智能网联汽车概论 课件 单元4 导航系统与高精度地图.pptx

智能网联汽车概论导航系统与高精度地图1.了解并掌握全球定位导航系统的基本原理，探讨全球定位导航系统在自动驾驶汽车上的运用。2.了解并掌握高精度地图的基本原理，采集方式及其应用。3.通过我国北斗卫星导航定位系统的学习，分析定位系统与国家安全的关系，培养学生形成“科学没有国界，但科学家有国界”的意识，激发学生的为祖国的发展而奋斗的爱国情怀。01导航定位系统高精度地图02全球定位系统差分全球定位系统北斗导航定位系统惯性导航定位系统车载导航定位系统蜂窝无线定位技术高精度地图的定义高精度地图的数据采集与生成高精度地图的应用导航系统导航定位系统作用：智能网联汽车需要通过定位技术准确感知自身在全局环境中的相对位置以及所要行驶的速度、方向、路径等信息。种类：定位技术主要有卫星定位、车载导航定位、蜂窝无线定位等。其中以卫星为基础的卫星导航定位系统，由于有天体导航覆盖全球的优点，所以从出现至今一直得到人们的重视。各国的导航系统：美国的全球定位系统GPS、俄罗斯的格洛纳斯（GALILEOGPS)、欧洲空间局的（GLONASS）、我国的北斗卫星导航系统（BDS）。（一）全球定位系统GPS组成：GPS是由导航卫星、地面监控设备和GPS用户组成的导航卫星是由分布在6个地球椭圆轨道平面上的21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，相邻轨道之间的卫星彼此呈30°，每个轨道面上都有4颗卫星，在距离地球17700km的髙空上进行监测GPS原理：GPS定位原理是根据三角测量定位来实现的，并且同时利用相关技术获取观测值。在相关接收中，卫星钟用来控制卫星发射的伪随机信号，本地时钟用来控制用户接收机的伪随机信号，两者之间有比较大的时差。果已知某点和三个点的距离，就可以确定这个点。(实际上是两个点，和三个点形成的面对称分布)这三个点假设是卫星，卫星不断的通过电磁广播发射自己的坐标和卫星当前时间，你的手机是接收机，能接受到这个信号，并且能解码广播信息计算出时间差，也就是能得到你和卫星的距离。假设卫星的坐标分别为(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3),电磁信号的速度为c,手机的坐标为(x,y,z),时间差分别为（Δt1,Δt2,Δt3)其中x,y,z未知，其余参数已知，有如下方程组：三个方程，三个未知数，就可以解出x,y,z。GPS实际上卫星的时间很精确，因为自带原子钟，还有一套矫正算法，你的手机是一个简单的晶体振荡器，很不精确，因为c很大，误差就比较大，假设你的手机的时间是未知的t，就是加了一个未知数，必须要增加一个方程才行。四个未知数，四个方程，就可以解出x,y,z,t。所以需要四个卫星假设卫星的坐标分别为（x1,y1,z1）,（x2,y2,z2）,（x3,y3,z3）,（x4,y4,z4）,电磁信号的速度为c,手机的坐标为(x,y,z)，四个卫星的时间分别为t1,t2,t3,t4，手机的时间为t,x,y,z,t未知，其余参数已知,有如下方程组：解出方程得到xyz即为位置信息。GPS的特点①能够全球全天候定位②覆盖范围广，能够覆盖全球98%的范围③定位精度高④观测时间短⑤可提供全球统一的三维地心坐标，可同时精确测定测站平面位置和大地高程。⑥测站之间无需通视，只要求测站上空开阔（二）差分全球定位系统为了提高GPS定位精度，可以采用差分全球定位系统进行车辆的定位。差分全球导航定位系统在GPS的基础上利用差分技术使用户能够从GPS系统中获得更高的精度。DGPS系统由基准站、数据传输设备和移动站组成差分全球定位系统原理：根据DGPS基准站发送的信息方式可将DGPS定位分为三类，即位置差分、伪距差分和相位差分。这三类差分方式的工作原理是相同的，都是由基准站发送改正数，由移动站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。所不同的是，发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。（1）位置差分：位置差分要求基准站和移动站观测同一组卫星。适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。（2）伪距差分;与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消，但随着用户到基准站距离的增加又出现了系统误差，这种误差用任何差分法都是不能消除的。用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响。（3）相位差分：相位差分技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的，它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。（三）北斗导航定位系统北斗卫星导航定位系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统，是继美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航定位系统。北斗卫星导航定位系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性这4项原则。组成：北斗卫星导航定位系统由空间段、地面段和用户段三部分组成