1、導航定位系統(tǒng)概述

智能網(wǎng)聯(lián)汽車或無人駕駛汽車的導航定位通過全球定位系統(tǒng)（GPS）、北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)（BDS）、慣性導航系統(tǒng)、激光雷達等，獲取車輛的位置和航向信息。

按照定位的方式，定位可分為絕對定位、相對定位和組合定位。

導航定位分類形式

目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定位技術主要有全球定位系統(tǒng)（GPS）、差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）、北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)（BDS）、慣性導航系統(tǒng)（INS）以及激光雷達定位等。

智能導航定位技術

全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）包括美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、中國的北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)（BDS）、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及歐洲空間局的伽利略（GALILEO）。

全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)

全球四大導航系統(tǒng)參數(shù)比較（來源網(wǎng)絡）

2、全球定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)（GPS）是由美國國防部建設的基于衛(wèi)星的無線電導航定位系統(tǒng)，它能連續(xù)為世界各地的陸?？沼脩籼峁┚_的位置、速度和時間信息，其最大優(yōu)勢是覆蓋全球，全天候工作，可以為高動態(tài)、高精度平臺服務。GPS由衛(wèi)星、控制站和接收器三大部分組成。

GPS系統(tǒng)組成示意圖（來源網(wǎng)絡）

GPS特點

3、差分全球定位系統(tǒng)

差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）是在GPS的基礎上利用差分技術使用戶能夠從GPS系統(tǒng)中獲得更高的精度。DGPS系統(tǒng)由基準站、數(shù)據(jù)傳輸設備和移動站組成。為了提高GPS定位精度，可以采用差分全球定位系統(tǒng)（DGPS)進行車輛的定位。

差分全球定位系統(tǒng)（DGPS)組成

4、 GPS/DR組合導航定位系統(tǒng)

車輛航位推算（DR）方法是一種常用的自主式車輛定位技術。DR是利用載體上某一時刻的位置，根據(jù)航向和速度信息，推算得到當前時刻的位置，航位推算的誤差隨距離和時間積累，不能長期單獨使用，可以借助于GPS系統(tǒng)對其定位誤差進行補償。

GPS/DR組合導航定位系統(tǒng)由GPS以及電子羅盤、里程計和導航計算機等組成。

GPS/DR組合導航定位系統(tǒng)（來源《智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論》）

GPS/DR組合導航定位系統(tǒng)是一種相對低成本的導航系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上進行GPS/DR數(shù)據(jù)融合，可以實現(xiàn)較高精度的導航定位。

實現(xiàn)GPS/DR組合定位的關鍵在于如何將兩者的數(shù)據(jù)融合，關于GPS/DR組合的數(shù)據(jù)融合方法很多，最常見的就是卡爾曼濾波方法，就是將GPS和DR的定位信息綜合用于定位求解，通過卡爾曼濾波來補償修正DR系統(tǒng)的狀態(tài)，同時濾波之后的輸出又能夠為DR系統(tǒng)提供較為準確的初始位置和航向角。

5、北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)（BDS）是由中國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，是繼美國的GPS、俄羅斯的GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。

北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)具有以下幾大特點：

6、慣性導航系統(tǒng)

慣性導航系統(tǒng)（INS）是一種利用慣性傳感器測量載體的角速度信息，并結合給定的初始條件實時推算速度、位置、姿態(tài)等參數(shù)的自主式導航系統(tǒng)。慣性導航系統(tǒng)一般采用加速度傳感器和陀螺儀傳感器來測量載體參數(shù)。慣性導航系統(tǒng)主要有兩個作用

①填補GPS空缺：一個是在GPS信號丟失或很弱的情況下，暫時填補GPS留下的空缺，用積分法取得最接近真實的三維高精度定位。即便是北斗加GPS加GLONASS，衛(wèi)星導航信號還是有很多無法覆蓋的地方，所以無人駕駛汽車必須配備慣性導航系統(tǒng)。

②配合激光雷達：GPS+IMU為激光雷達的空間位置和脈沖發(fā)射姿態(tài)提供高精度定位，建立激光雷達云點的三維坐標系。

慣性導航系統(tǒng)在汽車上的應用

慣性導航的特點如下：

慣性導航系統(tǒng)特點

1、通信基站定位

基站作為移動通信網(wǎng)絡不可缺少的網(wǎng)元，是移動終端與移動網(wǎng)絡之間交互的重要組成部分。常用的無線定位技術包括到達角（AOA）定位法、到達時間（TOA）定位法、到達時間差（TDOA）定位法等。

①AOA

AOA定位方法也稱方位測量定位方法，是由兩個或多個基站接收到移動臺的角度信息，然后對其計算移動臺的位置。其原理如下圖所示：

AOA定位原理

②TOA

TOA是基于時間的定位方法，稱為圓周定位。它通過測量兩點間電波傳播時間來計算移動臺的位置。

TOA定位原理（來源《智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論》

③TDOA

TDOA定位也稱雙曲線定位，它是利用移動臺到達不同基站的時間不同，獲取到達各個基站的時間差，從而計算求解。TDOA定位法是目前各種蜂窩網(wǎng)絡中主要采用的定位方法。

TDOA原理示意圖

2、高精度地圖

高精度地圖是指高精度、精細化定義的地圖，其精度需要達到厘米級才能夠區(qū)分各個車道。

高精度地圖示意圖

高精度地圖包含的道路交通信息很豐富，可分為基礎信息層、道路信息層、周圍環(huán)境信息層和其他信息層，各層所包含的信息見表

道路交通信息（來源《智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論》）

導航地圖和高精度地圖的區(qū)別：

跟駕駛員的駕駛過程一樣，自動駕駛需要經(jīng)過感知、高精定位、決策、控制四個步驟。而在自動駕駛過程中，高精度地圖起到了高精度定位、輔助環(huán)境感知、規(guī)劃與決策等作用。

自動駕駛中高精度地圖的作用

總而言之，智能網(wǎng)聯(lián)汽車導航定位系統(tǒng)是一種先進的車輛導航技術，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（如GPS）和車輛間通信技術，實現(xiàn)了高精度的位置定位和實時導航功能，不僅可以提供準確的路線指導，還能根據(jù)交通情況和車輛狀態(tài)進行智能路線優(yōu)化，以提高駕駛安全和效率，為駕駛者提供便利和舒適的出行體驗。