定位（Location）是讓無人駕駛汽車知道自身確切位置的技術(shù)，這是一個(gè)有趣且富有挑戰(zhàn)的任務(wù)，對于無人駕駛汽車來說非常重要。

假設(shè)你在駕駛一輛車時(shí)徹底迷路了，你不知道自己實(shí)際在哪個(gè)地方。假設(shè)你有一張全球的高精度地圖，定位的任務(wù)就是確定你的汽車在這張高精度地圖上的位置。

在我們的日常生活中，通常使用手機(jī)的GPS來確定自己的位置。但GPS對于無人駕駛汽車來說不夠精確。大多時(shí)候，GPS的精度在1至3米之間，在一些情況下，比如被高樓、山脈圍繞或位于峽谷內(nèi)時(shí)，可能只有10米，甚至50米，這對于無人駕駛汽車來說太不精確了。因此 ，我們必須找到另一種方法來更準(zhǔn)確定位車輛在地圖上的位置。

最常用的方法是， 將汽車傳感器所看到的內(nèi)容與地圖上所顯示的內(nèi)容進(jìn)行比較。車輛傳感器可以測量車輛與靜態(tài)障礙物之間的距離，我們可以在車輛自身坐標(biāo)系中測量這些距離以及這些靜態(tài)障礙物的方向。

在車輛坐標(biāo)系中，汽車的前進(jìn)方向始終向前。當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時(shí)，坐標(biāo)系與汽車一起旋轉(zhuǎn)，以使車輛的前進(jìn)方向在坐標(biāo)系中繼續(xù)向前。隨著車輛轉(zhuǎn)彎，車輛自身的坐標(biāo)系必然與地圖坐標(biāo)系不一致。車輛坐標(biāo)系和地圖坐標(biāo)系可能取決于導(dǎo)航系統(tǒng)中的設(shè)置。

在地圖上也可能找到車輛傳感器所檢測到的地標(biāo)。為估計(jì)車輛在地圖上的位置，我們將傳感器的地標(biāo)觀測值與這些地標(biāo)在地圖上的位置進(jìn)行匹配。無人駕駛汽車軟系統(tǒng)必須將傳感器的測量值從車輛坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)系，反之亦然。執(zhí)行這類轉(zhuǎn)換是解決定位問題的關(guān)鍵步驟。

實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車定位有很多方法，接下來將探討幾種常見的定位方法，如GNSS RTK、慣性導(dǎo)航、LiDAR定位和視覺定位。

1. GNSS RTK

 如果在野外迷路，你會(huì)怎么做？假如你看到自己離一棵樹75米遠(yuǎn)，那么現(xiàn)在你比剛才更清楚自己可能處于什么位置。但你仍不知道自己的確切位置。

然后，你看到了一個(gè)離自己64米遠(yuǎn)的房子，你對自己的位置更確定了一步，即你位于兩個(gè)圓的其中一個(gè)交點(diǎn)上。

現(xiàn)在你又看到了第三個(gè)路標(biāo)，即離自己55遠(yuǎn)的路燈。通過這三個(gè)地標(biāo)，你終于可以確定自己的確切位置了。

如果你有一張精確的地圖，里面標(biāo)注了這些地標(biāo)的位置，你就可以利用上面的方法來確定自己的確切位置了，這就是三角測量法。

上面介紹了二維空間中的定位方法，那么如何在地球表面進(jìn)行三維定位呢？其實(shí)，我們可以利用衛(wèi)星，通過計(jì)算我們與衛(wèi)星之間的距離來實(shí)現(xiàn)定位，這就是GPS的工作原理。

GPS即全球定位系統(tǒng)，這是一種由美國開發(fā)，并在全球范圍內(nèi)運(yùn)營的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這類系統(tǒng)通用名稱為GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）。

GPS分為三個(gè)部分，第一部分是衛(wèi)星。在任何特定時(shí)間，大約有30顆GPS衛(wèi)星在外層空間運(yùn)行。它們各自距離地球表面約2萬公里。

該系統(tǒng)的第二部分由世界各地的控制站組成，控制站用于監(jiān)視和控制衛(wèi)星。其主要目的是讓系統(tǒng)保持運(yùn)行，并驗(yàn)證GPS廣播信號(hào)的精確度。

最后一部分是GPS接收器，其廣泛存在于手機(jī)、電腦、汽車、船只以及許多其他設(shè)備中。如果周圍沒有高樓等障礙物，并且天氣良好，那么無論你身在何處，GPS接收器每次應(yīng)至少檢測到四顆GPS衛(wèi)星。

GPS接收器實(shí)際并不直接測量你與衛(wèi)星之間的距離。它首先測量信號(hào)的傳輸時(shí)間，通過將這個(gè)傳輸時(shí)間乘以光速來計(jì)算衛(wèi)星的距離。由于光速非常之大，即使少量的時(shí)間誤偏差也會(huì)造成巨大的誤差。因此，每顆衛(wèi)星都配備了高精度的原子鐘。

為了進(jìn)一步減小誤差，還可以使用實(shí)時(shí)定位技術(shù)，即RTK。RTK需要在地面上建立幾個(gè)基站，每個(gè)基站都知道自己精確的“地面實(shí)際”位置。同時(shí)，每個(gè)基站也通過GPS測量自己的位置。基站的實(shí)際位置與GPS測量位置之間的偏差，就是GPS實(shí)際的測量誤差。

然后將這個(gè)誤差傳遞給其他GPS接收器，以供其調(diào)整自身的位置計(jì)算。采用RTK技術(shù)后，GPS可以將定位誤差限制在10厘米以內(nèi)。但是，當(dāng)存在高樓或其他障礙物時(shí)，仍可能阻擋GPS信號(hào)，從而降低定位精度。

GPS的另一個(gè)缺點(diǎn)在于它的更新頻率很低，大約為10Hz（每秒更新10次）。由于無人駕駛汽車在快速移動(dòng)，因此需要頻繁的更新位置信息，這時(shí)GPS就難以滿足使用要求了。