自動(dòng)駕駛車輛如何定位?

自動(dòng)駕駛定位的特點(diǎn)

對(duì)于定位系統(tǒng)和傳統(tǒng)定位來(lái)說(shuō)，自動(dòng)駕駛車輛的位置和姿態(tài)有以下特點(diǎn)：

◆厘米級(jí)別的精度，需要精確到車在車道線的具體位置，例如距離左右邊線幾公分。

◆高頻低延遲，需要毫秒級(jí)別的時(shí)間延遲，實(shí)時(shí)傳輸車的位置，否則會(huì)出現(xiàn)安全事故。

幾種定位方式

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

特點(diǎn)：

米級(jí)別精度

低頻

干擾或者遮擋

解決方法：RTK（Real - time kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）載波相位差分技術(shù)，可以達(dá)到厘米級(jí)別。

相對(duì)定位：慣性測(cè)量單元IMU

特點(diǎn)：

加速度以及角速度

三個(gè)方向的加速度計(jì)和三軸的陀螺儀

高頻（通常100HZ）

累積誤差

解決方法：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

點(diǎn)云定位

魯棒性好，不依賴于 GPS 信息。

依賴于先驗(yàn)地圖，地圖的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性可能會(huì)導(dǎo)致定位誤差。

需要解決：弱特征環(huán)境。比如說(shuō)在橋上，往前開(kāi)10米和往后開(kāi)10米看到的場(chǎng)景都是類似的，對(duì)于這類環(huán)境來(lái)說(shuō)，如何去找到準(zhǔn)確位置，這是必須考慮的問(wèn)題。

定位系統(tǒng)

多傳感器融合定位

綜合來(lái)說(shuō)，靠單一傳感器定位是不夠的，所以采取多傳感器融合的方案?；诳柭鼮V波模型，整體定位效果會(huì)有更高的精度和更好的魯棒性。

卡爾曼濾波模型

卡爾曼濾波是一種高效率的遞歸濾波器，它能夠從一系列的不完全和包含噪聲的測(cè)量中，估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。

基于卡爾曼濾波模型，我們把自動(dòng)駕駛車輛當(dāng)時(shí)的位置看作是高斯分布，也就是說(shuō)，車輛定位在某個(gè)區(qū)域范圍之內(nèi)，且位于中間的可能性是最大的。

隨著車輛行駛，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程，定位系統(tǒng)能夠得到車輛的位置預(yù)測(cè)。假設(shè)一輛車往前行駛了10米，于是車輛產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)位置，然而實(shí)際行駛中，預(yù)測(cè)位置和實(shí)際位置的誤差逐漸變大。這是因?yàn)椋藬?shù)據(jù)可能是由IMU給出，而IMU作為傳感器自然會(huì)存在誤差。同時(shí)假設(shè)這輛車還裝有GPS，那么GPS給出的位置信息便相當(dāng)于上圖中的藍(lán)色的部分，這個(gè)定位數(shù)據(jù)也是包含一定誤差的。

于是，我們得到關(guān)于這輛車的兩個(gè)位置信息，將二者結(jié)合后便可得到較為準(zhǔn)確且可信的結(jié)果。由此可見(jiàn)，卡爾曼濾波是不斷在更新迭代的，最終實(shí)現(xiàn)得到一個(gè)比較準(zhǔn)確位置的目標(biāo)。

我認(rèn)為，定位系統(tǒng)的最終目標(biāo)是萬(wàn)里無(wú)憂，對(duì)自動(dòng)駕駛的挑戰(zhàn)則是更低成本和更苛刻的外部環(huán)境。最終我們一定會(huì)把這些問(wèn)題解決好，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。