中国汽车电子技术展览会
2025.10.28-30
深圳国际会展中心(宝安)

自动驾驶之传感器(GNSS)

定义:全球定位系统(实际上整个定位系统不仅会使用GPS,还会使用北斗、伽利略、格洛纳斯组合进行数据输出,当然还有QZSS,中国一般不会使用)工作频段:一般说的是美国的三个频段 L1:1575 MHzL2:1227 MHzL5:1176 MHz特点:体积小、可封装,也可作为独立模组,根据不同需求可以单频段或多频段组合使用工作原理:通过天线接收多个卫星下发的信号,给到定位模组,根据时间差解析出经度、纬度、高程、精准时间等信息输出到下游控制器使用。功能用途:GNSS应用广泛,涵盖各行各业,比如汽车行业:地图软件需要定位完成导航功能、TBOX需要定位完成MSD数据上传、自动驾驶需要定位完成路径规划和规控;农业:喷洒农药的无人机需要定位技术实现精准喷淋、无人收割机、拖拉机按照规划路径进行作业;测绘行业:地形图、边界测量、    基站配置、工程测量等;智能穿戴行业:手机、电子手表、饭卡等智能穿戴设备都需要定位确定物品所在位置,以防丢失。海洋、航空业:都需要定位实现自身位置和导航路径规划。GNSS已经渗透进各行各业,成为日常生活不可或缺的东西,当然军事上定位也非常重要,话题比较敏感,不在此过多讨论。功能优缺点:优点:1.不受区域限制:定位信号来自低轨卫星,提供全球服务,即在全球任何位置均可提供定位信息,且定位信号来源多样,根据所在不同的地理位置使用不同的卫星系统的星历,实现相对精准的位置信息。2.实时性强:只要配备定位设备,就可以无限接收定位信号,且可根据需求配置接收信息时长(毫秒级或者秒级),全天候实时更新所在位置信息。3.产品丰富多样:定位发展至今,由最早的单频产品,拓展为双频、甚至三频产品,价格也是依次递增,一辆汽车根据不同的功能需要可能会配置不同型号的定位产品,如导航仅需要基础定位信息,而自动驾驶则需要更高精度定位产品支撑场景功能。4.支持一对多:卫星数量每年的变化量不是很大,但是足以支撑全球所有佩戴定位设备的产品,即定位系统支持一对多,卫星发送广播信号,天线只要接收到正确的卫星信号,就可以进行使用。5.可扩展性:单纯GNSS信息能达到的定位精度为米级,这无法满足V2X和智能驾驶的要求,所以可扩展功能,加上RTK(差分定位)可实现大部分场景具有厘米级定位精度。缺点:尽管GNSS功能强大,但也有很多难以克服的缺点1.卫星本身误差:卫星作为发送端,本身不可避免会产生一些误差,比如:时间误差,尽管使用的是原子钟,但还是会有时间误差,载波相位误差、伪距误差还有星历误差,都会影响定位精度。2.传播损失大:卫星距离地面位置很长,相较于毫米波、超声波、激光,发送接收的时长、距离都非一个量级可言,从天上下来的信号要经过大气层、电离层、还有折射,这一通操作下来,能到地面的信号就非常弱,需要天线做好自身的性能,以确保更好的接收信号,信噪比值最能体现一个天线的好坏,甚至定位系统的好坏。3.终端误差:卫星信号会先由天线进行接收响应的语句信息,天线本身的性能会直接影响信号的质量,比如驻波比、左旋还是右旋、天线大小、安装位置受不受金属遮挡、整车EMC干扰是否过大,天线到定位模组之间的距离也会有一定线损,然后定位设备采样点、时间同步、丢帧率,传输使用UART还是USB,是CAN还是ETH,都会对定位精度产生影响。4.自身局限性:卫星信号穿透性不强,当设备处在遮挡环境下,无法获取到卫星信号(比如高架正下方、桥洞、隧道、地下停车场等),这时候定位就失去了它的作用,不过会有别的器件代替它实现定位功能,这个后面会再说别的。智能驾驶定位需求:智能驾驶随着技术的迭代,对定位的需求也在不断变化:目前智能驾驶市场上有两套主流方案:1.定位搭配高精地图方案:即高精地图作为规控的基础信息,再匹配上高精定位信息,进一步确定车辆所在位置,实现车辆的路径规划。不过这种方案已经逐渐被市场摒弃,毕竟高精地图的鲜度周期太长,无法满足市场需求,而且价格也非常高昂,并非一次性付费,而是单车每年进行付费。2.定位搭配轻量化地图:也就是最近特别火的纯视觉方案,该方案主要是轻量化地图实现基础路径,定位进行位置锁定,视觉信息进行实时修正,具体实现起来,并非我说的这么简单,会非常复杂,如何端到端,如何进行修正,初心异常如何处理,都需要各种工程师制定相应的策略。总结:定位系统在自动驾驶发展过程中不可或缺,但现在定位在智能驾驶中的地位比较尴尬,技术更倾向于视觉,但是未来发展到L3\L4,或许定位会迎来爆发,定位的功能安全也需要各位工程师考虑如何最大程度上使用到这个特性。

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