智能網(wǎng)聯(lián)汽車 課件 項目三 任務二認知高精度定位系統(tǒng)

項目三智能網(wǎng)聯(lián)汽車高精度定位與導航系統(tǒng)認知高精度定位系統(tǒng)Annualworksummary2導入高精度定位是高精度地圖有效應用的重要前提，也是智能駕駛系統(tǒng)自主導航、自動駕駛的重要前提。在車載傳感器定位受限情況下，可以為智能駕駛系統(tǒng)提供有效的輔助定位信息。目錄01教學目標02教學內(nèi)容03課后練習教學目標0103能說明高精度定位系統(tǒng)的組成。01能說出高精度定位系統(tǒng)的作用。02能描述高精度定位系統(tǒng)的要求。01通過學習我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，引導學生樹立不斷探索的科學精神，提高科學素養(yǎng)。02通過學習高精度定位系統(tǒng)，引導學生關(guān)注全球議題，增強國家競爭力。知識目標素質(zhì)目標04能闡述高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。05能說明我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展。教學內(nèi)容02一、高精度定位系統(tǒng)的作用

定位系統(tǒng)用來提供車輛的位置、姿態(tài)等信息。對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車而言，定位的重要性不言而喻，它可以幫助車輛了解自己相對于外界環(huán)境的精準位置，從而做出正確的決策，同時輔助感知系統(tǒng)，得到更加準確的檢測和跟蹤結(jié)果。二、高精度定位系統(tǒng)的要求

高精度定位在自動駕駛中起決定作用，是實現(xiàn)無人駕駛或者遠程駕駛的基本前提，因此對定位性能的要求也非常嚴苛，智能網(wǎng)聯(lián)汽車，尤其是在L4、L5級的體系中，對實時動態(tài)高精度定位能力的需要是剛性的、不可或缺的，定位精度一般要求達到厘米級，實時性要求100Hz以上，系統(tǒng)可用性要求達到99.99999%的級別。二、高精度定位系統(tǒng)的要求

1.高精度：達到厘米級。

2.高可用性：智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試已經(jīng)從封閉的場景轉(zhuǎn)移到更開放的場景，這要求我們定位系統(tǒng)能處理更多更復雜的情況。

3.高可靠性：定位的輸出是感知、規(guī)劃與控制的輸入，如果定位系統(tǒng)出現(xiàn)偏差將會導致很嚴重的后果。

4.自主完好性檢測：由于系統(tǒng)的可靠性只能做到非常接近100%，但是難以達到真正的100%，這要求系統(tǒng)在無法提供準確輸出的時候，能及時的警告用戶采取措施避免發(fā)生事故，因此，要求定位系統(tǒng)保證較低的虛警率與漏警率。

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車等級的提高，汽車行業(yè)對于高精度定位的需求將會越來越迫切，高精度定位服務在汽車行業(yè)的應用具有非常廣闊的前景。三、高精度定位系統(tǒng)的組成

高精度定位系統(tǒng)主要包括終端層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應用層，如圖6-1-1所示。其中，終端層實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合（衛(wèi)星、傳感器及蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)）算法，保障不同應用場景、不同業(yè)務的定位需求；網(wǎng)絡(luò)層包括5G基站、RTK基站和路側(cè)單元（RoadSideUnit,RSU），為定位終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠傳輸；平臺層提供一體化車輛定位平臺功能，包括差分解算能力、地圖數(shù)據(jù)庫、高清動態(tài)地圖、定位引擎，并實現(xiàn)定位能力開放；應用層基于高精度定位系統(tǒng)能夠為應用層提供車道級導航、線路規(guī)劃、自動駕駛等應用，如圖3-2-1所示。三、高精度定位系統(tǒng)的組成三、高精度定位系統(tǒng)的組成

1.終端層為滿足車輛在不同環(huán)境下的高精度定位需求，需要在終端采用多源數(shù)據(jù)融合的定位方案，包括基于差分數(shù)據(jù)的GNSS定位數(shù)據(jù)、慣性導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、高精度地圖數(shù)據(jù)以及蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)等。

2.網(wǎng)絡(luò)層

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層主要實現(xiàn)信號測量和信息傳輸，包括5G基站、RTK基站和RSU的部署。5G作為更新一代的通信技術(shù)，可以保證較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足高精度地圖實時傳輸?shù)男枨蟆?G基站也可完成與終端的信號測量，上報平臺，在平臺側(cè)完成基于5G信號的定位計算，為車輛高精度定位提供輔助。基于5G邊緣計算，可實現(xiàn)高精度地圖信息的實時更新，提升高精度地圖的實時性和準確性。地基增強站主要完成RTK測量，地基增強站可以與運營商基站共建，大大降低網(wǎng)絡(luò)部署以及運維成本。同時可通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)RTK基站測量數(shù)據(jù)的傳輸，可實現(xiàn)參考站快速靈活部署。RSU一方面可實現(xiàn)RTK信息播發(fā)，避免傳統(tǒng)的RTK定位中終端初始位置的上報，同時RSU可提供局部道路車道級地圖、實時動態(tài)交通信息廣播。三、高精度定位系統(tǒng)的組成3.平臺層

⑴高精度地圖:靜態(tài)高精度地圖信息，如車道線、車道中心線、車道屬性變化等，此外還包含道路的曲率、坡度、航向、橫坡等參數(shù)，能讓車輛準確的轉(zhuǎn)向、制動和爬坡等，還包含交通標志牌、路面標志等道路部件，標注出特殊的點如GNSS消失的區(qū)域、道路施工狀態(tài)等。

⑵交通動態(tài)信息:交通動態(tài)信息包括道路擁堵情況、施工情況、交通事故、交通管制和天氣情況等動態(tài)交通信息。

⑶差分解算:平臺通過RTK基站不斷接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對電離層誤差、對流層誤差、軌道誤差以及多路徑效應等誤差在內(nèi)的各種主要系統(tǒng)誤差源進行了優(yōu)化分析，建立整網(wǎng)的電離層延遲、對流層延遲等誤差模型，將優(yōu)化后的空間誤差發(fā)送給移動車輛。

⑷數(shù)據(jù)管理:數(shù)據(jù)管理包括全國行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、矢量地圖數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)、海量動態(tài)應急救援車輛位置數(shù)據(jù)、導航數(shù)據(jù)、實時交通數(shù)據(jù)、POI（PointofInterest）數(shù)據(jù)等，這里的數(shù)據(jù)是經(jīng)過數(shù)據(jù)生產(chǎn)工藝，進行整合編譯后的運行數(shù)據(jù)。

⑸數(shù)據(jù)計算:數(shù)據(jù)計算包括路徑規(guī)劃、地圖靜態(tài)數(shù)據(jù)計算、動態(tài)實時數(shù)據(jù)計算、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理等功能。三、高精度定位系統(tǒng)的組成

4.應用層

應用層為用戶提供地圖瀏覽、規(guī)劃路線顯示、數(shù)據(jù)監(jiān)控和管理等功能，以及基于位置的其他車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，例如輔助駕駛、自動駕駛等。四、高精度定位系統(tǒng)的定位方法

根據(jù)場景以及定位性能的需求不同，車輛定位方案是多種多樣的。常用的定位技術(shù)有全球?qū)Ш叫l(wèi)星（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）技術(shù)、慣性導航（InertialNavigationSystem,INS）技術(shù)、航跡推算（Dead-Reckoning，DR）技術(shù)、路標定位技術(shù)、高精度地圖匹配定位技術(shù)、無線電（如蜂窩網(wǎng)、局域網(wǎng)等）定位技術(shù)、視覺定位技術(shù)、同時定位與地圖創(chuàng)建（SimultaneousLocalizationandMapping,SLAM）技術(shù)等。由于任何一種單獨定位技術(shù)都有無法克服的弱點，智能網(wǎng)聯(lián)汽車通常需要組合定位技術(shù)來實現(xiàn)精準定位。組合定位技術(shù)融合了兩種或兩種以上的不同類型的定位傳感器信息，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，以獲得更高的定位性能。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS），又稱全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的3維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航定位系統(tǒng)。其包括一個或多個衛(wèi)星星座及其支持特定工作所需的增強系統(tǒng)，如圖3-2-2所示四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)

（1）全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)分類

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會公布的全球4大衛(wèi)星導航系統(tǒng)供應商，包括中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）、美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLONASS）和歐盟的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GALILEO）。其中GPS是世界上第一個建立并用于導航定位的全球系統(tǒng)，GLONASS經(jīng)歷快速復蘇后已成為全球第二大衛(wèi)星導航系統(tǒng)，二者正處現(xiàn)代化的更新進程中；GALILEO是第一個完全民用的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，正在試驗階段；BDS是中國自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務北斗衛(wèi)星定位（BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)

⑵北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)北斗導航定位系統(tǒng)服務區(qū)廣泛應用于中國及周邊國家。廣泛應用于船舶運輸、公路運輸、鐵路運輸、海上作業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)、水文預報、森林防火、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)，以及軍事、公安、海關(guān)等有特殊指揮調(diào)度要求的單位。覆蓋范圍為東經(jīng)70°～140°左右，北緯5°～55°左右。在地球赤道面上配備了兩顆地球同步衛(wèi)星，赤道角約為60°，如圖3-2-3所示。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，如圖3-2-4所示。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)

①空間段北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間段由35顆衛(wèi)星組成，其中地球靜止軌道衛(wèi)星5顆、中地軌道衛(wèi)星27顆、傾斜同步軌道衛(wèi)星3顆。五顆地球靜止軌道衛(wèi)星的固定位置為東經(jīng)58.75°、80°、110.5°、140°和160°。中地軌道衛(wèi)星運行在三個軌道面上，軌道面均勻分布120°，如圖3-2-5所示。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)

②地面段

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)地面段由主控站、注入站和監(jiān)測站組成。主控站用于系統(tǒng)運行管理和控制，接收來自監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，并對其進行處理，生成衛(wèi)星導航信息和差分完整性信息，然后將信息傳送到注入站進行發(fā)送。注入站用于向衛(wèi)星發(fā)送信號、控制和管理衛(wèi)星，在接收到主站調(diào)度后，向衛(wèi)星發(fā)送衛(wèi)星導航信息和差分完整性信息。監(jiān)測站用于接收衛(wèi)星信號并將其發(fā)送到主站進行衛(wèi)星監(jiān)測，以確定衛(wèi)星軌道，并為時間同步提供觀測。衛(wèi)星定位及慣性導航工作原理四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)

③用戶段用戶段包括北斗用戶終端和與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容的終端。接收器需要捕捉和跟蹤衛(wèi)星的信號，并根據(jù)數(shù)據(jù)以一定的方式進行定位計算，最終獲得用戶的緯度、經(jīng)度、海拔、速度、時間等信息。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以為全世界各種用戶提供全天候、高精度、高可靠性的定位、導航和定時服務，具有短消息通信能力，最初提供了區(qū)域?qū)Ш?、定位和定時功能，定位精度為10米，測速精度為0.2m/s，定時精度為10ns。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)北斗系統(tǒng)用戶終端系統(tǒng)最多可容納54萬/小時的用戶，具有雙向消息通信功能，用戶可一次發(fā)送40-60個漢字的短消息信息。一次可以傳輸多達120個漢字的信息。北斗系統(tǒng)具有精確的定時功能，為用戶提供20ns-100ns的時間同步精度，標準站的水平精度為100米（1σ），20米（類似于差分狀態(tài)），北斗系統(tǒng)工作頻率：2491.75MHz。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)⑵GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS定位衛(wèi)星星座有24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面上，軌道傾角為55°，每一軌道面相距60°，即軌道的高度為60°。各軌道平面上衛(wèi)星間的仰角相隔90°，其中一個軌道平面上的衛(wèi)星比西部相鄰軌道平面上相應的衛(wèi)星提前30°。GPS（GlobalPositioningSystem）是由美國國防部研制的全球首個定位導航服務系統(tǒng)，1990~1999年為系統(tǒng)建成并進入完全運作能力階段，1993年實現(xiàn)24顆在軌衛(wèi)星滿星運行。其中，24顆導航衛(wèi)星平均分布在6個軌道面上，保證在地球的任何地方可同時見到4~12顆衛(wèi)星，使地球上任何地點、任何時刻均可實現(xiàn)三維定位、測速和測時，使用世界大地坐標系（WGS-84）。GPS系統(tǒng)組成四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)③GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)GLONASS的空間星座由27顆工作星和3顆備用星組成，均勻地分布在3個近圓形的軌道平面上，這3個軌道平面兩兩相隔120°，使用前蘇聯(lián)地心坐標系（PZ-90）。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)GALILEO是歐盟于2002年批準建設(shè)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，計劃由分布在3個軌道平面上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星構(gòu)成，每個軌道平面上有10顆衛(wèi)星，9顆正常工作，1顆運行備用，軌道平面傾角56°，軌道高度為24126km，其民用精度較高，使用世界大地坐標系（WGS-84）。已部署或者在建的GNSS系統(tǒng)情況和技術(shù)數(shù)據(jù)，如表3-2-1所示四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（3）全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位原理GNNS定位系統(tǒng)是利用衛(wèi)星基本三角定位原理、接收裝置以測量無線電信號的傳輸時間來測量距離。如圖6-2-3所示。三個衛(wèi)星組成一個三角形，通過計算三個衛(wèi)星位置幾何數(shù)據(jù)，并融合同步計算結(jié)果，從而計算出當前接收器的衛(wèi)星坐標位置。通常，GPS接收器會使用第四顆衛(wèi)星的位置對前三個衛(wèi)星的位置測量進行確認，以達到更好的效果。假設(shè)我們測量到第一顆衛(wèi)星的距離為18000km，就可以把當前可能位置范圍限定在離第一顆衛(wèi)星18000km的地球表面。接下來，假設(shè)我們測量到第二顆衛(wèi)星的距離為20000km，那么我們可以進一步把當前位置范圍限定在距離第一顆衛(wèi)星18000km和距離第二顆衛(wèi)星20000km的交叉區(qū)域。然后我們再對第三顆衛(wèi)星進行測量，通過三顆衛(wèi)星的距離交匯點定位出當前的位置，如圖3-2-10所示。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)只要得到衛(wèi)星幾何平面的參數(shù)及無線電傳播時間，就能計算得到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的位置。但在實際工程應用中，衛(wèi)星信號的傳播還受大氣電離層的、云層、樹木、高樓、城市、峽谷等遮擋、反射折射，以及多路徑干擾，這些都會影響到GPS信號傳播，從而影響到測距信息的準確度。為了降低天氣、云層對GPS信號的影響，出現(xiàn)了其他GPS技術(shù)，如差分GPS（DifferentialGPS,DGPS）。DGPS技術(shù)通過在一個精確的已知位置（基準站）上安裝GPS監(jiān)測接收機，計算得到基準站與GPS衛(wèi)星的距離，然后再根據(jù)誤差修正結(jié)果提高定位精度。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)01全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)差分GPS分為兩大類，即位置差分和距離差分。距離差分又分為兩類，即偽距差分和載波相位差分。目前，很多智能網(wǎng)聯(lián)汽車公司如百度、小馬等，都采用了實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)——RTK（Real-TimeKinematic）技術(shù)。RTK技術(shù)是實時處理兩個基站載波相位觀測量的差分方法，即將基準站采集的載波相位發(fā)送給用戶接收機，通過求差解算坐標。RTK可使定位精度達到厘米級，這也是很多智能網(wǎng)聯(lián)汽車公司采用RTK技術(shù)定位的原因。但RTK也存在的一定的問題：基站鋪設(shè)成本較高；非常依賴衛(wèi)星數(shù)量，比如在一些橋洞和高樓大廈的環(huán)境下，可視的衛(wèi)星數(shù)量會急劇下降；容易受到電磁環(huán)境干擾。在受到遮擋時，信號丟失，沒有辦法做定位。因此目前采用RTK定位技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)商用的可行性不高，如圖3-2-11所示。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)02慣性導航系統(tǒng)慣性導航系統(tǒng)（INS）是利用慣性測量單元（IMU）的角度和加速度信息來計算載體的相對位置的一種定位技術(shù)。IMU利用陀螺儀或加速度傳感器等慣性傳感器的參考方向和初始位置信息來確定載體位置。慣性導航涉及力學、控制理論、計算機技術(shù)、測試技術(shù)、精密機械技術(shù)等，是一門綜合性很強的應用技術(shù)。典型的六軸IMU由六個傳感器組成，這些傳感器排列在三個正交軸上，每根軸上都有一個加速度計和一個陀螺儀，如圖3-2-12所示。陀螺儀測量物體三軸的角速率，用于計算載體姿態(tài)；加速度計測量物體三軸的線加速度，可用于計算載體速度和位置，其外觀如圖3-2-13所示。衛(wèi)星定位及慣性導航工作原理四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)02慣性導航系統(tǒng)⑴慣性導航系統(tǒng)的基本工作原理慣性導航系統(tǒng)的基本工作原理是以牛頓力學定律為基礎(chǔ)，測量載體在慣性參考系的加速度和角加速度信息，再將這些測量值對時間進行一次積分，求得運動載體的速度、角速度，之后進行二次積分求得運動載體的位置信息，然后將其變換到導航坐標系，得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置等信息，其工作原理框圖如圖3-2-14所示。一般情況下慣導會結(jié)合GPS使用，并融合經(jīng)緯度信息以提供更精確的位置信息。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)02慣性導航系統(tǒng)①加速度計加速度計可以測量載體的瞬時加速度信息，根據(jù)計算獲得載體的瞬時速度和位置；陀螺儀可以測量瞬時角速率或角位置信息，提供各軸（及其上加速度計）在各時刻的方向?；谏鲜鲞^程，空間載體的瞬時運動參數(shù)，包括直線運動和角運動參數(shù)，可以由IMU測量得到。慣性導航可以利用這些測量值來計算載體的空間位置和速度，并且通過IMU提供的三軸角速度數(shù)據(jù)，估計車輛姿態(tài)，如側(cè)傾、俯仰和航向等。常用的MEMS加速度傳感器，根據(jù)加工工藝，可分為塊狀硅微加速度傳感器和表面工藝微加速度傳感器；根據(jù)不同的測量原理，可分為壓阻式、壓電式、隧道式、電容式和熱式。MEMS加速度傳感器在車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中早已得到普遍應用，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車慣性導航領(lǐng)域，也是重要的傳感器之一。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)02慣性導航系統(tǒng)②陀螺儀根據(jù)陀螺轉(zhuǎn)子主軸的進動程度可分為二自由度陀螺和單自由度陀螺。根據(jù)支撐系統(tǒng)可分為滾珠軸承陀螺、液浮/氣浮和磁懸浮陀螺、撓性陀螺和靜電陀螺。根據(jù)物理原理可分為轉(zhuǎn)子陀螺、半球諧振陀螺、微機械陀螺、環(huán)形激光陀螺和光纖陀螺，其結(jié)構(gòu)和安裝如圖3-2-15所示。陀螺儀的工作原理是轉(zhuǎn)子可以在內(nèi)部框架內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸稱為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)角速度稱為旋轉(zhuǎn)角速度。內(nèi)框可以繞內(nèi)框軸相對于外框自由轉(zhuǎn)動，外框繞外框軸相對于支架自由轉(zhuǎn)動，兩個旋轉(zhuǎn)的角速度稱為牽連角速度。旋轉(zhuǎn)軸、內(nèi)框架軸和外框架軸的軸線相交于一點，稱為陀螺支點，整個陀螺可以圍繞支點任意旋轉(zhuǎn)。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)03GNSS和INS的組合應用慣性導航在實現(xiàn)過程中，慣性系統(tǒng)既不向載體外部發(fā)送信號，也不接收來自外部的信號，是一種完全自主的導航。慣性導航系統(tǒng)信號還可用于協(xié)助接收器天線與定位導航衛(wèi)星對準，從而減少干擾對系統(tǒng)的影響。對于導航載波相位測量，慣性導航系統(tǒng)能夠很好地解決衛(wèi)星定位導航周期跳變和信號丟失后全周模糊度參數(shù)的重新計算問題。慣性導航系統(tǒng)的主要缺點主。要是定位誤差隨著時間的推移而累積，經(jīng)過長時間的工作，累積誤差會有不同程度的變化。INS利用安裝在載體上的慣性器件敏感載體的運動，輸出載體的姿態(tài)和位置信息。具有很強的自主性、保密性、靈活性。機動性強，具備多功能參數(shù)輸出，但是導航精度隨時變化，它不能長時間單獨工作，必須連續(xù)校準。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)03GNSS和INS的組合應用GNSS由于需要接受足夠數(shù)量的衛(wèi)星才能夠?qū)崿F(xiàn)定位，受各種物理、電磁信號等遮擋影響比較大。從GNSS和INS的優(yōu)缺點來看，兩者具有很強的互補性。在短時間內(nèi)INS的誤差比GNSS小，但長時間使用時，必須通過GNSS離散測量值進行修正，通過抓取系統(tǒng)漂移量，達到快速估計狀態(tài)參數(shù)與收斂的目的。當衛(wèi)星定位導航信號受到高強度干擾或衛(wèi)星系統(tǒng)接收機故障時，慣性導航系統(tǒng)可獨立進行導航定位；另外，慣性導航系統(tǒng)具有定位精度高、數(shù)據(jù)采樣率高等特點，能在短時間內(nèi)為衛(wèi)星定位導航提供輔助信息，利用這些輔助信息，接收機可以保持較低的跟蹤帶寬，從而提高系統(tǒng)獲取衛(wèi)星信號的能力。當衛(wèi)星定位導航信號條件顯著改善以允許跟蹤時，慣性導航系統(tǒng)向衛(wèi)星定位導航接收器提供有關(guān)初始位置、速度等信息，以便快速重新獲取導航代碼和載波。GNSS是一種相對準確的定位傳感器，但更新頻率較低，不能滿足實時計算的要求。INS的定位誤差會隨著運行時間的增加而增大，但由于它是一種高頻傳感器，可以在短時間內(nèi)提供穩(wěn)定的實時位置更新。四、高精度定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)04SLAM自主導航系統(tǒng)同時定位與地圖構(gòu)建，通常是指在機器人或者其他載體上，通過對各種傳感器數(shù)據(jù)進行采集和計算，生成對其自身位置姿態(tài)的定位和場景地圖信息的系統(tǒng)。SLAM起源于機器人領(lǐng)域，其問題可以描述為：機器人在未知環(huán)境中開始啟動，并嘗試從一個未知位置開始移動，在移動過程中根據(jù)自身位姿估計和地圖匹配進行自身定位，然后在自身定位的基礎(chǔ)上實現(xiàn)運動中拓展地圖，最終實現(xiàn)全局機器人的自主定位和導航。一般來講，SLAM系統(tǒng)通常都包含多種傳感器和多種功能模塊。而按照核心的功能模塊來區(qū)分，目前常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車SLAM系統(tǒng)一般具有兩種形式：基于激光雷達的SLAM和基于視覺的SLAM。激光SLAM系統(tǒng)通過對不同時刻兩片點云的匹配與比對，計算激光雷達相對運動的距離和姿態(tài)的改變，也就完成了對機器人自身的定位。激光雷達距離測量比較準確，誤差模型簡單，在強光直射以外的環(huán)境中運行穩(wěn)定，點云的處理也比較容易。同時，點云信息本身包含直接的幾何關(guān)系，使機器人的路徑規(guī)劃和導航變得直觀。激光SLAM理論研究也相對成熟，落地產(chǎn)品更豐富。以谷歌汽車為例，車輛攜帶有GPS，通過GPS對位置進行判斷，并以激光雷達SLAM點云圖像與高精度地圖進行坐標配準，匹配后確認自身位姿。五、我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施。中國高度重視北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，自20世紀80年代開始探索適合國情的衛(wèi)星導航系統(tǒng)