目前常用的车辆定位时间遵循定位道理分歧分为直接定位和航位阴谋。个中直接定位重要基于信号的空间交汇丈量及境况特色的般配定位，航位阴谋则是凭借加快率、角速

目前常用的车辆定位时间遵循定位道理分歧分为直接定位和航位阴谋。个中直接定位重要基于信号的空间交汇丈量及境况特色的般配定位，航位阴谋则是凭借加快率、角速率、速率等讯息联结初始值实行积分定位。其间行使讯息源重要有卫星定位、惯性导航、视觉、激光雷达和磁力计等，而正在的确体系告终历程中，由寡少的定位时间进展为众传感器定位时间调和，到现阶段采用众种组合定位时间调和定位，从而尽也许发扬各传感器上风并实行场景互补，减小乃至扫除累积偏差的影响，到达贯串牢靠定位结果。本文就上述常睹定位时间及其道理实行先容。

IMU 纯惯性元件位姿猜想道理为起首将丈量的角速率积分阴谋神情，遵照神情讯息将丈量的加快率投影到导航坐标系，进而对投影后的加快率去除重力后实行积分阴谋地点。

分歧于航空航天范围所行使的激光陀螺、光纤陀螺等惯性元件，车用范围采用的低本钱 MEMS (Micro-electromechanical Systems)惯性传感器，其 丈量偏差较大。如0.01m/s^2沿车辆侧向的加快率偏置偏差，匀速直线米车道，则定位结果依然偏离现时车道。同时正在无神情矫正下0.01°/s的角速率谬误30秒即可形成10米的偏差，如下图所示。

影响 IMU惯性器件精度的偏差重要可能分为确定性偏差和随机偏差，正在偏差影响中个中地点偏差与角速率传感器积分时候三次正大联系、与加快率传感器积分时候平方成正联系，同时因为 IMU所用航位阴谋算法为积分运算，必要地点、速率和神情初值，这些初值直接影响到后面积分运算结果，因而必要思考初始瞄准导致的偏差。

确定性偏差，又称为体系偏差，是惯性器件重要的偏差源，重要有零偏、刻度因数偏差和交叉耦合项偏差等，偏差措置伎俩重要有两种：一类是正在本质工艺中，重要靠更正惯性仪表计划工艺来升高惯性器件的精度；第二类往往为传感器准绳时间的补充矫正，个中加快率计、陀螺组件丈量偏差会修模为：

随机偏差对惯性导航体系的精度有很大的影响，大凡随机偏差统计顺序，往往采用滤波算法措置补充或一阶马尔可夫历程对陀螺随机漂移偏差和加快率计随机漂移偏差实行修模，式中终末一项判袂为陀螺仪和加快率计偏差的高斯白噪声。

惯导体系刚上电启动时，其载体坐标系相看待参考导航坐标系的各轴指向齐全未知或不足无误，无法登时进入导航形态，务必先确定载体坐标系相看待导航坐标系的空间方位。初始瞄准时间是惯性导体系平稳就业的条件，其精准度看待升高导航精度具有紧急道理。

粗瞄准是诈骗外部讯息或惯性器件输出约略谋划出初始神情矩阵，粗瞄准伎俩可能诈骗的外部讯息征求：GNSS、磁力计、舆图般配、V2X等供应初始地点及神情，也可能惯性器件输出约略联结地球自转角速率矢量和地球重力矢量实行神情解算。

精瞄准是正在粗瞄准的基本上，创造数学偏差模子，猜想出失准角，得到无误的神情矩阵。正在精瞄准阶段可能引入 GPS、里程计、磁力计、舆图般配、V2X等供应的地点、速率或神情观测讯息举动量测，通过 Kalman 滤波等最优猜想伎俩对神情实行矫正。

1.3.IMU总结IMU 举动积分算法类传感器，其体系偏差的修模与参数标定、随机偏差的统计特征领会与修模、初始化时自助或外协博得较为无误的载体神情初始值，以及正在动态累积历程中的偏差矫正与反应是直接影响到惯性导航定位精度的枢纽局限，怎么有用诈骗其它外源讯息和滤波算法上风，通过调和、统计领会、修模等门径升高初始瞄准精度与偏差矫正与反应，是正在车载本钱局限下提拔IMU为主的组合定位体系无误度枢纽。

GNSS是一种天基无线电导航体系，通过吸收机吸收天上卫星发射的信号，遵照信号发射和吸收的时候差或者信号的载波相位来确定卫星和吸收机之间的隔断，根本观丈量重要是码相位（精测距码P码和粗测距码C/A码）和载波相位。丈量利用有周详单点定位时间（PrecisePoint Positioning，PPP），相对定位以及虚拟参考站动态定位时间VRS（Virtual Reference Station）时间。

遵照天线数目来分重要有单天线，双天线和众天线神情丈量。双天线GPS解算载体神情的根本道理是：起首丈量两个天线测得的坐标讯息（做差，称单差），解算出GPS 双天线构成的基线神情向量讯息，这里获得的坐标大凡是正在地心地固坐标系(ECEF)下的展现，再将该坐标变换到导航坐标系，来确定车辆的俯仰和航向角度，以到达测姿的主意。两个 GPS 天线构成一条基线可能确定载体的两个神情角，同样道理当行使三个GPS 天线构成两条基线实行双差丈量时，可能确定载体的三维神情角，现时GPS神情丈量存正在以下题目:(1)大凡来说，天线相距越远，丈量的神情讯息就越无误，但众径效应的影响会加倍昭彰。(2) GPS信号受遮挡形成跳变时，其神情解算不精确或者谬误较大；(3) 正在车辆行驶历程中，卫星信号的信噪比要比静态低得众，则噪声输出大，并且正在动态条款下，对神情丈量软件的整周含糊度解算功能哀求更高，直接影响神情解算结果。

GNSS的丈量偏差分为体系偏差和随机偏差两类，以及正在GNSS受遮挡下信号弱乃至无信号带来的偏差。体系偏差重要征求星历偏差，钟差，对流层延迟，电离层延迟等。体系偏差往往存正在必然的顺序性，可能诈骗修模猜想或者是诈骗偏差的空间联系性衰弱或者扫除其影响，比方差分定位便是目前广博行使的扫除或衰弱空间联系偏差的伎俩，通例RTK功课中，基准站和活动站之间基线隔断较短，此时轨道偏差、对流层延迟、电离层延迟均可能为正在站间差分中扫除。随机偏差征求丈量噪声和众旅途等随机转化的偏差等，难以通过模子化或者诈骗联系性扫除，只可通过滤波的伎俩消重其影响。

第二；信号搅扰大，非直接旅途的信号主要，观测值精度低。大凡非直接旅途的信号分两类：1.众旅途效应信号（Multipath），既有直接吸收的又有非直接吸收的；2.非视线信号（Non-Line-Of-Sight，NLOS），只通过反射吸收的。第一种伎俩是诈骗其他的导航源来替换 GNSS告终弱GNSS信号区域的绝对定位。可用的导航源征求：天基导航源(通讯卫星，低轨卫星等)、地基导航源(伪卫星、超宽带播送(Ultra-Wide Band，UWB)等)、般配导航源(影像般配、重力场般配、地磁场般配、Wifi指纹般配等)等。其余一种伎俩是通过与相对定位调和的伎俩丈量某段时候内的地点相对转化，可能正在必然水准上治理弱GNSS信号区域的卫星数低重的题目。

2.4.GNSS概述GNSS信号易受外界搅扰而失锁，检测并猜想众旅途效应搅扰，往往必要借助外界硬件兴办诸如摄像优等判决吸收机与卫星之间的视线是否受到遮挡，或者借助于外界的冗余信号实行众旅途效应判决，而正在GNSS无信号状况下则必要其他外源讯息实行辅助定位。正在信号吸收杰出时，及时动态丈量（Real-time Kinematic，RTK）求解下地点精度可达厘米级，然则其神情解算正在动态下信噪比低，且受整周含糊度和众旅途效应影响较大，正在静态时刻神情解精度较好可举动车辆初始化的输入讯息，而正在动态历程中看待算法哀求更高，必要较高的措置才智精确平稳的给出矫正值，大凡通过联结其他时间门径来补偿这一缺陷。纵然GNSS神情输出精度不高，但仍可举动辅助妨碍检测的讯息源。

3 .轮速定位及偏差3.1.轮速定位道理轮速传感器可用于得到车辆车速及行驶隔断，道理是通过一段时候内驱动轮的转动速率和角度联结车轮半径解算，它反响了一个采样周期内的车辆运动增量。车辆的行进宗旨可能行使装置于宗旨盘上的编码器或者驾御车轮转动角度差值丈量航向转化。3.2.轮速定位偏差轮速传感器偏差重要为随机偏差和体系偏差。随机偏差：车轮的滑移和滑转；道面不屈；轮胎侧滑，与行驶境况联系、不固定且不成测的，要念扫除斗劲艰苦，大凡通过判决车轮打滑与其它传感器调和作添补；体系偏差：因为温度、气压、磨损和车速导致的轮胎直径的转化；分歧车轮存正在直径不相当的差别；前后轮距丈量值与确实值的差别；编码器有限的丈量精度和采样频率等。

激光雷达是光探测和测距的简称，其通过丈量激光往返运转的时候或者相位差实行测距。激光雷达有极高的角度分离率和隔断分离率，能形成大宗的高精度激光点云，遵照每个激光丈量点的隔断讯息以及其对应的脉冲视线讯息，可能获得三维点云正在激光雷达坐标系中的坐标形容。目前，国表里常用的激光测距伎俩重要有激光插手丈量法、调频贯串波丈量法、脉冲式激光丈量法、相位式激光丈量法等，个中插手丈量因为其隔断丈量鸿沟小，不实用于导航定位，此处不做先容。

体系偏差重要征求测距偏差、测角偏差、轴系偏差、波长及分离率等，可能通过修模补充，的确偏差修模局面与该激光雷达体系的测距测角道理相闭。随机偏差：对象颜色、材质及粗陋度、境况中的大气、温度、遮挡、震撼等；偏差往往是因为外界境况形成的影响，本身通过算法可能获得必然的矫正，然则当外界境况不实用时刻，难以修模以扫除偏差，而往往与其他传感器组合以补偿亏损。载体偏差：与载体或IMU的装置位姿投影偏差及运动导致点云畸变偏差，该偏差可能通过外源讯息辅助或传感器间实行标定瞄准，常睹通过丈量以及滤波猜想伎俩标定杆臂和装置角。

5.视觉定位及偏差措置5.1.视觉定位道理视觉传感用具有本钱低且讯息丰裕等特性，于是诈骗视觉传感器来定位以及场景识别成为酌量热门。视觉定位遵照传感器分歧，分为单目、双目、深度相机定位（遵照就业道理分歧，又可分为： TOF、RGB双目、布局光）。个中单目/双目视觉丈量是指诈骗视觉传感器收集图像，而深度相机同时可能物理门径丈量深度，对物体的几何尺寸或者物体正在空间的地点、神情等讯息实行丈量解算。5.2.视觉定位偏差起源影响视觉的成分也良众，重要有：1）气候转化。气候转化影响境况的后光强度转化处境，从而导致摄像机浮现太过曝光或曝光亏损的表象，措置伎俩重要是通过其它传感器实行添补。2）车辆运动。车辆运动速率的巨细与视觉成像质料成反比，受摄像机拍摄帧频局限，当车速较大时所拍摄图像会有必然水准的运动含糊，失落纹理特色或形成过错纹理，从而对特色形势形成影响，消重相邻两帧图像的重叠率。措置伎俩重要是通过 IMU或者其他车载传感器实行速率和神情补充校正。3）摄像头装置地点。因为外部标定装置神情角及空间地点偏移偏差会消重猜想精度，乃至会导致措置来自两个传感器的丈量值的任何猜想器的发散。

6.舆图般配算法6.1.舆图般配道理舆图般配 （Map Matching，MM）是一种通过软件伎俩，校正卫星定位、航迹阴谋定位或其他定位伎俩定位偏差的时间，其根本思念是通过将车辆地点及境况讯息与境况界图斗劲和般配，找到车辆所正在的道段，谋划出车辆正在道段上的真实地点与神情，从而校正偏差。看待境况界图的的确展现局面，常睹的有拓扑舆图 (TopologicalMap)、栅格舆图 （Metric/Grid Map）、特色舆图 （Feature Map）。古板的舆图般配算法重要特指道网般配，而因为高精舆图的进展，舆图般配包括实质应该涵盖道网般配和场景影像/点云般配两方面。道网般配大凡假设车行驶正在道道上，将所张望到的用户或者交通器材的定位数据联系到给定电子舆图的道道（道道核心线）收集上的历程。场景影像/点云般配诈骗激光雷达或摄像头对周遭境况实行感知观测，并将观测结果与已知的先验三维点云图实行般配，猜想出车辆正在舆图中的地点与神情（转动与平移参数）。6.2.舆图般配算法基于舆图般配组合定位的定位精度和及时性重要影响成分为：舆图精度、初始位姿精度、舆图般配算法。个中高精舆图举动智能汽车是最终告终的紧急条件，目前正由各图商通过高精度搬动收集车或众包式样收集和修制。而初始位姿精度受限于组合定位式样，个中唯有般配算法是体系内可能实行偏差领会与治理。基于点云或者图像般配常采用 基于自然地标的舆图般配算法 ，重要征求： 完善般配(PerfectMatching)和点云库(Point Cloud Library)告终迭代迩来点(Iterative Closest Point，ICP) 和正态散布变换(NormalDistribution Transform， NDT)，而基于分层舆图则众采用蒙特卡洛(Monte Carlo)伎俩来供应全体位姿初值。6.3.舆图般配概述激光点云的舆图般配举动全体定位式样，无累积偏差，基于精度杰出的舆图上，通过适宜可能告终较好的地点神情输出，然则因为车辆行驶正在车道时，两侧会存正在其他动态车辆，遮挡激光雷达信号或者遮阻住定位特色，导致般配偏差较大或失效。

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