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在自動(dòng)行駛過程中，定位或者導(dǎo)航負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)提供載體的運(yùn)動(dòng)信息，包括載體的：位置、速度、姿態(tài)、加速度、角速度等信息。

自動(dòng)駕駛對(duì)定位系統(tǒng)有以下要求：

1、高精度：達(dá)到厘米級(jí)。

2、高可用性：保持它的穩(wěn)定性，自動(dòng)駕駛測(cè)試已經(jīng)從封閉的場(chǎng)景轉(zhuǎn)移到更開放的場(chǎng)景，這要求我們定位系統(tǒng)能處理更多更復(fù)雜的情況。

3、高可靠性：整個(gè)定位的輸出是感知，規(guī)劃與控制的輸入，如果定位系統(tǒng)出現(xiàn)偏差將會(huì)導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果。

4、自主完好性檢測(cè)：因?yàn)槲覀兿到y(tǒng)的可靠性只能做到非常接近100%，但是難以達(dá)到真正的100%，這要求我們?cè)跊]有辦法提供準(zhǔn)確的輸出的時(shí)候，能及時(shí)的警告用戶，采取措施，避免發(fā)生事故。

目前自動(dòng)駕駛常用的慣性測(cè)量單元IMU按照精度可以分為兩類：一種是基于光纖陀螺FOG的IMU，它的特點(diǎn)是精度高，但同時(shí)成本也高，一般應(yīng)用于精度要求較高的地圖采集車輛。第二種是基于MEMS器件的IMU，它的特點(diǎn)是體積小，成本低，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是誤差大，如果把它應(yīng)用在自動(dòng)駕駛測(cè)試車輛中，需經(jīng)過比較復(fù)雜的處理。

慣性測(cè)量傳感器可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體的姿態(tài)參數(shù)（橫滾角、俯仰角、角速度、加速度）。采用高可靠性的MEMS加速度計(jì)和陀螺儀，通過算法保證測(cè)量精度，通過非線性補(bǔ)償、正交補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償和漂移補(bǔ)償?shù)榷喾N補(bǔ)償，適用于運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)狀態(tài)下的慣性姿態(tài)測(cè)量。

為了有IMU輸出的原始數(shù)據(jù)得到導(dǎo)航定位輸出，需要進(jìn)行捷聯(lián)慣性導(dǎo)航（SINS）解算，包括這樣的幾個(gè)模塊：

1、陀螺輸出角速度信息積分得到姿態(tài)

2、采用姿態(tài)信息對(duì)加速度計(jì)輸出的比力做轉(zhuǎn)換，由載體坐標(biāo)系到導(dǎo)航坐標(biāo)系

3、重力計(jì)算，有害加速度，地球自轉(zhuǎn)角速度等補(bǔ)償

4、加速度信息積分得到速度與位置

由于積分過程的存在，造成輸出誤差隨著工作時(shí)間發(fā)生積累。

而全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航是基于測(cè)定的絕對(duì)定位方案，誤差不會(huì)隨著工作時(shí)間以及載體運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化。目前全球衛(wèi)星導(dǎo)航的一個(gè)顯著的特點(diǎn)是由單頻單系統(tǒng)向多頻多系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，比如北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在極大的程度上提高了我們導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性與可用性。另外一個(gè)顯著的特點(diǎn)是精密定位，在民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，尤其是基于載波相位動(dòng)態(tài)差分的RTK技術(shù)在無人機(jī)，精密農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得的了普遍的應(yīng)用。

目前的導(dǎo)航定位優(yōu)化方法，還是基于傳統(tǒng)得卡爾曼濾波器，其優(yōu)化的一個(gè)指標(biāo)是使?fàn)顟B(tài)方差達(dá)到最小。在建立Kalman Filter模型的時(shí)候，首先要選擇狀態(tài)變量，目前還是基于導(dǎo)航參數(shù)誤差+車載的傳感器誤差，作為狀態(tài)估計(jì)。然后狀態(tài)方程通過一步預(yù)測(cè)和量測(cè)更新，實(shí)現(xiàn)在時(shí)間域的遞推。

標(biāo)簽： 高精度慣性導(dǎo)航