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一提到导航系统,首先映入脑海的,往往是各大知名的手机地图APP(譬如高德地图、百度地图)。
这些APP会实时读取城市的道路拓扑图,利用GPS定位用户的位置,然后规划路线,引导用户驾驶。
那么无人驾驶出行在导航这一件事上,与人类的方式相同吗?
答案是二者既相同,又不同。
它们相同在有着一样的导航步骤:读取地图->定位汽车位置->产生最佳路线。
然而它们又有着根本上的区别:无人驾驶需要内容丰富的地图,更加精准的定位。
那么我们的无人车为何有如此需求呢?
若想知道这内在的原因,就必须先大体知道我们口中常提到的「定位」到底是什么。
一、全球定位系统
1.全球导航卫星系统
全球导航卫星系统(GNSS)是一套基于卫星的全球导航定位系统。
首先,作为导航定位系统,它能为用户提供可用范围内的地球表面或近地空间的任意位置的3维坐标和速度以及时间信息。
这就要求在可用范围内的任何时间、任何地点都能观测到4颗以上的卫星。
其次,全球导航卫星系统意味着全球范围的服务能力。
现在世界上能提供全球范围的导航定位服务的只有4个系统:中国北斗,美国GPS,俄罗斯GLONASS以及欧盟GALILEO。
全球导航卫星系统通常包含3部分:空间部分、地面监控部分以及用户部分。
空间部分的主体即导航卫星。
地面监控部分主要工作就是跟踪、监控导航卫星,搜集数据并对卫星发送一定的控制指令。
而用户部分,对于驾驶场景,就是车载的GPS信号接收器了。
GPS接收器在能同时接收到4颗卫星信号时,可以提供车辆本身的3维坐标。
不同的系统会给出不同坐标系下的3维坐标。
通常在导航卫星系统中,用的都是地心坐标系,也称地心地固坐标系。
地心坐标系是以地球质心作为原点的坐标系。
例如GPS采用的是WGS-84坐标系,而中国北斗采用BDCS坐标系,另外还有经常能听到的2000国家大地坐标系(CGCS2000)。
这些坐标系都是地心坐标系。
不同的坐标系之间会有一定的转换关系,可以互相转换,甚至在对精度要求不高的场景下可以直接替换使用。
例如GPS坐标系和北斗坐标系,在驾驶场景下完全可以互相代替。
两者在同一点的坐标差异小于0.105mm?。
https:baike.baiduitem地心空间直角坐标系6951145?fr=aladdin
2.GPS
我们以GPS为例,来具体说说全球导航卫星系统的定位原理。
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