第4章 智能网联汽车导航定位技术.pptx

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1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 1 页第第4章章 智能网联汽车导航定位技术智能网联汽车导航定位技术4.1 导航定位简介导航定位简介4.2 卫星定位技术卫星定位技术4.3 惯性导航与航位推算技术惯性导航与航位推算技术4.4 通信基站定位技术通信基站定位技术4.5 即时定位与地图构建（即时定位与地图构建（SLAM）技术）技术4.6 电子地图技术电子地图技术4.7 路径规划技术路径规划技术规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTI

2、TUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 2 页第第4章章 智能网联汽车导航定位技术智能网联汽车导航定位技术规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 3 页4.1 导航定位简介导航定位简介定义定义导导航航定定位位是是利利用用电电、磁磁、光光、力力学学等等科科学学原原理理与与方方法法，通通过过测测量量与与运运动动物物体体每每时时每每刻刻位位置置有有关关的的参参数数，

3、从从而而实实现现对对运运动动物物体体定定位位，并并正正确确地地从从出出发发点点沿沿着着预定的路线，安全、准确、经济地引导到目的预定的路线，安全、准确、经济地引导到目的地地定定位位是是导导航航的的第第一一步步，导导航航是是定定位位的的一一个个连连续续过过程程，导导航航涉涉及及路路径径规规划划和和决决策策引引导导。所所以以，定定位位是是导导航航的关键，核心指标就是定位精度。的关键，核心指标就是定位精度。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 4 页4.

4、1.1 导航定位的定义导航定位的定义智智能能网网联联汽汽车车的的导导航航定定位位通通过过全全球球卫卫星星定定位位系系统统（GPS）、北北斗斗卫卫星星导导航航定定位位系系统统（BDS）、惯惯性性导导航航系系统统、视视觉觉SLAM、激激光光雷雷达达SLAM等等，获获取取车辆的位置和航向信息。车辆的位置和航向信息。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.1.1 导航定位的定义导航定位的定义美国的美国的全球定位系统（全球定位系统（GPS）、）、中国的中国的北

5、斗卫星导航定位系北斗卫星导航定位系统（统（BDS）、俄罗斯的、俄罗斯的格洛纳斯（格洛纳斯（GLONASS）卫星定位系）卫星定位系统统以及欧洲空间局的以及欧洲空间局的伽利略（伽利略（GALILEO）卫星定位系统）卫星定位系统2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 6 页4.1.1 导航定位的定义导航定位的定义绝绝对对定定位位：是是指指通通过过GPS或或BDS实实现现，采采用用双双天天线线，通通过过卫卫星获得车辆在地球上的绝对位置和航向

6、信息星获得车辆在地球上的绝对位置和航向信息相相对对定定位位：是是指指根根据据车车辆辆的的初初始始位位姿姿，通通过过惯惯性性导导航航获获得得车车辆辆的的加加速速度度和和角角加加速速度度信信息息，将将其其对对时时间间进进行行积积分分，得得到到相相对初始位姿的当前位姿信息对初始位姿的当前位姿信息组组合合定定位位：是是将将绝绝对对定定位位和和相相对对定定位位进进行行结结合合，以以弥弥补补单单一一定位方式的不足定位方式的不足规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院

7、 第 7 页4.1.1 导航定位的定义导航定位的定义L1、L2级，仅需要实现级，仅需要实现ADAS，导航级精度导航级精度即可即可L3L5级，实现自动驾驶，需要级，实现自动驾驶，需要厘米级精度厘米级精度导航导航智智能能网网联联汽汽车车的的导导航航定定位位技技术术主主要要有有全全球球卫卫星星定定位位系系统统（GPS）、北北斗斗卫卫星星导导航航定定位位系系统统（BDS）、惯惯性性导导航航系系统统（INS）、通通信信基基站站定定位位、视视觉觉SLAM定位、激光定位、激光SLAM定位和高精度地图定位定位和高精度地图定位等等规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECH

8、NOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 8 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法导航定位的方法主要有全球定位系统（导航定位的方法主要有全球定位系统（GPS）、差）、差分全球定位系统（分全球定位系统（DGPS）、北斗卫星导航系统）、北斗卫星导航系统（BDS）、惯性导航系统（）、惯性导航系统（INS）、航迹推算）、航迹推算（DR）技术、视觉传感器定位、激光雷达定位以）技术、视觉传感器定位、激光雷达定位以及组合导航等。及组合导航等。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSC

9、HOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 9 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法1全球定位系统全球定位系统全全球球定定位位系系统统（GPS）是是一一种种以以空空中中卫卫星星为为基基础础的的高高精精度度无无线线电电导导航航的的定定位位系系统统，是是一一种种绝绝对对位位姿姿估估计计方方法法。该该方方法法通通过过GPS来来进进行行车车辆辆定定位位。基基于于GPS的的定定位位方方法法优优点点在在于于可可全全天天候候连连续续定定位位，且且适适用用于于全全局局定定位位；缺缺点点在在于于受受环环境境影影响响较较大大，高高楼楼、树树木木、隧隧道道等等都都

10、会会屏屏蔽蔽GPS信信号号，而而且且GPS定定位位精度低，更新周期长，远远不能满足自动驾驶的需求。精度低，更新周期长，远远不能满足自动驾驶的需求。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 10 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法2差分全球定位系统差分全球定位系统差差分分全全球球定定位位系系统统（DGPS）是是在在GPS的的基基础础上上利利用用差差分分技技术术使使用用户户能能够够从从GPS系系统统中中获获得得更更高高的的精精度度。其其基基本本原

11、原理理就就是是车车辆辆在在行行驶驶过过程程中中用用GPS作作为为基基准准，在在GPS更更新新的的时时候候，通通过过差差分分辅辅助助，完完成成车车辆厘米级的精确定位。辆厘米级的精确定位。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 11 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法3北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统（北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的）是中国自行研制的全球全球卫星导航系统卫星导航系统，目前在汽车领域还没有大面积推广，目

12、前在汽车领域还没有大面积推广应用，但在国家制订的智能汽车发展规划中，已明应用，但在国家制订的智能汽车发展规划中，已明确提出要大力推广北斗卫星导位系统在智能网联汽确提出要大力推广北斗卫星导位系统在智能网联汽车和无人驾驶汽车中的应用。车和无人驾驶汽车中的应用。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 12 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法4惯性导航系统惯性导航系统惯惯性性导导航航系系统统（INS）由由陀陀螺螺仪仪、加加速速度度传传感感器器及及软

13、软件件构构成成，通通过过测测量量运运动动载载体体的的角角速速度度和和加加速速度度数数据据，并并将将这这些些数数据据对对时时间间进进行行积积分分运运算算，从从而而得得到到运运动动载载体体的的速速度度、位位置置和和姿姿态态。汽汽车车在在驶驶入入深深山山隧隧道道时时，汽汽车车上上安安装装的的惯惯性性导导航航系系统统的的定定位位导导航航作作用用会非常显著。会非常显著。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 13 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法5

14、.航迹推算技术航迹推算技术航航迹迹推推算算（DR）技技术术是是利利用用载载体体上上一一时时刻刻的的位位置置，结结合合无无人人驾驾驶驶汽汽车车的的航航向向、速速度度等等信信息息，推推算算出出当当前前时时刻刻的的位位置置。DR导导航航是是一一种种自自主主式式导导航航，一一般般不不会会受受到到外外界界环环境境的的干干扰扰，由由于于其其定定位位误误差差会会随随着着时时间间增增长长而而累累计计，不不能能长长时时间间独独立立工工作作，一一般般用用来来辅助其他导航。辅助其他导航。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBI

15、LE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 14 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法6.视觉传感器定位视觉传感器定位视视觉觉传传感感器器提提供供了了丰丰富富的的颜颜色色和和图图像像信信息息，处处理理这这些些信信息息正正是是深深度度学学习习技技术术的的强强项项。通通过过深深度度学学习习模模型型识识别别车车道道线线、道道路路上上文文字字、停停止止线线等等固固定定的的标标识识，并并与与高高精精度度地地图图数数据据进进行行对对比比，从从而而获获取取车车辆辆的的当当前前位位置置。它它的的优优势势在在于于成成本本低低；缺缺点点在在于于精精度度低低，误误差差大大，并并且且在在强强光光、

16、逆逆光光、黑黑夜夜场场景景下下的的效果不好。效果不好。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 15 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法7激光雷达定位激光雷达定位事事先先通通过过采采集集车车采采取取道道路路的的3D点点云云地地图图数数据据，在在智智能能网网联联汽汽车车行行驶驶过过程程中中实实时时利利用用激激光光雷雷达达采采集集点点云云数数据据，并并与与事事先先采采集集的的点点云云数数据据进进行行比比较较，从从而而获获取取当当前前的的车车辆辆位

17、位置置。它它的的优优势势在在于于探探测测精精度度高高，探探测测距距离离远远，对对GPS的的初初值值依依赖赖度度低低，在在没没有有GPS信信号号的的场场景景下下也也能能实实现现精精准准的的车车辆辆定定位位。缺缺点点在在于成本高，并且基于点云的地图数据时效性差，维护成本高。于成本高，并且基于点云的地图数据时效性差，维护成本高。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 16 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法8.组合定位组合定位高高精精度度定定位位

18、是是无无人人驾驾驶驶汽汽车车的的核核心心关关键键技技术术。所所谓谓高高精精度度是是指指定定位位精精度度要要达达到到厘厘米米级级，上上述述任任何何一一种种定定位位方方法法很很难难满满足足要求，因此，无人驾驶汽车必须使用组合定位。要求，因此，无人驾驶汽车必须使用组合定位。百百度度Apollo系系统统使使用用了了GNSS、激激光光雷雷达达、IMU（惯惯性性测测量量单单元元）等等多多种种传传感感器器融融合合加加上上一一个个误误差差状状态态卡卡尔尔曼曼滤滤波波器器，使使定定位位精精度度可可以以达达到到510cm，且且具具备备高高可可靠靠性性和和鲁鲁棒棒性性，市区允许最高时速超过市区允许最高时速超过60k

19、m/h。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 17 页4.1.2 导航定位的方法导航定位的方法德国博世公司发布了一套自动驾驶精准定位解决方德国博世公司发布了一套自动驾驶精准定位解决方案，案，这套这套系统将采用厘米级定位技术，让自动驾驶更加安全。系统将采用厘米级定位技术，让自动驾驶更加安全。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽

20、车工程学院汽车工程学院 第 18 页4.1.3 导航定位的精度要求导航定位的精度要求规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 19 页4.1.3 导航定位的精度要求导航定位的精度要求规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 20 页4.1.3 导航定位的精度要求导航定位的精度要求规格严格 功夫到家（威海）（

21、威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2 卫星定位技术卫星定位技术全全球球卫卫星星定定位位系系统统（GPS）是是由由美美国国国国防防部部建建设设的的基基于于卫卫星星的的无无线线电电导导航航定定位位系系统统。它它能能连连续续为为世世界界各各地地的的陆陆海海空空用用户户提提供供精精确确的的位位置置、速速度度和和时时间间信信息息，最最大大优优势势是是覆覆盖盖全全球球，全全天天候候工工作作，可可以以为为高高动动态态、高高精度平台服务，目前得到普遍应用精度平台服务，目前得到普遍应用20

22、23/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统组成组成卫星卫星：大约有大约有30颗颗GPS卫星卫星、约、约2万千米万千米在太空运行在太空运行地地面面监监控控设设备备：分分散散在在世世界界各各地地，用用于于监监视视和和控控制制卫卫星星，其其主主要目的是让系统保持运行，并验证要目的是让系统保持运行，并验证GPS广播信号的精确度广播信号的精确度GPS用户用户：由由GPS接收机和接收机和GPS数据处理软件组成。数

23、据处理软件组成。2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统工作原理工作原理GPS定定位位时时要要求求接接收收机机至至少少观观测测到到4颗颗卫卫星星的的距距离离观观测测值值才才能能同时确定出用户所在同时确定出用户所在空间位置空间位置及接收机及接收机时钟差时钟差2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMO

24、BILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统特点特点（1）全全球球全全天天候候定定位位：因因为为GPS卫卫星星数数目目较较多多，且且分分布布均均匀匀，保保证证了了地地球球上上任任何何地地方方任任何何时时间间至至少少可可以以同同时时观观测测到到4颗颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续导航定位服务卫星，确保实现全球全天候连续导航定位服务（2）覆覆盖盖范范围围广广：能能够够覆覆盖盖全全球球98%的的范范围围，可可满满足足位位于于全全球球各各地地或或近近地地空空间间的的军军事事用用户户连连续续精精确确地地确确定定三三维维位位置置、三三维维运动状态

25、和时间的需要运动状态和时间的需要（3）定定位位精精度度高高：GPS相相对对定定位位精精度度在在50km以以内内可可达达610m，100500km可达可达710m，1000km可达可达910m2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统特点特点（4）观观测测时时间间短短：20km以以内内的的相相对对静静态态定定位位仅仅需需1520min；快快速速静静态态相相对对定定位位测测量量时时，当当每每个个流流动

26、动站站与与基基准准站站相相距距15km以以内内时时，流流动动站站观观测测时时间间只只需需12min；采采取取实实时时动动态态定定位位模模式式时，每站观测仅需几秒钟时，每站观测仅需几秒钟（5）全全球球统统一一的的三三维维地地心心坐坐标标：同同时时精精确确测测定定测测站站平平面面位位置置和大地高程和大地高程（6）测测站站之之间间无无需需通通视视：只只要要求求测测站站上上空空开开阔阔，可可省省去去经经典典测量中的传算点、过渡点等的测量工作测量中的传算点、过渡点等的测量工作2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF

27、AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统作用作用（1）车辆定位功能）车辆定位功能。（2）车跟车跟踪功能踪功能。（3）提供出行路线规划和导航功能）提供出行路线规划和导航功能。（4）信息查询功能）信息查询功能。（5）话务指挥功能）话务指挥功能。（6）紧急援助功能。）紧急援助功能。2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统作用作用2

28、023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统作用作用2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.1 全球卫星定位系统全球卫星定位系统作用作用2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNO

29、LOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.2 差分全球定位系统差分全球定位系统定义定义差差分分全全球球定定位位系系统统（DGPS）是是在在GPS的的基基础础上上利利用用差差分分技技术术使使用用户户能能够够从从GPS系系统统中中获获得得更更高高的的精精度度；由由基基准准站站、数数据据传传输设备输设备和和移动站移动站组成组成2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.2 差分全

30、球定位系统差分全球定位系统位置差分位置差分安安装装在在基基准准站站上上的的GPS接接收收机机观观测测4颗颗卫卫星星后后便便可可进进行行三三维维定定位，位，解算出基准站的观测坐标解算出基准站的观测坐标由由于于存存在在着着轨轨道道误误差差、时时钟钟误误差差、大大气气影影响响、多多径径效效应应以以及及其其他他误误差差等等，解解算算出出的的观观测测坐坐标标与与基基准准站站的的已已知知坐坐标标是是不不一一样样的的，存在误差存在误差将将已已知知坐坐标标与与观观测测坐坐标标之之差差作作为为位位置置改改正正数数，通通过过基基准准站站的的数数据据传传输输设设备备发发送送出出去去，由由移移动动站站接接收收，并并且

31、且对对其其解解算算的的移移动动站站坐标进行改正坐标进行改正位置差分法适用于用户与基准站间距离在位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况以内的情况2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.2 差分全球定位系统差分全球定位系统伪距差分伪距差分利利用用基基准准站站已已知知坐坐标标和和卫卫星星星星历历可可计计算算出出基基准准站站与与卫卫星星之之间间的的计计算算距距离离，将将计计算算距距离离与与观观测测距距离离之之差差作作为为

32、改改正正数数，发发送送给给移移动动站站，移移动动站站利利用用此此改改正正数数来来改改正正测测量量的的伪伪距距。最最后后，用用户户利利用用改改正正后后的的伪伪距距来来解解出出本本身身的的位位置置，就就可可消消去去公公共共误误差差，提提高高定位精度定位精度伪伪距距差差分分能能将将两两站站公公共共误误差差抵抵消消，但但随随着着用用户户到到基基准准站站距距离离的的增增加加，又又出出现现了了系系统统误误差差，这这种种误误差差用用任任何何差差分分法法都都是是不不能能消消除的除的；用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海

33、）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.2 差分全球定位系统差分全球定位系统载波相位差分载波相位差分载载波波相相位位差差分分（RTK）技技术术是是建建立立在在实实时时处处理理两两个个测测站站的的载载波波相相位位基基础础上上的的，它它能能够够实实时时地地提提供供测测站站点点在在指指定定坐坐标标系系中中的的三三维定位结果，并达到维定位结果，并达到厘米级精度厘米级精度在在RTK作作业业模模式式下下，基基站站采采集集卫卫星星数数据据，并并通通过过数数据据链链将将其其观观测测值值和和站站

34、点点坐坐标标信信息息一一起起传传送送给给移移动动站站，而而移移动动站站通通过过对对所所采采集集到到的的卫卫星星数数据据和和接接收收到到的的数数据据链链进进行行实实时时载载波波相相位位差差分分处处理理（历时不足（历时不足1s），得出厘米级的定位结果），得出厘米级的定位结果2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统组成组成2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INST

35、ITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统定位原理定位原理2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE EN

36、GINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统服务功能服务功能2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统服务功能服务功能2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定

37、位系统北斗卫星导航定位系统服务功能服务功能2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统服务功能服务功能2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统服务功能服务功能2023/4/5规格严格

38、功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统服务功能服务功能2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统服务功能服务功能2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TE

39、CHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.34.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.34.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗地基增强系统北斗地基增强系

40、统北斗地基增强系统北斗地基增强系统2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.2.34.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.

41、2.34.2.3 北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗卫星导航定位系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统北斗地基增强系统2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3 惯性导航与航迹推算技惯性导航与航迹推算技术术惯惯性性导导航航系系统统（INS）是是一一种种利利用用惯惯性性传传感感器器测测量量载载体体的的角角速速度度信信息息，并并结结合合给给定定的的初初始始条条件件实实时时推推算算速速度度、位位置

42、置、姿姿态态等等参参数数的的自自主主式式导导航航系系统统。具具体体来来说说，惯惯性性导导航航系系统统属属于于一一种种推推算算导导航航方方式式。即即从从一一已已知知点点的的位位置置根根据据连连续续测测得得的的运运动动载载体体航航向向角角和和速速度度推推算算出出其其下下一一点点的的位位置置，因因而而可可连连续续测测出出运运动动体的当前位置。体的当前位置。2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技术惯性导航技术定义定义惯惯性

43、性导导航航系系统统一一般般采采用用加加速速度度传传感感器器和和陀陀螺螺仪仪传传感感器器来来测测量载体参数量载体参数2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技术惯性导航技术定义定义加加速速度度传传感感器器和和陀陀螺螺仪仪结结合合是是就就是是惯惯性性测测量量单单元元（IMU），一一个个解解决决速速度度，一一个个解解决决方方向向。IMU 的的一一个个重重要要特特征征在在于于它它以以高高频频率率更更新新，其其频频率率可可达达到

44、到1000Hz，所所以以 IMU 可可以以提提供接近实时的位置信息供接近实时的位置信息惯惯性性导导航航系系统统可可以以看看成成是是IMU与与软软件件的的结结合合。通通过过内内置置的的微微处处理理器器，能能够够以以最最高高200Hz的的频频率率输输出出实实时时的的高高精精度度三三维维位置、速度、姿态信息位置、速度、姿态信息2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技术惯性导航技术作用作用弥弥补补GPS：在在GPS信信号号丢

45、丢失失或或者者很很弱弱情情况况下下，暂暂时时填填补补GPS留下的空缺，用积分法取得最接近真实的三维高精度定位留下的空缺，用积分法取得最接近真实的三维高精度定位配配合合激激光光雷雷达达：GPS+IMU为为激激光光雷雷达达的的空空间间位位置置和和脉脉冲冲发发射姿态提供高精度定位，建立激光雷达云点的三维坐标系射姿态提供高精度定位，建立激光雷达云点的三维坐标系2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技术惯性导航技术优点优点（1

46、）由由于于它它是是不不依依赖赖于于任任何何外外部部信信息息，也也不不向向外外部部辐辐射射能能量量的的自主式导航系统自主式导航系统，故，故隐蔽性好隐蔽性好，也也不受外界电磁干扰影响不受外界电磁干扰影响（2）可）可全天候在全球任何地点全天候在全球任何地点工作工作（3）能能提提供供位位置置、速速度度、航航向向和和姿姿态态角角数数据据，所所产产生生的的导导航航信息连续性好而且噪声低信息连续性好而且噪声低（4）数据更新率高，）数据更新率高，短期精度和稳定性好短期精度和稳定性好2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF

47、AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技术惯性导航技术缺点缺点（1）由由于于导导航航信信息息经经过过积积分分而而产产生生，定定位位误误差差随随时时间而增大，长期精度差间而增大，长期精度差（2）每次使用之前需要较长的）每次使用之前需要较长的初始对准时间初始对准时间（3）不能给出）不能给出时间信息时间信息2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技惯性导航技术术2023/4/

48、5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技惯性导航技术术2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技惯性导航技术术2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBI

49、LE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技惯性导航技术术2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技惯性导航技术术2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技惯性导航技术术2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（

50、威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.1 惯性导航技惯性导航技术术2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院4.3.2 航位推算技术航位推算技术2023/4/5规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽