笔记第七章7 gnss的广泛应用of《卫星导航定位原理与应用》东南大学 - 高成发 教授-爱代码爱编程
7 GNSS的广泛应用
7.1GNSS公路勘测首级控制网建立
GNSS在交通工程中的应用
GNSS公路勘测首级控制网的特点
平面定位精度高(1至2ppm)。
作业速度快、效益好（与传统相比）。
每隔5KM左右布设一对相互通视的点（300m左右）。
为了减少投影变形，一般采用测区平均子午线为中央子午线。
一般采用独立坐标系，满足长度 信小于2.5cm/km规范要求。
GNSS公路勘测首级控制网建立过程当中的关键技术
7.2GNSS水深测量系统组成与应用
GNSS水深测量的基本原理
GNSS水深测量系统一般采用GNSS进行水上平面定位，利用验潮站实时内插观测瞬间的水位，再利用超声波测深仪进行水深测量，测得的水深再施加吃水，声速，水位等改正和编辑以后，归算到某一个深度基准面以后，与平面定位数据融合形成水下地形图。
水深测量平面定位的角色
此时定位精度要求1米左右，最高是在大比例尺1：500的时候要求能够达到0.5米精度。
一般用伪距差分RTD即可达到。
沿海布设了20多个差分信标台，作用距离300公里，伪距定位精度可以达到亚米级。
水深测量平面定位加水位测量的角色
是不断进行平面定位，还要同时进行水位测改。此时就要达到厘米级的定位精度。
一般采用相位差分RTK才能达到。东南大学交通学院和仪器科学工程学院研制了用于网络RTK建设的一整套方案。
GNSS水深测量系统的组成
地域局限
测点位置有时出现异常
假水深对测量的影响
岸边水深很浅处测量困难
GNSS水深测量系统的应用
7.3GNSS组合导航在智能驾驶中的应用
DR定位
GIS/MM定位
GNSS/DR/GIS/MM组合定位原理
GNSS在车路协同自动驾驶中的应用
在开阔环境下，GNSS无论在定位精度和可靠性均可满足大部分导航定位需求。但在某些情况下GNSS定位精度较差甚至无法定位。
DR定位
DR（Dead Reckoning，航位推算）：在车辆运动过程当中，利用码盘、陀螺仪、加速度计等传感器获取车辆在运动过程当中的相对位置、移动距离和移动方向等相对位置信息，再结合车辆的初始位置，即可以推算出车辆现在所在的位置。
航位推算优点：自主导航，定位结果不会受到外界干扰。
航位推算缺点：定位结果误差累计，最终可能会导致结果发散。
航位推算需要用到的常用传感器包括：
码盘（如车辆里程计，获取运动距离）
惯性传感器（如陀螺仪、加速度计等，获取运动方向）
陀螺仪的物理特性：在地面上高速旋转的自由转子，能够具有自动找北的功能。
缺点：各点的点位误差不独立，不独立方位角累积误差对后续点的影响较大
GIS/MM定位
MM（Map-Matching，地图匹配）：将已知车辆行驶的数学特征与地图数据库中的道路特征相比较，进而确定车辆的位置和行驶轨迹并校正车辆的定位误差。
GIS（Geo-Information System,地理信息系统）：在计算机软、硬件的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS系统可以为地图匹配技术提供充足的电子地图资源。
地图匹配的意义：
以图像形式表达的导航信息更容易为用户理解
利用电子地图，可以实现最短路径搜索等一系列复杂功能
地图匹配也可以提高定位性能，使定位结果更准确、更平滑
地图匹配算法类型
几何匹配算法：
主要依据GNSS定位值与道路网段之间的集合相关性来完成匹配。
概率匹配算法：
给定车辆在某一路段上的概率，根据道路网的拓扑关系推算出下一时刻车辆在各条路段上的概率，将其中概率最高的一条路段作为相匹配路段。
紧组合匹配算法：
将地图中的道路网信息施加于GNSS定位计算中，从而使误差得到降低后的GNSS定位点能被更容易、更准确地匹配到地图上。
综合匹配算法：
通过一定方式将多种匹配测量信息综合起来，以全面、正确地确定出一条最优匹配的路段。
GNSS/DR/GIS/MM组合定位原理
GNSS在车路协同自动驾驶中的应用
车路协同自动驾驶系统
智能车载系统
负责车辆自身状态信息的控制和对周围行车环境的感知。
智能路侧系统
负责交通流信息的监测和对路面状况、道路异常信息等记录。
通讯云平台
负责整个系统的通讯，实现路侧设备与车载单元之间的信息交互。
GNSS与其他定位手段相结合
提供全天候、高精度、高可靠性的位置服务
开阔区域：
GNSS信号质量较高，定位效果较好。可将GNSS作为主要定位手段，其他定位信息作为辅助信息保证定位的稳定性和可靠性。
城市峡谷区域：
GNSS仍为重要定位手段，但需与其他传感器（如5G基站的毫米波测距+航位推算结果）融合定位。
隧道区域：
无法获得GNSS定位结果，5G基站的毫米波测距与航位推算等作为主要的定位手段，其他信息（如车辆间相对位置的视频信息）作为辅助信息提高点位的可靠性。
GNSS与5G联合将为车路协同自动驾驶技术插上腾飞的翅膀！