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

假設你在駕駛一輛車時徹底迷路了，你不知道自己實際在哪個地方。假設你有一張全球的高精度地圖，定位的任務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，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。

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

在地圖上也可能找到車輛傳感器所檢測到的地標。為估計車輛在地圖上的位置，我們將傳感器的地標觀測值與這些地標在地圖上的位置進行匹配。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系轉(zhuǎn)換為地圖坐標系，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、慣性導航、LiDAR定位和視覺定位。

1. GNSS RTK

 如果在野外迷路，你會怎么做？假如你看到自己離一棵樹75米遠，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，你看到了一個離自己64米遠的房子，你對自己的位置更確定了一步，即你位于兩個圓的其中一個交點上。

現(xiàn)在你又看到了第三個路標，即離自己55遠的路燈。通過這三個地標，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，里面標注了這些地標的位置，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行三維定位呢？其實，我們可以利用衛(wèi)星，通過計算我們與衛(wèi)星之間的距離來實現(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)運營的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，這類系統(tǒng)通用名稱為GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）。

GPS分為三個部分，第一部分是衛(wèi)星。在任何特定時間，大約有30顆GPS衛(wèi)星在外層空間運行。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)保持運行，并驗證GPS廣播信號的精確度。

最后一部分是GPS接收器，其廣泛存在于手機、電腦、汽車、船只以及許多其他設備中。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接收器每次應至少檢測到四顆GPS衛(wèi)星。

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

為了進一步減小誤差，還可以使用實時定位技術(shù)，即RTK。RTK需要在地面上建立幾個基站，每個基站都知道自己精確的“地面實際”位置。同時，每個基站也通過GPS測量自己的位置?；镜膶嶋H位置與GPS測量位置之間的偏差，就是GPS實際的測量誤差。

然后將這個誤差傳遞給其他GPS接收器，以供其調(diào)整自身的位置計算。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，當存在高樓或其他障礙物時，仍可能阻擋GPS信號，從而降低定位精度。

GPS的另一個缺點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，因此需要頻繁的更新位置信息，這時GPS就難以滿足使用要求了。