智能網聯汽車組合導航定位系統研究

0 引言

智能網聯汽車(ICV)是將計算機技術、自動控制技術、精準定位技術的高效組合，將傳感器、控制中心及相關驅動裝置與現代通訊技術相結合，達到駕駛員、汽車、駕駛路線之間信息共享

，保障汽車駕駛過程中的高效、節能、舒適與安全，是目前汽車行業發展的熱點與難點

。

眾所周知，在大部分舞臺電腦搖頭燈具中，氣體放電燈炮通過反光碗將光線投射到舞臺空間中，投射到地面形成光斑，在投射的過程中在空中形成光束，光斑與光束都有虛實之分。一般來說，電腦染色搖頭燈的光斑光束為虛，電腦圖案搖頭燈以及電腦搖頭光束燈的光斑光束為實，并且隨著科技的發展，搖頭電腦燈具的光斑也可以像傳統常規成像切割燈一樣不再局限于圓形，而是可以通過技術手段切割出不同的形狀。這種虛虛實實的燈光效果以及光斑光束的現象，豐富了舞臺燈光設計者的表現手段。

目前，智能網聯汽車已經應用到社會發展的各個方面，如農業發展中無人農場的構建。無人耕作農場的最終目標就是在不進行人力勞動投入的前提下，運用無人駕駛農業機械與遠程操控技術等相關通訊信息相互結合，對相關農業機械裝備實現遠程控制與無人駕駛、自主作業，其本質就是無人駕駛技術

。應用最多的就是無人駕駛拖拉機，主要工作原理就是采用全球定位系統，通過衛星定位確定地面位置，通過全球定位系統進行自主導航，直到完成全部農業作業，根據農業技術要求定位精度不能超過10 cm。

綜上所述，無人駕駛技術主要目標是實現遠程信息交互傳輸，實現高精度定位與運動路徑自動行駛，在不同的環境實現自主決策并完成相應的行為，因此，高精度的衛星定位技術進行精準定位是實現遠程操控與無人控制技術的前提與基礎。

2組患者干預前的步行功能狀況比較P>0.05,干預后,2組患者的步行功能狀況均得到改善,且實驗組患者的步行功能狀況顯著優于常規組患者,P<0.05。見表1:

1 國內外智能網聯車輛研究現狀

1.1 國外智能網聯汽車研究現狀

智能網聯汽車中的組合導航系統，其基本原理是將GPS系統與INS系統相互結合，解決對移動目標的導航、定位、控制與校準，具有更高的定位精準度，可靠性與自動化程度較高，是未來智能網聯汽車組合導航定位系統發展的必然趨勢。

1.2 國內智能網聯汽車研究現狀

我國關于智能網聯汽車的研究始于2008年左右，我國通過“963計劃”明確了相關智能網聯汽車與無人駕駛技術的具體研究目標，集合多個重點大學共同努力，于2010年研制出第一臺國產無人駕駛汽車—ATB1，駕駛速度較低，僅為20 km·h

，但是開啟了我國無人駕駛技術的研究之路。隨著后期的逐步發展，我國在ATB系列中，ATB2無人駕駛汽車誕生，行駛速度可以達到74.5 km·h

。

視覺定位技術以視覺傳感器(主要為各類攝像頭等)為基礎，經過對獲取圖像進行圖像處理與特征點的提取，得到目標圖像參數，獲得一種圖像環境地圖。目前，應用較廣的是單目、雙目和激光雷達三種，考慮到實際應用與成本控制，計算機視覺雙目系統應用較為廣泛。

智能網聯汽車導航定位技術主要目標是對汽車行駛的位置、速度及相關行駛環境轉換成信息傳輸給決策系統實現對汽車運行過程中的實時監測并進行自動決策，實現汽車自動駕駛。主要技術包括慣性導航系統、圖像識別技術等。

他的事業不斷擴展，大部分時間，他在北京、南京、西寧、鄂爾多斯。但每年都會拿出一段時間外出進修。他還記得她的眼睛是怎樣黯淡下去，似乎這些年他進修、參加音樂會，都與這黯淡下去的目光有關。

2 智能網聯車輛導航定位技術

對材料力學性能測試是根據GB/T 228.1-2010的要求進行單拉實驗，實驗在EHF-UV200k2-070電液伺服疲勞試驗機上進行。實驗結果取3根試樣結果的平均值。

2.1 慣性導航系統

計算機雙目系統是基于視覺誤差，通過攝像設備獲取移動目標的圖像信息，并通過計算圖像對應坐標點的位置偏差獲取目標的空間圖像信息。對相機的要求低，投入成本較低，使用普通的RGB相機即可完成，在工作時可以適應任何環境，適用范圍廣。但是對環境光照與光強度的變化較為敏感，不同亮度下拍出來的誤差較大。

2.2 視覺定位技術

我國紅旗HQ3無人駕駛汽車是自主研發，突破了傳統相關零件技術需要國外引進，它的誕生標志著我國無人駕駛系統擁有自主研發系統并且達到世界領先水平。后期，中國一汽集團相繼與中國聯通、騰訊、阿里巴巴、清華大學等企業與高校簽署戰略發展協議，為該企業智能網聯汽車的發展奠定堅實的技術基礎與服務保障，為我國智能網聯汽車的穩步、快速發展提供研發技術中心，并集合電子電氣研究所及車聯網研究中心，在長春、美國等設立研發中心，可以積極引進更多技術人才，為智能網聯汽車的發展提供技術保障與人才支撐。

慣性導航系統(Inertial Navigation System，INS)基于牛頓理論定律，其本質為一種與外界信息不交互、不依賴的自主定位導航系統，主要工作環境為空中、地面和水下，通過測定移動目標在參考坐標系中的移動加速度通過時間積分，換算成在空間導航中的速度、偏角，從而獲取移動目標的具體位置信息與姿態信息。由于INS系統不依賴外界信息，也不與外界信息進行交互，因此具有良好的隱藏性能，不會受到外界干擾，工作范圍較廣，上至天空下至深海水底，準確地提供移動目標的位置與姿態信息數據。工作具有連續性，數據更新頻率及精度高，也具有較好的穩定性能。但是成本投入較高限制了汽車的應用，長期使用時精度較差。

3 組合導航系統在技術上的優勢

由于國外關于智能控制技術與衛星定位技術的研究起步較早，因此，國外物聯網汽車的研究起步較早，技術相對較為成熟。美國在20世紀70年代就開始大力發展智能網聯汽車的研制與試驗研究，并且制定了相應的法律法規，投入大量人力與物力，引導該產業的發展，并在2016年基本完成了無人駕駛汽車的研究與試驗，并頒布關于美國無人駕駛相關指南。日本汽車行業較為發達，并較早地進行無人駕駛汽車的研究，政府出臺了一些列的政策支持與資金投入，有效推動了無人駕駛汽車相關研究項目的發展，并在2020年完成了指定區域實際應用，明確到2027年在國內基本形成全民汽車完全無人駕駛的目標。歐盟國家關于智能網聯汽車與無人駕駛技術保持兩線優勢，通過政府頒布一系列政策與相關行駛區域與路線對智能網聯汽車的道路行駛與發展提供相關技術標準，為智能網聯汽車的推廣與發展提供基礎

。

GPS系統在運行時會受到不同信號干擾，其數據鏈路也會受到不同程度的干擾。利用組合導航可以解決GPS在工作運行中的跳頻抗干擾能力，可以對兩端收發信息以特殊的窄頻載波進行信息傳輸，減少GPS受到干擾時信號中斷問題，提高運行精度。

3.1 提髙導航系統精度

組合導航系統提高精度的關鍵在于信息的獲取與處理，可以對獲取的信息進行快速響應與處理，在獲取的大量數據中篩選出準確有效的信息，構建更為豐富的信息庫。

取剪跨比λ為4、配筋率ρl為0.96%、軸壓比ηk為0.1，不同壁厚t的三種矩形空心墩，三種矩形空心墩壁厚，分別為100 mm、200 mm、300 mm，進行Pushover分析，其對應的能力曲線如圖8所示，不同壁厚的空心墩骨架曲線重合，空心墩壁厚的提高對空心墩的承載能力及位移延性能力影響不大。這一點與孫治國的研究成果有出入，究其原因是由于剪跨比的不同，對于剪跨比小于4的矮墩[11]而言，位移延性能力隨著壁厚的提高而減小，而本文中對于剪跨比大于4的高墩而言，壁厚的變化對延性延性影響不大。

實現組合導航系統主要有回路反饋與最優估計，對智能網聯汽車的動態信息及實時位置信息進行更好、更快、更高效地獲取與處理，抑制系統誤差，后臺處理系統可以對障礙進行合理避讓，再按照既定目標路徑進行自動駕駛，防止事故發生，提高汽車行駛可靠性。

3.2 增強抗干擾能力

加強學生校外實踐和創新創業實踐的引導，積極和校外企業聯合，建立校外實訓基地，作為學生素質和技能提升的孵化基地，定期輸送優秀學生到實訓基地參與企業實際項目的訓練．

3.3 INS信息輔助解決GPS周跳問題

GPS周跳是指在對信號傳輸接收時由于某種特定的原因無法保持對信息的連續追蹤，出現中斷現象，成為GPS的“周跳現象”，直接影響定位精度。組合導航中的INS系統可以解決GPS的周跳問題，利用INS獲取實時信息根據設定的目標閾值，在GPS系統發生周跳時進行修復。

3.4 解決GPS動態應用采樣率低的問題

GPS系統在工作時容易受到其他電設備的數據干擾，造成GPS采樣率低的問題。理論上分析可知，采樣頻率越高，對采集信號的還原精度越高，通過INS系統對空間物體運動姿態與位置信息進行空間分析，可以彌補GPS系統因為采樣頻率低的問題。

4 組合導航系統的組合方式分析

4.1 導航系統組合方式分析

在諸多組合導航系統中，GPS-INS組合導航系統是目前應用最為廣泛的組合導航系統，在本研究中也主要進行GPS-INS的組合分析。GPS-INS組合導航系統包括多種組合方案來滿足不同的實際需求與目的。如位置—速度相互組合系統，是目前應用最廣泛的組合導航核心技術。GPS-INS組合系統主要是由于兩個獨立的控制器進行數據處理，加快數據處理速度，實時高效地實現對目標速度、位置、姿態信息的獲取。

組合導航技術的核心是卡爾曼濾波技術，屬于一種最優估計技術。最優估計技術是一種智能算法技術，可以將移動目標的狀態信息測量值進行處理，估計誤差較低，近年來主要應用于圖像處理、人像識別與自動檢測技術。其本質是實時對獲取信息進行最佳估計與線性修正，可以用遞推計算方法，由于所需的數據存儲量較小，便于進行實時處理，主要優勢是可以進行實踐與狀態的實時更新。

4.2 位置、速度組合的GPS-INS導航定位系統

位置、速度組合的GPS-INS導航定位系統在智能網聯汽車應用中主要包括對汽車行駛中的時刻監控、行駛路徑及過程信息的管理、報警系統、線路規劃系統。可以實現對車輛速度與方向的全天監控，對位置信息進行分析。下載與保存；報警系統可以對車輛行駛的上下限速度進行設定，超過該范圍就可以進行超速報警，還可以對車輛進行線路規劃與記錄，當車輛超過制定線路時，系統會顯示一條運行黑線，便于駕駛員進行參考，還可以對禁止行駛區域進行劃分，超出定制路線并進入禁區時也會進行報警處理。

5 結語

智能網聯汽車定位導航系統是多個領域相互結合與學科交叉的應用結果。本研究通過對目前最為先進的智能網聯導航汽車的組合導航系統進行分析，主要包括導航系統的研究目標與范圍，對目前最先進的定位導航技術——組合導航系統進行發展趨勢及原理分析。研究結果對于智能網聯汽車導航系統的發展與應用提供理論支撐，也為后期組合導航系統在智能網聯汽車的應用推廣提供一定的借鑒與參考，以期為智能網聯汽車核心控制技術及高效定位導航技術提供理論分析及技術基礎。

[1] 楊寶奇.車載組合導航系統的定位方法與流程分析[J].計算機產品與流通,2020(11):285.

[2] 潘茜茜.GPS技術在導航信息接口開發的應用[J].艦船科學技術,2020,42(8):142-144.

[3] 艾皖東,盧浩,陳振斌,等.基于導航系統的自動尋跡智能小車研究[J].汽車技術,2018(5):1-5.

[4] 趙正揚. 低成本雙模GNSS/SINS緊組合車載導航系統設計[D].南京：東南大學,2018.

[5] 陳光榮. 基于GPS定位技術的車輛行駛里程計算研究與應用[D].成都：西南交通大學,2016.

[6] 姜姍. 智能網聯汽車被超車場景下的安全行駛仿真研究[D].長春：吉林大學,2022.

[7] 田野.北京助推智能網聯汽車加速發展[J].智能網聯汽車,2022(4):13-14.

[8] 王飛飛,劉夢夢,翟曉蘭.智能網聯汽車測試示范區發展模式探究[J].汽車實用技術,2022,47(13):26-30.