V2X定位 GNSS系列定位方法小結

2021-10-12 07:33:31 字數 2683 閱讀 8028

定位對v2x來說是非常重要的乙個環節,是否能有效的定位,定位的精確度如何,會對v2x場景演算法的設計和軟體開發造成巨大影響。最近在工作中也剛好在負責location模組的開發,順便整理了v2x中常用的定位方式和定位方法,本文主要介紹v2x中常用的各類定位及其使用場景,分享一些我在工作中比較感興趣的東西,並不對其定位原理做過多的贅述。

gnss

說起gnss,這可是我們車載定位的老朋友啦。目前國內採用的比較多的gnss方案是gps和北斗。

gnss定位原理

在實際的定位應用中,對於程式設計師來說,乙個函式可以解決很多問題,

比如,乙個getlocation();

我想強調的一點是:gnss完成定位至少4顆可見衛星(衛星越多,gnss置信度越高)。一般按常理來講,我們在空間中確定乙個點的位置只要三個座標就可以啦,但是為什麼gnss一定要4顆呢?

由於是由di(i=1,2,3,4)=c(光速)*ti計算出來的,由於光速的數量級比較大,因此任何乙個微小的時間誤差,都有可能會造成失之毫釐差之千里的結果。所以在gnss 衛星裡,用銫原子鐘來計時。但是由於成本原因不可能將每乙個gnss終端都用乙個銫原子鐘,所以在gnss系統裡除了使用者三維座標的x,y,z外,還要引進一顆衛星用於時間校準。

也正是因為gnss的這個特點,gnss在v2x中除了定位以外,還有乙個特別的用途——時鐘同步。hv(host vehicle,主車)與rv(remote vehicle)之間的資訊傳送也通過gnss來進行乙個時鐘的同步。這樣就可以保證我的1點和你的1點是同乙個1點啦!

總的來說,gnss精度尚可,大概可達到公尺級,使用方便,被廣泛採用。

但單純的gnss也存在很多的問題,比如存在靜態漂移,比如精度只有公尺級(無法檢測出車道線甚至更高精度的定位資訊),必須要看的到4顆衛星才能完成定位,冷啟動時間過長(gnss冷啟動時間大概在兩分多鐘)等等問題。因此,融合定位就顯得非常有必要啦!

2.基站定位(lbs)

當你深處隧道,深山,以及一些地下空間時,gnss難免會因為建築物和岩石等的遮擋而失去作用,這個時候基站定位可以做些彌補。

總覺得這個圖和上面的gnss有蜜汁相似

基站定位是計算車載終端到基站的位置來進行定位,通過運營商網路獲取移動終端的位置資訊。(經緯度座標等)

基站定位的精度取決於當地基站的密度,城市大概50-100公尺,城郊100-300公尺,鄉村大概200-2000公尺,偏遠地區基站越少,所獲得的定位精度也就也越差。

所以基站定位精度不高,即使在城市範圍內幾十公尺的定位精度也遠遠無法滿足v2x的場景需求,大概它唯一的好處就是gnss失效的時候可以勉強的拿來應付一下。因此在v2x中不算是一種常用的定位方法。

3. a-gps

a-gps(assisted gps)即輔助gps技術。

a-gps是gnss定位系列的乙個補充,它最主要的應用在於解決gps冷啟動時間過長的這個問題,它可以將gnss的首次定位時間(ttff)縮短至18-30秒。在t-box和v2x中,很多廠商都有這樣的需求和應用。

在a-gps結合了基站和gnss兩者的長處,在a-gps系統中,a-gps伺服器可以根據車載移動終端當前所在的小區和基站(蜂窩網路裡的小區),確定正在其小區上空的gps衛星,這樣可以先確定乙個大概的位置。然後根據這個大概的位置迅速的去尋找和捕獲衛星,並將這些資訊提供給車載移動終端。

具體的定位流程如下:

1.首先終端接收機把本身的位置資訊傳送給a-gps位置伺服器

3.終端接收機根據位置伺服器傳輸的資訊,很快的捕捉到衛星,並可以接收gps原始訊號,進行解調。計算接收機到衛星的偽距。

4.最後通過網路側計算或者終端側計算算出終端的具體位置。

a-gps傳說中是由兩種計算方式的,一種是在網路側(基站側),另一種是在終端側。

1.msb: 定位計算由終端接收機完成,優點網路負擔比較小,延時短,適合短時間的定位

2.msa:定位計算由移動基站網路完成,然後再傳送給終端接收機完成,優點對終端要求比較低,延時比較大,不適合高速行駛使用。

目前我看的a-gps還都是放在終端進行定位計算的。不過至今為止我還有一點不明白的是,基站側是怎麼進行定位計算的呢?這算是邊緣計算嗎?基站真的是支援這個服務嗎?會不會有不支援的呢?

希望這些問題在以後的工作中能慢慢的找到答案吧!

總結:a-gps主要解決的問題就是冷啟動時間過長。

4. rtk

其實說起rtk,我的第一反應就是千尋。

rtk屬於是所有gnss系列定位方式裡精度最高的了,據說可以達到厘公尺級的定位資訊,可以準確識別出車道線的變更,幾乎解決了v2x中最大的問題,但是它也是有缺點的就是,它有點貴。從成本控制的角度來講,有些低配版的產品是不會考慮這種高精定位的方式的。

rtk主要分為四大組成部分:固定不動基準站部分,負責資料處理的控制中心部分,負責資料通訊的線路部分,接收資訊的使用者部分。

rtk實現精準定位的過程大概如下:

首先確定基準站的個數和設定的位置,再以設定的基準站作為資料處理的基礎來計算定位的準確度。

將誤差改進資料傳送給系統

使用者部分對得到的定位資訊進行實時的誤差更正,並獲得準確的定位資訊

rtk中也使用了差分gps技術,使用雙頻的gps接收機,通過同步觀測法來實現精準的定位和校驗。

總結:對於rtk來說,它的優點和缺點都很明顯。貴,但是有用。

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