀態(tài)的延遲最短只有幾 ms，因此可以用慣導(dǎo)估算并補(bǔ)償其他傳感器的延遲，實(shí)現(xiàn)全局同步。? 在車輛行駛的時(shí)候，GNSS 的延遲是 100ms，攝像頭拍攝環(huán)境目標(biāo)時(shí)，圖像實(shí)際位置和 GNSS 報(bào)告的位置將會(huì)出現(xiàn)不一致，假設(shè)汽車時(shí)速 120km/h，100ms 的延遲意味著 3.3 米的距離的延遲，此時(shí)地圖和目標(biāo)識(shí)別的精度再高也 失去意義。而如果使用組合慣導(dǎo)，位置的延遲將約為 2.5ms，由此導(dǎo)致的誤差 僅為 0.08m，更能夠保證行車的安全性。??
? 慣性導(dǎo)航是定位信息的融合中心，融合激光雷達(dá)、攝像頭、車身系統(tǒng)的信息。在 L3 及更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛汽車中，將引入更多的傳感器來(lái)支撐系統(tǒng)的功能，慣導(dǎo)系統(tǒng)是所有定位技術(shù)中最容易實(shí)現(xiàn)與其他傳感器提供的定位 信息進(jìn)行融合的主體，作為定位信息融合的中心，將視覺傳感器、雷達(dá)、激光雷達(dá)、車身系統(tǒng)信息進(jìn)行更深層次的融合，為決策層提供精確可靠的連續(xù)的 車輛位置、姿態(tài)的信息。
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??目前，GNSS+IMU 構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）是主流的定位系統(tǒng)方案。
??慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與衛(wèi)星定位所得的車輛初始點(diǎn)結(jié)合，可以得到實(shí)時(shí)的精確 定位。慣導(dǎo)系統(tǒng)原理是是通過加速度的二次積分，得到相對(duì)的位移變量。但僅 依靠慣導(dǎo)，無(wú)法獲得車輛的絕對(duì)位置，因此必須加入 GNSS 所得的車輛初始 點(diǎn)信息，即通過原始參照點(diǎn)+相對(duì)位移的方法，共同實(shí)現(xiàn)既準(zhǔn)確又足夠?qū)崟r(shí)的 位置更新。
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