精確定位技術(shù)概述

在無(wú)人車(chē)感知層面，定位的重要性不言而喻。無(wú)人車(chē)需要知道自己相對(duì)于環(huán)境的一個(gè)確切位置，這里的定位不能存在超過(guò)10cm的誤差，如果無(wú)人車(chē)定位誤差在30厘米，那么這將是一輛非常危險(xiǎn)的無(wú)人車(chē)（無(wú)論是對(duì)行人還是乘客而言），因?yàn)闊o(wú)人駕駛的規(guī)劃和執(zhí)行層并不知道它存在30厘米的誤差，它們?nèi)匀话凑斩ㄎ痪珳?zhǔn)的前提來(lái)做出決策和控制，那么對(duì)某些情況作出的決策就是錯(cuò)的，從而造成事故。智能車(chē)精確定位技術(shù)概述無(wú)人車(chē)定位技術(shù)概述對(duì)于室外環(huán)境，代表就是GNSS定位，即全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。對(duì)于室內(nèi)環(huán)境，較多使用Wi-Fi指紋定位技術(shù)，藍(lán)牙指紋定位技術(shù)以及超寬帶（UWB）定位技術(shù)。

基于信號(hào)的定位技術(shù)依靠IMU，里程計(jì)等，根據(jù)上一時(shí)刻的位置和方位推斷現(xiàn)在的位置和方位；對(duì)于IMU它主要使用加速度計(jì)和陀螺儀進(jìn)行導(dǎo)航和定位?；诤桔E推算的定位技術(shù)基于激光雷達(dá)(LiDAR)/視覺(jué)的同時(shí)定位與地圖構(gòu)建(SLAM)定位，用觀測(cè)到的特征和數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征和存儲(chǔ)的特征進(jìn)行匹配，得到現(xiàn)在車(chē)的位置和姿態(tài)?；诃h(huán)境特征匹配的定位技術(shù)代表電磁感應(yīng)導(dǎo)引、射頻識(shí)別（RFID）導(dǎo)引等，廣泛用于自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)、巡檢車(chē)、港口車(chē)等特殊場(chǎng)景，其特點(diǎn)是固定路線，小范圍。基于信標(biāo)導(dǎo)引的定位技術(shù)智能車(chē)精確定位技術(shù)概述GNSS磁感應(yīng)慣性導(dǎo)航無(wú)線定位視覺(jué)定位激光雷達(dá)定位定位原理接收天空衛(wèi)星信號(hào)感知預(yù)鋪設(shè)磁條、磁釘位置根據(jù)加速度變化計(jì)算接受無(wú)線發(fā)射裝置的信號(hào)通過(guò)圖像中具有語(yǔ)義信息的穩(wěn)定特征，并與地圖匹配來(lái)獲得車(chē)輛的位置和朝向激光點(diǎn)云特征點(diǎn)匹配優(yōu)點(diǎn)在無(wú)遮擋情況下精度高，可感知位置、高度、時(shí)間、航向（雙天線）和速度技術(shù)難度低，產(chǎn)品成熟度高1）不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量；2）可全天候、全時(shí)間地工作于空中、地球表面乃至水下；3）能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低；4）數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。在地下空間和有遮擋空間可架設(shè)無(wú)人發(fā)射裝置實(shí)現(xiàn)定位成本低，不需外界設(shè)備主動(dòng)發(fā)射激光匹配定位，不需外界設(shè)備，不受周邊環(huán)境類(lèi)別影響缺點(diǎn)接受衛(wèi)星信號(hào)易受樓宇、樹(shù)木等遮擋影響。需要實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)磁條、磁釘，大規(guī)模使用成本高，不易適應(yīng)場(chǎng)景變換1）定位誤差隨時(shí)間而增大，長(zhǎng)期精度差；2）需要較長(zhǎng)的初始對(duì)準(zhǔn)時(shí)間；3）設(shè)備的價(jià)格較昂貴；4）不能給出時(shí)間信息。1）存在NLOS干擾2）定位精度一般受光照和天氣變化印象比較大，高度類(lèi)似場(chǎng)景易誤判計(jì)算量復(fù)雜，高度類(lèi)似場(chǎng)景易誤判代表應(yīng)用美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、中國(guó)的北斗、歐洲的Galileo磁條、磁釘MEMS慣導(dǎo)、光纖慣導(dǎo)WIFI、藍(lán)牙、UWB、RFID單目、雙目SLAM激光雷達(dá)SLAM高精度地圖高精度地圖不僅高在其厘米級(jí)的量化程度，更高在其空間抽象層次，作為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的重要組成部分，高精度地圖相較于傳統(tǒng)的導(dǎo)航電子地圖，專(zhuān)注于自動(dòng)駕駛場(chǎng)景，讓自動(dòng)駕駛車(chē)輛人性化地理解不斷變化的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，通過(guò)云端實(shí)時(shí)更新的多圖層高精度地圖數(shù)據(jù)，在自動(dòng)駕駛車(chē)感知、定位、決策、規(guī)劃等模塊起到重要作用，是自動(dòng)駕駛解決方案不可或缺的一環(huán)高精度地圖高精度地圖在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用與意義

基于定位圖層的Landmark，通過(guò)與感知結(jié)果匹配并計(jì)算距離，可以精確計(jì)算出車(chē)輛當(dāng)前的位置，與其他技術(shù)手段得出的高精度定位結(jié)果相互冗余，保證車(chē)輛時(shí)刻知曉自身位置。高精度地圖提供精確道路面域以及周邊設(shè)施等信息，并將人行道等對(duì)象標(biāo)記為興趣區(qū)參考，由于興趣區(qū)內(nèi)的物體會(huì)影響自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的駕駛行為，因此提前使自動(dòng)駕駛車(chē)使用比較精確的模型，來(lái)檢測(cè)興趣區(qū)內(nèi)的物體，并計(jì)算每個(gè)物體的類(lèi)別、速度、姿態(tài)等信息。車(chē)道級(jí)的路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃是高精度地圖的重要應(yīng)用，從起點(diǎn)到終點(diǎn)的全局路徑規(guī)劃結(jié)果同步到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，和高精度地圖進(jìn)行匹配參考，實(shí)現(xiàn)車(chē)道級(jí)的路徑規(guī)劃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平順、安全的局部路徑規(guī)劃。高精度地圖中準(zhǔn)確地記錄了各個(gè)車(chē)道之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如可通行規(guī)則和交通規(guī)則，在車(chē)輛行人交錯(cuò)的復(fù)雜路口等自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下，可幫助車(chē)輛大幅提升對(duì)每一個(gè)路權(quán)競(jìng)爭(zhēng)者的行為預(yù)測(cè)精度，從而得到更優(yōu)的決策結(jié)果。人因?yàn)閴?mèng)想而偉大，祝你早日達(dá)到自己的目標(biāo)。策劃：劉元盛部門(mén)：小旋風(fēng)智能車(chē)團(tuán)隊(duì)您的公司名稱(chēng)YOURCONPANYNAMELOGO謝謝劉元盛GNSS系統(tǒng)概述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS），是利用一組衛(wèi)星的偽距、星歷、衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間等觀測(cè)量，及用戶鐘差。在地球表面或近地空間的任何地點(diǎn)為用戶提供全天候的3維坐標(biāo)和速度以及時(shí)間信息的空基無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。中國(guó)-北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）美國(guó)-全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GPS)俄羅斯-格洛納斯（GLONASS）系統(tǒng)歐洲-伽利略衛(wèi)星（Galileo）導(dǎo)航系統(tǒng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)目前已基本取代了地基無(wú)線電導(dǎo)航、傳統(tǒng)大地測(cè)量和天文測(cè)量導(dǎo)航定位技術(shù)，并推動(dòng)了大地測(cè)量與導(dǎo)航定位領(lǐng)域的全新發(fā)展。除了美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO和中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等4大GNSS系統(tǒng)外，還包括區(qū)域系統(tǒng)和增強(qiáng)系統(tǒng)，其中區(qū)域系統(tǒng)有日本的QZSS和印度的IRNSS，增強(qiáng)系統(tǒng)有美國(guó)的WAAS、日本的MSAS、歐盟的EGNOS、印度的GAGAN以及尼日尼亞的NIG-GOMSAT-1等。精確衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)北斗系統(tǒng)）是中國(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國(guó)家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并且具備短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力，定位精度10米左右，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒。2020年7月31日上午，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通。全球范圍內(nèi)已經(jīng)有137個(gè)國(guó)家與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簽下了合作協(xié)議。截至2020年，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值已突破4000億元。全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）

是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)是利用衛(wèi)星基本三角定位原理全球定位系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成：空間部分(GPS衛(wèi)星)、地面監(jiān)控部分和用戶部分。GPS衛(wèi)星可連續(xù)向用戶播發(fā)用于進(jìn)行導(dǎo)航定位的測(cè)距信號(hào)和導(dǎo)航電文，并接收來(lái)自地面監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息和命令以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。用戶則用GPS接收機(jī)來(lái)測(cè)定從接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離，并根據(jù)衛(wèi)星星歷所給出的觀測(cè)瞬間衛(wèi)星在空間的位置等信息求出自己的三維位置、三維運(yùn)動(dòng)速度和鐘差等參數(shù)。全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS特點(diǎn)：（1）全球，全天候連續(xù)不斷的導(dǎo)航定位能力：為全球任何地點(diǎn)或近地空間的各類(lèi)用戶提供連續(xù)的、全天候的導(dǎo)航定位能力，用戶不用發(fā)射信號(hào)。（2）實(shí)時(shí)導(dǎo)航，定位精度高，觀測(cè)時(shí)間短：利用GPS定位時(shí)，在1s內(nèi)可以取得幾次位置數(shù)據(jù)，這種近乎實(shí)時(shí)的導(dǎo)航能力對(duì)于高動(dòng)態(tài)用戶具有很大的意義。（3）測(cè)站無(wú)需通視：測(cè)量只要求測(cè)站上空開(kāi)闊，不要求測(cè)站之間互相通視，使得選點(diǎn)工作變得非常靈活。（4）可提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標(biāo)：在全球統(tǒng)一的WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中計(jì)算。（5）儀器操作簡(jiǎn)便：（6）抗干擾能力強(qiáng)、保密性好：（7）功能多、應(yīng)用廣泛。

GPS設(shè)備利用C/A碼的實(shí)時(shí)定位精度可達(dá)20-50m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到無(wú)人駕駛cm級(jí)的定位要求，必須使用差分定位技術(shù)進(jìn)行彌補(bǔ)。差分導(dǎo)航技術(shù)GPS定位中，存在三部分誤差：一是多臺(tái)接收機(jī)公有的誤差，如：衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差；二是傳播路徑誤差，如：電離層誤差、對(duì)流層誤差；三是接收機(jī)固有的誤差，如：內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)。采用差分定位，可完全消除第一部分誤差，可大部分消除第二部分誤差，讓GPS達(dá)到更高的精度。差分定位的運(yùn)作原理十分簡(jiǎn)單，即將一臺(tái)GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的改正數(shù)，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。以消除衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、大氣電離層和對(duì)流層折射誤差的影響。移動(dòng)站基準(zhǔn)站差分定位技術(shù)

按照差分計(jì)算的順序不同可分為后差分與實(shí)時(shí)差分兩種。后差分就是基準(zhǔn)站將記錄的差分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)，等整個(gè)測(cè)量完成之后再根據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間段及時(shí)間點(diǎn)對(duì)移動(dòng)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理；實(shí)時(shí)差分指的是基準(zhǔn)站通過(guò)無(wú)線電臺(tái)，實(shí)時(shí)地將差分?jǐn)?shù)據(jù)傳送給移動(dòng)站，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)解算。另外，差分GPS根據(jù)基準(zhǔn)站發(fā)送的差分信息的不同可分為三種：●位置差分技術(shù)；●距離差分中的偽距差分技術(shù)；●以及距離差分中的載波相位差分技術(shù)（RealTimeKinematic，即RTK）。

差分定位技術(shù)

位置差分技術(shù)是一種最簡(jiǎn)單的差分方法，任何一種GPS接收機(jī)均可改裝和組成這種差分系統(tǒng)。安裝在基準(zhǔn)站上的GPS接收機(jī)觀測(cè)3顆衛(wèi)星后便可進(jìn)行三維定位，解算出基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。由于存在著軌道誤差、時(shí)鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是不一樣的，存在誤差?；鶞?zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈將此改正數(shù)發(fā)送出去，由用戶站接收，并且對(duì)其解算的用戶站坐標(biāo)進(jìn)行改正。最后得到的改正后的用戶坐標(biāo)已消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差，例如衛(wèi)星軌道誤差、SA影響、大氣影響等，提高了定位精度。偽距差分技術(shù)是目前用途最廣的一種技術(shù)。幾乎所有的商用差分GPS接收機(jī)均采用這種技術(shù)。國(guó)際海事無(wú)線電委員會(huì)推薦的RTCM

SC-104也采用了這種技術(shù)。在基準(zhǔn)站上的接收機(jī)要求得到它可見(jiàn)衛(wèi)星的距離，并將此計(jì)算出的距離與含有誤差的測(cè)量值加以比較。利用一個(gè)α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差。然后將所有衛(wèi)星的測(cè)距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測(cè)距誤差來(lái)改正測(cè)量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距來(lái)解出本身的位置，就可消去公共誤差，提高定位精度。與位置差分相似，偽距差分能將兩站公共誤差抵消，但隨著用戶到基準(zhǔn)站距離的增加又出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差，這種誤差對(duì)精度有決定性影響，且無(wú)法消除。因此產(chǎn)生了另一種特別精密的測(cè)量技術(shù)—載波相位差分。差分定位技術(shù)

載波相位差分技術(shù)又稱(chēng)之為RTK技術(shù)（RealTimeKinematic），是建立在及時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。載波相位差分技術(shù)能實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的高精度。與偽距差分原理相同，由基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈及時(shí)將其載波觀測(cè)量及站坐標(biāo)信息一同傳送給用戶站。用戶站接收GPS衛(wèi)星的載波相位與來(lái)自基準(zhǔn)站的載波相位，并組成相位差分觀測(cè)值進(jìn)行及時(shí)處理，能及時(shí)給出厘米級(jí)的定位結(jié)果。

實(shí)現(xiàn)載波相位差分GPS的方法分為兩類(lèi)：修正法與差分法。前者和偽距差分相同，基準(zhǔn)站把載波相位修正量發(fā)送給用戶站，以改正其載波相位，之后求解坐標(biāo)。后者把基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶臺(tái)進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。前者是準(zhǔn)RTK技術(shù)，后者為真正的RTK技術(shù)。無(wú)人車(chē)常用定位設(shè)備上海聯(lián)適導(dǎo)航技術(shù)有限公司R60系列廣州導(dǎo)遠(yuǎn)公司INS570D組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)上海華測(cè)公司P2北斗高精度定位測(cè)向接收機(jī)千尋公司厘米級(jí)全網(wǎng)通定向接收機(jī)F-V111-Q服務(wù)套裝上海司南公司M900北斗/GNSS導(dǎo)航型接收機(jī)星網(wǎng)宇達(dá)公司Newton-M2車(chē)載衛(wèi)星/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)差分定位技術(shù)局限

差分GPS雖然可以解決定位的精度問(wèn)題，但是解決不了遮擋和反射問(wèn)題。GPS接收機(jī)在高樓周?chē)?，很容易失去某一方向所有的衛(wèi)星信號(hào)，僅依靠另外三面的衛(wèi)星信號(hào)求得的定位結(jié)果，在精度上很難滿足無(wú)人駕駛的需求。在高樓周?chē)部赡軐?dǎo)致原本收不到的衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過(guò)大樓樓體的鏡面反射或折射被接收到；或是城市環(huán)境中，空氣中過(guò)多懸浮介質(zhì)會(huì)反射與折射GPS信號(hào)，造成距離測(cè)量的混亂，這種問(wèn)題統(tǒng)稱(chēng)為多路徑問(wèn)題（Multi-Path），如圖所示可以看出，根據(jù)多路徑信號(hào)計(jì)算得到的距離會(huì)明顯大于實(shí)際距離。而無(wú)人車(chē)是很難判斷當(dāng)前接收到的信號(hào)是單路徑還是多路徑的，很有可能會(huì)導(dǎo)致交通事故發(fā)生。人因?yàn)閴?mèng)想而偉大，祝你早日達(dá)到自己的目標(biāo)。策劃：劉元盛部門(mén)：小旋風(fēng)智能車(chē)團(tuán)隊(duì)您的公司名稱(chēng)YOURCONPANYNAMELOGO謝謝劉元盛磁導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理磁感應(yīng)導(dǎo)航概述

磁導(dǎo)航主要通過(guò)在預(yù)定路線事先輻射磁條、磁道釘、通電的電纜等標(biāo)志物，自主移動(dòng)機(jī)器人和無(wú)人車(chē)通過(guò)檢測(cè)預(yù)先埋設(shè)的磁性標(biāo)注物的磁場(chǎng)來(lái)確定自身位置。磁條、磁道釘、通電的電纜會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。以磁條為例，當(dāng)磁導(dǎo)航傳感器位于磁條上方時(shí)，每個(gè)探測(cè)點(diǎn)上的磁場(chǎng)傳感器能夠?qū)⑵渌谖恢玫拇艓?qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并傳輸給磁導(dǎo)航傳感器的控制芯片，控制芯片通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就能夠測(cè)出每個(gè)探測(cè)點(diǎn)所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)磁條的磁場(chǎng)特性和傳感器采集到的磁場(chǎng)強(qiáng)度信息，AGV就能夠確定磁條相對(duì)磁導(dǎo)航傳感器的位置。根據(jù)使用方式，我們將磁導(dǎo)航分為兩種類(lèi)型：地標(biāo)傳感器和磁導(dǎo)航傳感器。地標(biāo)傳感器和多點(diǎn)位的磁導(dǎo)航傳感器相互配合，構(gòu)成完整的磁導(dǎo)航感知系統(tǒng)。下圖是一種典型的自主移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)引線鋪設(shè)方式。黑色部分是用于引導(dǎo)移動(dòng)平臺(tái)的磁條，移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)磁條來(lái)確定行進(jìn)路線；藍(lán)色方塊是N極磁條，作為交叉路口標(biāo)志，告知移動(dòng)平臺(tái)到了交叉路口，需要根據(jù)預(yù)定的策略決定行進(jìn)方向；綠色方塊是S極磁條，作為轉(zhuǎn)彎標(biāo)志，提醒移動(dòng)平臺(tái)即將進(jìn)入彎道以及彎道的方向。磁感應(yīng)導(dǎo)航概述轉(zhuǎn)彎標(biāo)志交叉路口標(biāo)志啟停工位磁感應(yīng)導(dǎo)航應(yīng)用磁感應(yīng)導(dǎo)航概述磁導(dǎo)航傳感器主要運(yùn)用于自主導(dǎo)航機(jī)器人、室內(nèi)室外巡檢機(jī)器人、自主導(dǎo)航運(yùn)輸車(chē)AGV(AGC)、自動(dòng)手推車(chē)等自主導(dǎo)航設(shè)備，完成自主導(dǎo)航設(shè)備的預(yù)設(shè)運(yùn)行路線檢測(cè)及定位。

優(yōu)點(diǎn)：1）相比基于光電傳感器和視覺(jué)傳感器的色條導(dǎo)航方式，磁導(dǎo)航可靠性更高，不受環(huán)境光和地面條件的影響；2）相比激光導(dǎo)航方式，磁導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、單體成本低廉。缺點(diǎn):需要在地面進(jìn)行敷設(shè),大量鋪設(shè)成本高，線路不能輕易改變。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS，以下簡(jiǎn)稱(chēng)慣導(dǎo)）是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣導(dǎo)的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于推算導(dǎo)航方式，即從一已知點(diǎn)的位置根據(jù)連續(xù)測(cè)得的運(yùn)動(dòng)體航向角和速度推算出其下一點(diǎn)的位置，因而可連續(xù)測(cè)出運(yùn)動(dòng)體的當(dāng)前位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來(lái)形成一個(gè)導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計(jì)的測(cè)量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中，并給出航向和姿態(tài)角；加速度計(jì)用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)體的加速度，經(jīng)過(guò)對(duì)時(shí)間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過(guò)對(duì)時(shí)間的一次積分即可得到位移。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

陀螺儀和加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中不可缺少的核心測(cè)量器件。

陀螺分類(lèi)：

按測(cè)量物理機(jī)制分：機(jī)械陀螺（液浮、撓性、靜電）

光學(xué)陀螺（激光、光纖）

微機(jī)電陀螺

按自由度個(gè)數(shù)分：?jiǎn)危p、三）自由度陀螺儀的漂移誤差和加速度計(jì)的零位偏值是影響慣導(dǎo)系統(tǒng)精度的最直接的和最重要的因素，因此如何改善慣性器件的性能，提高慣性組件的測(cè)量精度，特別是陀螺儀的測(cè)量精度，一直是慣性導(dǎo)航領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Strap-downInertialNavigationSystem，簡(jiǎn)寫(xiě)SINS)是將加速度計(jì)和陀螺儀直接安裝在載體上，在計(jì)算機(jī)中實(shí)時(shí)計(jì)算姿態(tài)矩陣，即計(jì)算出載體坐標(biāo)系與導(dǎo)航坐標(biāo)系之間的關(guān)系，從而把載體坐標(biāo)系的加速度計(jì)信息轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航坐標(biāo)系下的信息，然后進(jìn)行導(dǎo)航計(jì)算。由于其具有可靠性高、功能強(qiáng)、重量輕、成本低、精度高以及使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，使得SINS已經(jīng)成為當(dāng)今慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的主流。捷聯(lián)慣性測(cè)量組件(InertialMeasurementUnit，簡(jiǎn)寫(xiě)IMU)是慣導(dǎo)系統(tǒng)的核心組件，IMU的輸出信息的精度在很大程度上決定了系統(tǒng)的精度。微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（Micro-INS，Micro-Inertial-NavigationSystem）簡(jiǎn)稱(chēng)“微慣導(dǎo)”，是一種基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem）傳感器技術(shù)的微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。MEMS全稱(chēng)MicroElectromechanicalSystem，微機(jī)電系統(tǒng)。是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。主要由傳感器、動(dòng)作器（執(zhí)行器）和微能源三大部分組成。

微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要包含陀螺儀、加速度計(jì)、微處理器，根據(jù)實(shí)際需求還可增加磁力計(jì)、氣壓計(jì)等MEMS器件。微慣導(dǎo)系統(tǒng)是以低成本的通用MEMS器件為基礎(chǔ)，根據(jù)應(yīng)用、誤差修正、誤差補(bǔ)償?shù)男枰Y(jié)合使用上述傳感器，充分利用每種傳感器的特長(zhǎng)，通過(guò)載體運(yùn)動(dòng)模式學(xué)習(xí)、濾波算法設(shè)計(jì)、硬件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，達(dá)到高精度自主定位的目標(biāo)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在無(wú)人車(chē)中的應(yīng)用慣性導(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(chē)輛運(yùn)動(dòng)參數(shù)，為決策中心提供連續(xù)的車(chē)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(guò)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)航系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：1）由于它是不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)，故隱蔽性好，也不受外界電磁干擾的影響；2）可全天候、全時(shí)間地工作于空中、地球表面乃至水下；3）能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低；4）數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)：1）由于導(dǎo)航信息經(jīng)過(guò)積分而產(chǎn)生，定位誤差隨時(shí)間而增大，長(zhǎng)期精度差；2）每次使用之前需要較長(zhǎng)的初始對(duì)準(zhǔn)時(shí)間；3）設(shè)備的價(jià)格較昂貴；4）不能給出時(shí)間信息。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在無(wú)人車(chē)中的應(yīng)用GNSS+IMU構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)是主流的定位系統(tǒng)方案人因?yàn)閴?mèng)想而偉大，祝你早日達(dá)到自己的目標(biāo)。策劃：劉元盛部門(mén)：小旋風(fēng)智能車(chē)團(tuán)隊(duì)您的公司名稱(chēng)YOURCONPANYNAMELOGO謝謝劉元盛無(wú)線定位原理無(wú)線定位技術(shù)研究背景：近年來(lái)基于位置服務(wù)的需求逐步提高，無(wú)人駕駛車(chē)輛的行駛環(huán)境也逐步多元化，如地下車(chē)庫(kù)，室內(nèi)外分界處，大型倉(cāng)庫(kù)等特殊場(chǎng)景下。同時(shí)，隨著無(wú)人駕駛平臺(tái)載體的變化，一些低功耗，低成本的小型化的異構(gòu)控制方式需求急劇增加。同時(shí)，定位是無(wú)人駕駛感知技術(shù)中重要的部分，精確的定位結(jié)果是無(wú)人駕駛決策和控制的基礎(chǔ)。但目前基于如GNSS定位系統(tǒng)的單一的無(wú)人車(chē)定位方案無(wú)法滿足車(chē)輛全方位的定位問(wèn)題。無(wú)線定位技術(shù)無(wú)線定位技術(shù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)中，定位算法可以分為基于接收信號(hào)角度法(AOA)、基于接收信號(hào)強(qiáng)度法（RSSI）、基于接收信號(hào)時(shí)間法（TOA和TDOA）和各種混合定位的方法。其中，TOA和TDOA都需要ns級(jí)別的硬件時(shí)鐘同步。而AOA需要方向性天線。這些都會(huì)在一定程度上增加實(shí)際系統(tǒng)中的部署成本。AOA：到達(dá)角度(Angle-of-Arrival)TOA：達(dá)到時(shí)間（TimeofArrival）TDOA：到達(dá)時(shí)間差（TimeDifferenceofArrival）RSSI：接收的信號(hào)強(qiáng)度指示（ReceivedSignalStrengthIndication）TOA測(cè)距原理其中，定位算法TOA是先計(jì)算發(fā)射信號(hào)從發(fā)射端到接收端的時(shí)間，再用這個(gè)時(shí)間乘以光速就得到了兩點(diǎn)之間距離。但是也有其缺點(diǎn)，那就是系統(tǒng)中所有的節(jié)點(diǎn)都需要在時(shí)間上保持精確的同步，不然會(huì)對(duì)定位的精度產(chǎn)生很大影響。但是實(shí)際芯片生產(chǎn)中，受時(shí)鐘漂移、晶振不同等因素的影響，很難在時(shí)間上保持精確同步。對(duì)射頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，1ns時(shí)鐘同步誤差將產(chǎn)生約0.3m的測(cè)距誤差。因此要求非常高的時(shí)鐘及同步精度。在室內(nèi)，節(jié)點(diǎn)間距離較小，采用信號(hào)到達(dá)時(shí)間測(cè)距難度大。并且由于同步精度有限，使用TOA技術(shù)難度很高。TDOA測(cè)距原理不同于TOA，TDOA（到達(dá)時(shí)間差）是通過(guò)檢測(cè)信號(hào)到達(dá)兩個(gè)基站的絕對(duì)時(shí)間差，而不是到達(dá)的飛行時(shí)間來(lái)確定移動(dòng)臺(tái)的位置，降低了信號(hào)源與各個(gè)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間同步要求，但提高了各個(gè)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間同步要求。采用三個(gè)不同的基站可以測(cè)到兩個(gè)TDOA，移動(dòng)站位于兩個(gè)TDOA決定的雙曲線的交點(diǎn)上。無(wú)線定位技術(shù)AOA測(cè)量的基本原理是利用測(cè)量點(diǎn)具有方向性的天線（DirectionalAntenna）或天線陣列（AntennaArray），得到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)的方向，從而根據(jù)信號(hào)的到達(dá)方向來(lái)進(jìn)行定位。根據(jù)AOA定位的原理可知，多徑效應(yīng)會(huì)影響信號(hào)從一個(gè)完全不同的角度到達(dá)接收端，因此多徑對(duì)AOA的影響很大。另外，配備有AOA參數(shù)估計(jì)的節(jié)點(diǎn)硬件尺寸、功耗及成本相對(duì)較大，接收機(jī)天線的角度分辨率也受到硬件設(shè)備的極限限制。實(shí)際系統(tǒng)中，AOA常與TOA或TDOA信息聯(lián)合使用成為混合定位。采用混合定位精度更好，也可降低對(duì)單一測(cè)量量的依賴。AOA定位原理圖場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量原理通常場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量的定位方法可以分2種：（a）利用強(qiáng)度測(cè)量(RSSI)得到距離的方法?；驹硎抢眯诺纻鞑ツＰ兔枋雎窂綋p耗，進(jìn)而基于信號(hào)強(qiáng)度來(lái)獲取收發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸距離。缺點(diǎn):信號(hào)強(qiáng)度受到傳播環(huán)境、天線傾角、無(wú)線系統(tǒng)的功率動(dòng)態(tài)調(diào)整等因素，傳播模型經(jīng)驗(yàn)公式精準(zhǔn)度有限，一般定位要求不高的場(chǎng)景才用該方法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端定位。（b）利用場(chǎng)強(qiáng)作為指紋特征值，如WiFi信號(hào)強(qiáng)度、地磁強(qiáng)度。指紋定位一般分兩大步驟，指紋采集離線訓(xùn)練，以及在線定位指紋匹配。缺點(diǎn):建立指紋特征庫(kù)需要大量的指紋采集測(cè)量，且對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量精度、穩(wěn)定性有很高的要求，要求數(shù)據(jù)庫(kù)可以快速更新和高效維護(hù)管理。無(wú)線定位技術(shù)定位技術(shù)參數(shù)定位原理定位精度抗干擾能力成本功耗Wi-FiRSSI/TOF/AOA1.7-10m較強(qiáng)較高高藍(lán)牙RSSI3-5m弱較高較低UWBTOF/TW-TOF0.1-0.15m強(qiáng)較高低地磁RSSI2-5m極弱較低較低RFIDRSSI1-8m弱較高低ZigBeeRSSI3-10m弱較高低紅外TOF5-10cm弱高高超聲波TOF0.01-0.1m強(qiáng)高高視覺(jué)SLAM0.1m較強(qiáng)較高高激光雷達(dá)SLAM0.05m強(qiáng)高高慣性導(dǎo)航PDR0.01m強(qiáng)高低UWB技術(shù)UWB(UltraWideband)是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)。因此，超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動(dòng)物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航，且能提供十分精確的定位精度。UWBUWB技術(shù)單邊雙向測(cè)距(Single-sidedTwo-wayRanging)SSTWR想要測(cè)的準(zhǔn)，要滿足兩點(diǎn)DeviceB收到幀之后要盡可能快的回應(yīng)兩個(gè)系統(tǒng)之間的鐘差要足夠?。ňд癫罹嘈。灰笸剑╇S著Treply和時(shí)鐘偏移的增加，會(huì)增加飛行時(shí)間的誤差，從而使得測(cè)距不準(zhǔn)確。PPM：partspermillion無(wú)線定位技術(shù)雙邊雙向測(cè)距（Double-sidedTwo-wayRanging）是單邊雙向測(cè)距的一種擴(kuò)展測(cè)距方法，記錄了兩個(gè)往返的時(shí)間戳，最后得到飛行時(shí)間，雖然增加了響應(yīng)的時(shí)間，但會(huì)降低測(cè)距誤差。分為兩次測(cè)距，設(shè)備A主動(dòng)發(fā)起第一次測(cè)距消息，設(shè)備B響應(yīng)，得到4個(gè)時(shí)間戳；然后過(guò)了一段時(shí)間，設(shè)備B主動(dòng)發(fā)起測(cè)距，設(shè)備A響應(yīng)，同樣得到4個(gè)不同的時(shí)間戳。最終可以得到如下四個(gè)時(shí)間差：（1）Tround1（2）Treply1（3）Tround2（4）Treply2主要的誤差來(lái)源一定是接收數(shù)據(jù)的時(shí)間戳是否正確。而不是晶體的ppm值。UWB技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：●因需求量不足造成的成本問(wèn)題●研發(fā)難度高，投入大●由于所使用頻率的原因，在有遮擋的環(huán)境下，精度受到很大影響。●由于發(fā)射功率對(duì)策限制，定位距離不足。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，基于多傳感器融合的定位方式才是未來(lái)發(fā)展的方向！優(yōu)點(diǎn)：●系統(tǒng)容量大●數(shù)據(jù)傳輸速度快●多徑分辨能力強(qiáng)●隱蔽性好●定位精確●抗干擾能力強(qiáng)●低功耗人因?yàn)閴?mèng)想而偉大，祝你早日達(dá)到自己的目標(biāo)。策劃：劉元盛部門(mén)：小旋風(fēng)智能車(chē)團(tuán)隊(duì)您的公司名稱(chēng)YOURCONPANYNAMELOGO謝謝SLAM原理及應(yīng)用楊建鎖目錄/ContentsSLAM定義及原理SLAM基本框架01概述SLAM是什么SLAM的定義SLAM：同時(shí)估計(jì)機(jī)器人的位姿和環(huán)境地圖。Localization：在給定地圖的情況下，估計(jì)機(jī)器人的位姿。Mapping：在給定機(jī)器人位姿的情況下，估計(jì)環(huán)境地圖。SLAM解決的問(wèn)題機(jī)器人在環(huán)境中的位姿導(dǎo)航過(guò)程中需要的環(huán)境地圖。SLAM(simultaneouslocalizationandmapping),也稱(chēng)為CML(ConcurrentMappingandLocalization),即時(shí)定位與地圖構(gòu)建，或并發(fā)建圖與定位。SLAM示意圖表示t時(shí)刻無(wú)人車(chē)的位置描述，表示t時(shí)刻的無(wú)人車(chē)的平移旋轉(zhuǎn)的控制量，表示無(wú)人車(chē)行駛環(huán)境中第個(gè)道路特征標(biāo)志的位置狀態(tài)，則表示在t時(shí)刻車(chē)載傳感器測(cè)量距第i個(gè)道路特征標(biāo)志的觀測(cè)量。SLAM技術(shù)示意圖SLAM傳感器

IMU：高精度的陀螺儀、加速度計(jì)、地磁場(chǎng)傳感器,求解出模塊當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。GPS接收機(jī)：提供厘米級(jí)的定位精度。激光雷達(dá)：高精度地圖繪制、路標(biāo)檢測(cè)、障礙物識(shí)別、實(shí)時(shí)定位中環(huán)境感知應(yīng)用。相機(jī)：環(huán)境感知。（a）（b）（c）（d）02SLAM框架SLAM經(jīng)典框架前端：Odemetry后端：Optimization回環(huán)檢測(cè)：Loop