【導(dǎo)讀】眾所周知,GNSS解決方案在城市環(huán)境的使用頻率最高,但存在的困難也最多。最好的情況下,深度城市峽谷、下穿通道、隧道、人造天篷和室內(nèi)停車場(chǎng)只會(huì)短暫影響全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)質(zhì)量和定位精度。
眾所周知,GNSS解決方案在城市環(huán)境的使用頻率最高,但存在的困難也最多。
最好的情況下,深度城市峽谷、下穿通道、隧道、人造天篷和室內(nèi)停車場(chǎng)只會(huì)短暫影響全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)質(zhì)量和定位精度。
而最壞的情況是,這類環(huán)境會(huì)導(dǎo)致定位服務(wù)完全中斷,對(duì)于依賴精準(zhǔn)定位來(lái)追蹤車隊(duì)、精簡(jiǎn)運(yùn)維和管理賬務(wù)的企業(yè)而言,這會(huì)產(chǎn)生極為不利的影響。
目前,市面上已有可同時(shí)接收多個(gè)星座衛(wèi)星信號(hào)的GNSS接收機(jī),在部分遮擋的環(huán)境中,通過(guò)增加衛(wèi)星接收數(shù)量,提高定位精準(zhǔn)性及穩(wěn)定性,從而減少環(huán)境因素對(duì)定位性能的影響。
然而,這雖然可以提高在城市峽谷中定位成功的概率,但對(duì)于減少多徑效應(yīng)造成的定位誤差幫助甚少。
雙頻GNSS技術(shù)的目標(biāo)是追蹤L5頻段中的高碼率信號(hào),從而減輕多徑效應(yīng)。
當(dāng)前市面上的多頻段定位解決方案也許能夠提升城市環(huán)境中的定位性能,但并非所有客戶和終端用戶都感知到了這些優(yōu)勢(shì),由此可見(jiàn),上文所述的城市環(huán)境定位挑戰(zhàn)仍未得到解決。
1. 慣性傳感技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)
慣性導(dǎo)航解決方案利用GNSS接收機(jī)模塊內(nèi)置的慣性傳感器,以及車輛輪速脈沖傳感器數(shù)據(jù)(如果可用),在典型的城市環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了更高的定位精度。
慣性導(dǎo)航解決方案將慣性傳感器數(shù)據(jù)與考慮了車輛各種運(yùn)動(dòng)可能性的動(dòng)態(tài)模型相結(jié)合,消除了多徑效應(yīng)或復(fù)雜信號(hào)環(huán)境導(dǎo)致的位置估計(jì)誤差。
但除此之外,慣性導(dǎo)航還有更多優(yōu)勢(shì)。就車隊(duì)管理解決方案而言,慣性導(dǎo)航的價(jià)值體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。
1)彌補(bǔ)信號(hào)中斷
較弱的GNSS信號(hào)無(wú)法穿過(guò)建筑結(jié)構(gòu)。因此,室內(nèi)停車場(chǎng)、隧道乃至下穿通道經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致GNSS服務(wù)徹底中斷。即使在GNSS信號(hào)丟失的情況下,基于IMU的慣性定位也會(huì)繼續(xù)運(yùn)行,提供位置信息的互補(bǔ)來(lái)源,填補(bǔ)衛(wèi)星信號(hào)可用性的缺口。
2)增強(qiáng)應(yīng)對(duì)干擾和欺騙的能力
除了提高定位服務(wù)的覆蓋范圍,慣性導(dǎo)航解決方案所采用的慣性傳感器還能增強(qiáng)應(yīng)對(duì)干擾和欺騙的能力,更好地應(yīng)對(duì)GNSS接收機(jī)最常遭遇的篡改威脅。例如,黑客可能使用高強(qiáng)度射頻噪聲來(lái)干擾接收機(jī)的運(yùn)行。
另外,黑客還可能使用偽造的GNSS信號(hào)欺騙接收機(jī),誘使接收機(jī)報(bào)告錯(cuò)誤的定位信息。在此類情況下,如果信號(hào)受到干擾,或信號(hào)被偽造而導(dǎo)致GNSS和IMU輸出存在差異,慣性傳感器可以提供重要的信息數(shù)據(jù),從而繼續(xù)維持定位服務(wù)。
3)應(yīng)對(duì)GNSS信號(hào)質(zhì)量短暫下降
無(wú)論是附近的蜂窩通信調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生的射頻干擾,或是樹(shù)木和建筑等形成的物理阻隔,都會(huì)造成衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量下降,GNSS接收機(jī)經(jīng)常要面對(duì)這類問(wèn)題。在暫時(shí)信號(hào)質(zhì)量弱的情況下,可以使用基于慣性傳感器的定位來(lái)控制GNSS接收機(jī)的位置估計(jì),確保定位的準(zhǔn)確度。
4)提供車輛保險(xiǎn)所需的重要數(shù)據(jù)
除了定位功能本身,慣性導(dǎo)航解決方案還可以提供重要的原始數(shù)據(jù),車隊(duì)管理者和車輛保險(xiǎn)公司可以從這些數(shù)據(jù)中獲取信息,包括使用“移動(dòng)時(shí)喚醒”功能進(jìn)行盜竊檢測(cè),或檢測(cè)停放的車輛遭受的輕微碰撞,幫助保險(xiǎn)公司降低不合理索賠引起的開(kāi)支。
此外,慣性導(dǎo)航還可用于評(píng)估駕駛員的行為,可根據(jù)對(duì)駕駛員駕駛行為的評(píng)估,設(shè)定保險(xiǎn)費(fèi)用。
2. 互補(bǔ)性而非競(jìng)爭(zhēng)性解決方案
至此我們應(yīng)該清楚,雙頻GNSS與慣性導(dǎo)航解決方案各有優(yōu)勢(shì),互為補(bǔ)充,將二者進(jìn)行比較并無(wú)實(shí)質(zhì)意義。
當(dāng)前的雙頻定位解決方案雖然易于實(shí)施(只需雙頻GNSS接收機(jī)和天線),但只能小幅降低多徑效應(yīng)的影響。慣性導(dǎo)航技術(shù)在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,可以改善城市區(qū)域的定位精度,同時(shí)將定位服務(wù)擴(kuò)展到GNSS信號(hào)無(wú)法覆蓋的區(qū)域,增強(qiáng)應(yīng)對(duì)干擾和欺騙的能力。
最終,市面上的定位解決方案將日趨成熟,具有更強(qiáng)的定位性能并且能夠擴(kuò)展到日益復(fù)雜多樣的環(huán)境中。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,多頻段GNSS和慣性導(dǎo)航無(wú)疑將會(huì)逐漸融合,從而進(jìn)一步提高城市GNSS定位的可靠性。
在閱讀本文的同時(shí),不妨進(jìn)一步了解u-blox NEO-M9V 接收機(jī)(點(diǎn)擊下劃線處了解更多內(nèi)容),這是u-blox推出的新款GNSS模塊,提供無(wú)約束慣導(dǎo)和車載慣性導(dǎo)航(UDR和ADR),在設(shè)計(jì)時(shí)專門考慮了車隊(duì)管理和微出行應(yīng)用的需求。
該模塊還有專用評(píng)估套件EVK-M9DR,可用于測(cè)試模塊的功能,充分挖掘其性能潛力。
(來(lái)源:ublox)
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