無人車為什么需要高精度的定位系統(tǒng)？

按定位技術原理不同可分為三類。第一類，基于信號的定位，代表就是GNSS定位，即全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)；第二類，航跡推算，依靠IMU等，根據(jù)上一時刻的位置和方位推斷現(xiàn)在的位置和方位；第三類是環(huán)境特征匹配，基于LiDAR的定位，用觀測到的特征和數(shù)據(jù)庫中的特征和存儲的特征進行匹配，得到現(xiàn)在車的位置和姿態(tài)。

無人車為什么需要高精度的定位系統(tǒng)？

對于無人駕駛而言，位置和姿態(tài)用于路徑規(guī)劃和車輛控制，高精度和高魯棒性的定位系統(tǒng)至關重要。我們先來了解一下不同的定位類型，以百度Apollo多傳感器融合定位為例，其包含三類定位技術：

智能駕駛的三類定位定姿技術

按定位技術原理不同可分為三類。第一類，基于信號的定位，代表就是GNSS定位，即全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)；第二類，航跡推算，依靠IMU等，根據(jù)上一時刻的位置和方位推斷現(xiàn)在的位置和方位；第三類是環(huán)境特征匹配，基于LiDAR的定位，用觀測到的特征和數(shù)據(jù)庫中的特征和存儲的特征進行匹配，得到現(xiàn)在車的位置和姿態(tài)。

三類定位技術各有優(yōu)劣，第一類GNSS定位，通過GNSS信號接收完成定位，優(yōu)點是全球、全天候、全天時高精度厘米級定位，缺點是依賴可視衛(wèi)星顆數(shù)、易受電磁環(huán)境干擾、多路徑效應等影響；第二類慣性定位，利用慣性測量單元（陀螺儀和加速度計）測量得到載體相對于慣性空間角運動和線運動參數(shù)，并通過慣性導航解算得到載體速度、位置、姿態(tài)，優(yōu)點是輸出頻率非常高（大于100Hz），短時精度高，缺點是誤差隨著時間累積，且高性能IMU價格昂貴；第三類點云定位，激光點云定位需要預先制作地圖，然后用實時點云和地圖進行匹配，來計算激光雷達的位置和姿態(tài)，再通過激光雷達與IMU之間的外參，得到IMU的位置和姿態(tài)，優(yōu)點是在沒有GNSS情況下也可以工作，魯棒性比較好，缺點是需要預先制作地圖同時要定期更新地圖（環(huán)境會發(fā)生變化），雨雪天氣也會受到影響（折射較多，回收點云數(shù)據(jù)變少）。

百度Apollo2.0多傳感器融合的定位系統(tǒng)

基于以上三種定位技術，百度提出了多傳感器融合的定位系統(tǒng)，既做到優(yōu)勢互補，也提高了穩(wěn)定性并增強了定位精度。

(圖片來源于網(wǎng)絡)

上圖為百度無人車，其GNSS定位和慣性測量單元都由NovAtel提供， IMU 為NovAtel IMU-IGM-A1 ，GNSS接收機為NovAtel ProPak6，構成 NovAtel SPAN-IGM-A1分體式組合導航系統(tǒng)，能夠以最高 200Hz 的頻率，輸出實時的高精度、高可靠的三維位置、速度、姿態(tài)信息，作為Apollo推薦的參考硬件單元。

NovAtel SPAN組合導航系統(tǒng)有三大優(yōu)勢技術，非常適合智能駕駛應用。

SPAN? 技術

SPAN? 技術是 NovAtel 公司推出的高精度 GNSS 和 IMU 深耦合組合導航技術，通過 GNSS 衛(wèi)星導航技術和 INS 慣性導航技術的相互補充，既能保證在小于 4 顆衛(wèi)星信號時，利用 INS 數(shù)據(jù)持續(xù)地得到高精度的位置、速度和姿態(tài)信息，也能保證在 INS 系統(tǒng)誤差變大的情況下，利用 GNSS 數(shù)據(jù)對 INS 系統(tǒng)進行修正，以持續(xù)輸出高精度的位置信息和姿態(tài)信息。

Interference Toolkit（ITK）

Interference Toolkit（ITK）是NovAtel OEM7新推出的干擾抑制技術，當下復雜的電磁環(huán)境或其他電子設備易對GNSS信號產(chǎn)生干擾，ITK技術利用監(jiān)視器和濾波算法，可有效量化和剔除干擾信號，避免導航解算性能受到影響。

NovAtel PwrPak7D-E1一體式

MEMS 組合導航系統(tǒng)

NovAtel PwrPak7D-E1一體式 MEMS 組合導航系統(tǒng)，采用SPAN深耦合組合導航算法，支持SPAN Land Vehicle陸地車輛技術，支持ITK干擾抑制技術，555個GNSS信號跟蹤通道，支持GPS、Glonass、北斗、Gaileo全系統(tǒng)多頻解算，支持RTK和Terrastar星站差分技術，內(nèi)置WiFi和16GB存儲，支持雙天線和輪速傳感器功能，具有豐富的通訊接口，串口、USB、CAN、以太網(wǎng)等，易于客戶安裝集成。

SPAN Land Vehicle陸地車輛技術

SPAN Land Vehicle陸地車輛技術是NovAtel OEM7代產(chǎn)品在SPAN技術基礎上，利用車輛運動模型和專利天線相位檢測技術，針對智能駕駛等地面輪式車輛應用中低速、城市峽谷、長期失鎖等場景進行了大量優(yōu)化，顯著提升導航性能，滿足高精度定位要求的同時，通過算法提升來降低系統(tǒng)對IMU器件精度的要求，適合智能駕駛降成本的發(fā)展趨勢。