航迹推算UDR改善汽车中的卫星导航体验     DATE: 2020-03-02 16:57

在汽车中使用“卫星导航”的上,我们都面临挑战。

无论是工厂安装的设备还是后装的设备,都有其局限性。有几个值得我们思考,其中,最明显的是,当驾驶者这些车穿过布满高楼大厦的城区时,导航的精度变得有限甚至很差。

在城市中,用户通常会感受到导航系统的视线干扰和中断,但城市反而是最需要精确、可靠的导航的地方。高层建筑也可以反射全球定位导航系统(GNSS)的信号,进一步弱化了信号清晰度。

另一个常见的情况是,当车辆穿过隧道时,导航数据就会丢失,当车辆驶出时,通常需要一段时间才能重新定位到隧道外的正确位置。

不过,别担心,在整个汽车市场,全球导航卫星系统已经开始有了创新。

最初只能在高端汽车中找到的汽车航位推算法(Automotive Dead Reckoning,ADR),将GNSS数据与从安装在车身和车轮上的传感器收集到的位置信息相结合。

通过这种方式,使用简单的航位推测技术,就可以计算出当前位置相对于上一次GNSS定位(fix)的距离。这要求车辆自身数据网络集成度要足够高,以便在制造车辆时能进行装配。
UDR(Untethered Dead Reckoning 无联机的航位推算法)是一种有望能够提供比仅仅使用GNSS更好,又能接近ADR效果的办法,这种办法并不需要与车辆网络连接起来。UDR通过将惯性传感数据与GNSS数据结合起来推算——参见图1。


 
UDR航迹推算gPS模板

*图1


微机电系统加速度计和微机电陀罗仪用于提供角度和加速的精确测量数据,这些数据又会与GNSS数据结合,在GNSS信号被干扰或者失真时提供即时的定位修正。
通过记录车辆最后的位置,例如在一个多层或地下停车场的位置,然后在车辆重新启动的时候,能够立即导航。下图表示了在一个被高建筑物包围的一个区域中UDR的定位精度:


 
UDR航迹推算gPS模板

*图2


图2的测试结果显示出了GNSS和UDR两中方案之间的精度差距。UDR方案中,在实验车辆的挡风玻璃上安装了一个天线。在这次实验中,UDR方案的定位精度是仅仅使用GNSS的3倍。
 
UDR方案的另外一个重要的特点是,该方案能够提供高刷新频率的定位信息,或者是实时的高导航率结果(HNR,High Navigation Rate)。当仅仅依赖于GNSS信号时,位置的计算存在内部的长时间延迟。
大众市场上典型的使用GNSS的系统,其最大的刷新频率是10赫兹,每秒最多修正10次。在能够获得卫星信号的时候,这样的系统还能够在反映汽车所在的区域。但UDR就不一样了,它能够将刷新频率提高两倍。到20赫兹,极大地提高导航率。