智能网联汽车传感器技术 课件 5.导航系统的认知

2023导航系统的认知烟台汽车工程职业学院刘强1.导航系统的定义目录CONTENTS2.导航系统的分类3.导航系统的特点导航系统的定义导航定位是负责实时提供智能网联汽车的运动信息，包括位置、速度、姿态、加速度、角速度等，一般采用的是多传感器融合定位的方式。智能网联汽车的导航定位通过全球卫星定位系统（GPS)、北斗卫星导航定位系统（BDS）、惯性导航系统、视觉SLAM、激光雷达SLAM等，获取车辆的位置和航向信息。导航系统的分类1.绝对定位绝对定位是指通过GPS或BDS实现，采用双天线，通过卫星获得车辆在地球上的绝对位置和航向信息。相对定位:是指根据车辆的初始位姿，通过惯性导航获得车辆的加速度和角加速度信息，将其对时间进行积分，得到相对初始位姿的当前位姿信息。2.组合定位组合定位是将绝对定位和相对定位进行结合，以弥补单—定位方式的不足。全球导航定位系统(GlobalNavigationSatelliteSystem)，是能够在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息空基无线电导航定位系统。当前，投入运作的GNSS主要包括美国的全球定位系统GPS、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)、欧洲的伽利略系统(GALILEO)和我国的北斗系统。导航系统的分类（1）北斗卫星导航系统（BDS：BeiDouNavigationSatelliteSystem）采用双星定位，军民两用，定位精度约10米。2020年发射完成全部35颗“北斗”卫星，为全球提供导航服务。能在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度。在定位性能上有所创新，不仅能使用户知道自己所在位置，还可以告诉别人自己的位置，特别适用于需要导航与移动数据通信场所。导航系统的分类（2）格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS：GLOBALNAVIGATIONSATELLITESYSTEM）由27颗工作星和3颗备用星组成，均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上这3个轨道平面两两相隔120°导航精度在0.3米左右，但民用领域开放的精度约为10米。使用前苏联地心坐标系(PZ-90)。导航系统的分类（3）伽利略卫星导航系统（Galileo：Galileosatellitenavigationsystem）由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，计划30颗卫星（其中3颗备用）。采用3星定位，专门为民用，卫星轨道位置比GPS略高，离地面高度24126千米，定位误差不超过1米。定位精度通常为15～20米和5～10米两种档次，公开特许服务有局域增强时能达到米级，商用服务有局域增强时为厘米级。导航系统的分类（4）GPS卫星导航系统（GlobalPositioningSystem）由28颗卫星（其中4颗备用）组成，采用4星定位，军民两用。分布在6条交点互隔60度的轨道面上，距离地面约20000千米。已经实现单机导航精度约为10米，综合定位精度可达厘米级和毫米级。民用领域开放的精度约为10米。由于GPS定位技术涉及军事用途，美国限制非特许用户利用GPS做高精度定位。导航系统的特点全球全天候定位优点定位精度高观测时间短测站间无需通视仪器操作简便三维地心坐标（1）全球全天候定位：GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外)。导航系统的特点全球全天候定位优点定位精度高观测时间短测站间无需通视仪器操作简便三维地心坐标(2)定位精度高:GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-50Okm可达10-7m，1000km可达10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。导航系统的特点全球全天候定位优点定位精度高观测时间短测站间无需通视仪器操作简便三维地心坐标(3）观测时间短:随着GPS系统的不断完善，20km以内相对静态定位，仅需15-20分钟;当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟;采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟导航系统的特点全球全天候定位优点定位精度高观测时间短测站间无需通视仪器操作简便三维地心坐标(4)测站间无需通视:

GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。导航系统的特点全球全天候定位优点定位精度高观测时间短测站间无需通视仪器操作简便三维地心坐标(5）仪器操作简便:随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。导航系统的特点全球全天候定位优点定位精度高观测时间短测站间无需通视仪器操作简便三维地心坐标(6)可提供全球统一的三维地心坐标:GPS水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一的wGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。导航系统的特点全球全天候定位优点定位精度高观测时间短测站间无需通视仪器操作简便三维地心坐标(6)可提供全球统一的三维地心坐标:GPS水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一的wGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。导航系统的特点缺点：（1）系统确定位置受气候、电离层、对流层、空气、电磁波等因素的影响会存在偏差。（2)GPS高程测量能够达到一定的精度，但用GPS施测的市政工程测量控制点，应进一步用常规仪