智能网联汽车组合导航定位系统研究

0 引言

智能网联汽车(ICV)是将计算机技术、自动控制技术、精准定位技术的高效组合，将传感器、控制中心及相关驱动装置与现代通讯技术相结合，达到驾驶员、汽车、驾驶路线之间信息共享

，保障汽车驾驶过程中的高效、节能、舒适与安全，是目前汽车行业发展的热点与难点

。

众所周知，在大部分舞台电脑摇头灯具中，气体放电灯炮通过反光碗将光线投射到舞台空间中，投射到地面形成光斑，在投射的过程中在空中形成光束，光斑与光束都有虚实之分。一般来说，电脑染色摇头灯的光斑光束为虚，电脑图案摇头灯以及电脑摇头光束灯的光斑光束为实，并且随着科技的发展，摇头电脑灯具的光斑也可以像传统常规成像切割灯一样不再局限于圆形，而是可以通过技术手段切割出不同的形状。这种虚虚实实的灯光效果以及光斑光束的现象，丰富了舞台灯光设计者的表现手段。

目前，智能网联汽车已经应用到社会发展的各个方面，如农业发展中无人农场的构建。无人耕作农场的最终目标就是在不进行人力劳动投入的前提下，运用无人驾驶农业机械与远程操控技术等相关通讯信息相互结合，对相关农业机械装备实现远程控制与无人驾驶、自主作业，其本质就是无人驾驶技术

。应用最多的就是无人驾驶拖拉机，主要工作原理就是采用全球定位系统，通过卫星定位确定地面位置，通过全球定位系统进行自主导航，直到完成全部农业作业，根据农业技术要求定位精度不能超过10 cm。

综上所述，无人驾驶技术主要目标是实现远程信息交互传输，实现高精度定位与运动路径自动行驶，在不同的环境实现自主决策并完成相应的行为，因此，高精度的卫星定位技术进行精准定位是实现远程操控与无人控制技术的前提与基础。

2组患者干预前的步行功能状况比较P>0.05,干预后,2组患者的步行功能状况均得到改善,且实验组患者的步行功能状况显著优于常规组患者,P<0.05。见表1:

1 国内外智能网联车辆研究现状

1.1 国外智能网联汽车研究现状

智能网联汽车中的组合导航系统，其基本原理是将GPS系统与INS系统相互结合，解决对移动目标的导航、定位、控制与校准，具有更高的定位精准度，可靠性与自动化程度较高，是未来智能网联汽车组合导航定位系统发展的必然趋势。

1.2 国内智能网联汽车研究现状

我国关于智能网联汽车的研究始于2008年左右，我国通过“963计划”明确了相关智能网联汽车与无人驾驶技术的具体研究目标，集合多个重点大学共同努力，于2010年研制出第一台国产无人驾驶汽车—ATB1，驾驶速度较低，仅为20 km·h

，但是开启了我国无人驾驶技术的研究之路。随着后期的逐步发展，我国在ATB系列中，ATB2无人驾驶汽车诞生，行驶速度可以达到74.5 km·h

。

视觉定位技术以视觉传感器(主要为各类摄像头等)为基础，经过对获取图像进行图像处理与特征点的提取，得到目标图像参数，获得一种图像环境地图。目前，应用较广的是单目、双目和激光雷达三种，考虑到实际应用与成本控制，计算机视觉双目系统应用较为广泛。

智能网联汽车导航定位技术主要目标是对汽车行驶的位置、速度及相关行驶环境转换成信息传输给决策系统实现对汽车运行过程中的实时监测并进行自动决策，实现汽车自动驾驶。主要技术包括惯性导航系统、图像识别技术等。

他的事业不断扩展，大部分时间，他在北京、南京、西宁、鄂尔多斯。但每年都会拿出一段时间外出进修。他还记得她的眼睛是怎样黯淡下去，似乎这些年他进修、参加音乐会，都与这黯淡下去的目光有关。

2 智能网联车辆导航定位技术

对材料力学性能测试是根据GB/T 228.1-2010的要求进行单拉实验，实验在EHF-UV200k2-070电液伺服疲劳试验机上进行。实验结果取3根试样结果的平均值。

2.1 惯性导航系统

计算机双目系统是基于视觉误差，通过摄像设备获取移动目标的图像信息，并通过计算图像对应坐标点的位置偏差获取目标的空间图像信息。对相机的要求低，投入成本较低，使用普通的RGB相机即可完成，在工作时可以适应任何环境，适用范围广。但是对环境光照与光强度的变化较为敏感，不同亮度下拍出来的误差较大。

2.2 视觉定位技术

我国红旗HQ3无人驾驶汽车是自主研发，突破了传统相关零件技术需要国外引进，它的诞生标志着我国无人驾驶系统拥有自主研发系统并且达到世界领先水平。后期，中国一汽集团相继与中国联通、腾讯、阿里巴巴、清华大学等企业与高校签署战略发展协议，为该企业智能网联汽车的发展奠定坚实的技术基础与服务保障，为我国智能网联汽车的稳步、快速发展提供研发技术中心，并集合电子电气研究所及车联网研究中心，在长春、美国等设立研发中心，可以积极引进更多技术人才，为智能网联汽车的发展提供技术保障与人才支撑。

惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)基于牛顿理论定律，其本质为一种与外界信息不交互、不依赖的自主定位导航系统，主要工作环境为空中、地面和水下，通过测定移动目标在参考坐标系中的移动加速度通过时间积分，换算成在空间导航中的速度、偏角，从而获取移动目标的具体位置信息与姿态信息。由于INS系统不依赖外界信息，也不与外界信息进行交互，因此具有良好的隐藏性能，不会受到外界干扰，工作范围较广，上至天空下至深海水底，准确地提供移动目标的位置与姿态信息数据。工作具有连续性，数据更新频率及精度高，也具有较好的稳定性能。但是成本投入较高限制了汽车的应用，长期使用时精度较差。

3 组合导航系统在技术上的优势

由于国外关于智能控制技术与卫星定位技术的研究起步较早，因此，国外物联网汽车的研究起步较早，技术相对较为成熟。美国在20世纪70年代就开始大力发展智能网联汽车的研制与试验研究，并且制定了相应的法律法规，投入大量人力与物力，引导该产业的发展，并在2016年基本完成了无人驾驶汽车的研究与试验，并颁布关于美国无人驾驶相关指南。日本汽车行业较为发达，并较早地进行无人驾驶汽车的研究，政府出台了一些列的政策支持与资金投入，有效推动了无人驾驶汽车相关研究项目的发展，并在2020年完成了指定区域实际应用，明确到2027年在国内基本形成全民汽车完全无人驾驶的目标。欧盟国家关于智能网联汽车与无人驾驶技术保持两线优势，通过政府颁布一系列政策与相关行驶区域与路线对智能网联汽车的道路行驶与发展提供相关技术标准，为智能网联汽车的推广与发展提供基础

。

GPS系统在运行时会受到不同信号干扰，其数据链路也会受到不同程度的干扰。利用组合导航可以解决GPS在工作运行中的跳频抗干扰能力，可以对两端收发信息以特殊的窄频载波进行信息传输，减少GPS受到干扰时信号中断问题，提高运行精度。

3.1 提髙导航系统精度

组合导航系统提高精度的关键在于信息的获取与处理，可以对获取的信息进行快速响应与处理，在获取的大量数据中筛选出准确有效的信息，构建更为丰富的信息库。

取剪跨比λ为4、配筋率ρl为0.96%、轴压比ηk为0.1，不同壁厚t的三种矩形空心墩，三种矩形空心墩壁厚，分别为100 mm、200 mm、300 mm，进行Pushover分析，其对应的能力曲线如图8所示，不同壁厚的空心墩骨架曲线重合，空心墩壁厚的提高对空心墩的承载能力及位移延性能力影响不大。这一点与孙治国的研究成果有出入，究其原因是由于剪跨比的不同，对于剪跨比小于4的矮墩[11]而言，位移延性能力随着壁厚的提高而减小，而本文中对于剪跨比大于4的高墩而言，壁厚的变化对延性延性影响不大。

实现组合导航系统主要有回路反馈与最优估计，对智能网联汽车的动态信息及实时位置信息进行更好、更快、更高效地获取与处理，抑制系统误差，后台处理系统可以对障碍进行合理避让，再按照既定目标路径进行自动驾驶，防止事故发生，提高汽车行驶可靠性。

3.2 增强抗干扰能力

加强学生校外实践和创新创业实践的引导，积极和校外企业联合，建立校外实训基地，作为学生素质和技能提升的孵化基地，定期输送优秀学生到实训基地参与企业实际项目的训练．

3.3 INS信息辅助解决GPS周跳问题

GPS周跳是指在对信号传输接收时由于某种特定的原因无法保持对信息的连续追踪，出现中断现象，成为GPS的“周跳现象”，直接影响定位精度。组合导航中的INS系统可以解决GPS的周跳问题，利用INS获取实时信息根据设定的目标阈值，在GPS系统发生周跳时进行修复。

3.4 解决GPS动态应用采样率低的问题

GPS系统在工作时容易受到其他电设备的数据干扰，造成GPS采样率低的问题。理论上分析可知，采样频率越高，对采集信号的还原精度越高，通过INS系统对空间物体运动姿态与位置信息进行空间分析，可以弥补GPS系统因为采样频率低的问题。

4 组合导航系统的组合方式分析

4.1 导航系统组合方式分析

在诸多组合导航系统中，GPS-INS组合导航系统是目前应用最为广泛的组合导航系统，在本研究中也主要进行GPS-INS的组合分析。GPS-INS组合导航系统包括多种组合方案来满足不同的实际需求与目的。如位置—速度相互组合系统，是目前应用最广泛的组合导航核心技术。GPS-INS组合系统主要是由于两个独立的控制器进行数据处理，加快数据处理速度，实时高效地实现对目标速度、位置、姿态信息的获取。

组合导航技术的核心是卡尔曼滤波技术，属于一种最优估计技术。最优估计技术是一种智能算法技术，可以将移动目标的状态信息测量值进行处理，估计误差较低，近年来主要应用于图像处理、人像识别与自动检测技术。其本质是实时对获取信息进行最佳估计与线性修正，可以用递推计算方法，由于所需的数据存储量较小，便于进行实时处理，主要优势是可以进行实践与状态的实时更新。

4.2 位置、速度组合的GPS-INS导航定位系统

位置、速度组合的GPS-INS导航定位系统在智能网联汽车应用中主要包括对汽车行驶中的时刻监控、行驶路径及过程信息的管理、报警系统、线路规划系统。可以实现对车辆速度与方向的全天监控，对位置信息进行分析。下载与保存；报警系统可以对车辆行驶的上下限速度进行设定，超过该范围就可以进行超速报警，还可以对车辆进行线路规划与记录，当车辆超过制定线路时，系统会显示一条运行黑线，便于驾驶员进行参考，还可以对禁止行驶区域进行划分，超出定制路线并进入禁区时也会进行报警处理。

5 结语

智能网联汽车定位导航系统是多个领域相互结合与学科交叉的应用结果。本研究通过对目前最为先进的智能网联导航汽车的组合导航系统进行分析，主要包括导航系统的研究目标与范围，对目前最先进的定位导航技术——组合导航系统进行发展趋势及原理分析。研究结果对于智能网联汽车导航系统的发展与应用提供理论支撑，也为后期组合导航系统在智能网联汽车的应用推广提供一定的借鉴与参考，以期为智能网联汽车核心控制技术及高效定位导航技术提供理论分析及技术基础。

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