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車載導航基于航迹推算(DRS)的導航原理是什麼樣的?

來源:深圳市豪正電子有限公司  發布時間:2019-02-12   點擊量:354

早在二十世紀七十年代末就有人對車載定位導航展開研究,在那個 年代是通過推演和測算運行軌迹以及地圖的配比去确定車輛的具體位 置以及如何到達這個位置。航迹推算(DRS)實質上就是将車輛行駛當成 是二維的平面運動,依據其出發位置以及最開始的角度,每時每刻測量 車輛行駛長度的變化以及角度的變化,再使用地圖配比去演算推測車 輛的位置。然而,這個方法實現起來比較困難,準确率也不高,但是對DRS的研究為之後的科研奠定了基礎。


基于全球定位系統(GPS)的導航原理

90年代後期,IT行業的場頻不斷更新、人造衛 星技術也逐漸成熟,而且通訊設施也在逐步發展,從而發明出了衛星定 位系統。其中美國的全球定位系統是最出色的。 


GPS是由24 顆工作衛星組成,它位于距地表20200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有4 顆有源備份衛星在軌運行。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。

車載導航

由于衛星的位置精确可知,在GPS觀測中,我們可得到衛星到接收機的距離,根據三維坐标中的距離公式,利用3顆衛星,就可以組成3個方程式,解出觀測點的位置(X,Y,Z)。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差,實際上有4個未知數,X、Y、Z和鐘差,因而需要引入第4顆衛星,形成4個方程式進行求解,從而得到觀測點的經緯度和高程。


事實上,接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星,這時,接收機可按衛星的星座分布分成若幹組,每組4顆,然後通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位,從而提高精度。


由于衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差,大氣對流層、電離層對信号的影響,以及人為的SA保護政策,使得民用GPS的定位精度隻有100米。為提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技術,建立基準站(差分台)進行GPS觀測,利用已知的基準站精确坐标,與觀測值進行比較,從而得出一修正數,并對外發布。接收機收到該修正數後,與自身的觀測值進行比較,消去大部分誤差,得到一個比較準确的位置。實驗表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。


GPS出現之後,為全球 各國提供了準确定位的技術支持。衛星定位相對于航迹推算來講提高了精準度。通 過GPS以及航迹推算這些技術,定位的精準度可以達到1厘米,徹底實現 了精準定位。而且,歐盟也組建了自己的導航定位系統的科研隊列,被 稱為伽利略計劃。由于GPS精度高,而且物美價廉,所以,很多部門以及 政府都運用這項定位科技。另外,現在經常使用的還有根據移動的通訊 網絡确定具體位置以及根據人體的視網膜确定位置的科技等。這些技 術一定要有秩序地組織使用,不能單獨使用。


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