電動(dòng)汽車智駕系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的?
電動(dòng)汽車智駕系統(tǒng)依靠多傳感器融合實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)提供基礎(chǔ)定位,像美國(guó)GPS、中國(guó)北斗等,為提升精度常采用差分GNSS或?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)改正技術(shù);慣性測(cè)量單元(IMU)能短時(shí)間提供姿態(tài)與位移估計(jì),但有累積誤差需與GNSS融合;激光雷達(dá)SLAM技術(shù)可獲取高精度三維點(diǎn)云實(shí)現(xiàn)定位;視覺(jué)慣導(dǎo)與視覺(jué)里程計(jì)利用攝像頭實(shí)現(xiàn)位姿估計(jì);高精度地圖則能彌補(bǔ)傳感器數(shù)據(jù)不足。這些技術(shù)相互配合,達(dá)成精準(zhǔn)定位。
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS),如美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo以及中國(guó)的北斗,是定位的基礎(chǔ)。不過(guò)其精度有限且易受環(huán)境干擾,因此常采用差分GNSS(DGNSS)或?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)改正(RTK)技術(shù)來(lái)提升精度,能實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位,但在信號(hào)遮擋區(qū)域就需要其他傳感器輔助。
慣性測(cè)量單元(IMU)由三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀組成,能高頻更新車輛位置信息。在短時(shí)間內(nèi)可提供姿態(tài)與位移估計(jì),然而隨著時(shí)間推移,累積誤差會(huì)逐漸增大,所以需與GNSS數(shù)據(jù)融合,來(lái)校正誤差。
激光雷達(dá)(LiDAR)的SLAM技術(shù),通過(guò)發(fā)射激光束并接收反射信號(hào),獲取高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)與預(yù)先構(gòu)建的地圖匹配,實(shí)現(xiàn)車輛定位與地圖構(gòu)建,為智駕系統(tǒng)提供精確的環(huán)境信息,但計(jì)算量較大。
視覺(jué)慣導(dǎo)與視覺(jué)里程計(jì)利用攝像頭成本低、信息豐富的特點(diǎn)。通過(guò)視覺(jué)里程計(jì)(VO)或視覺(jué)慣性里程計(jì)(VIO)對(duì)拍攝圖像進(jìn)行分析處理,實(shí)現(xiàn)車輛位姿估計(jì)。不過(guò)該技術(shù)易受光照、天氣等因素影響。
高精度地圖(HD Map)包含道路、交通標(biāo)志等豐富幾何與語(yǔ)義信息。它不僅能彌補(bǔ)傳感器數(shù)據(jù)的不足,還能提供冗余校驗(yàn),輔助智駕系統(tǒng)更準(zhǔn)確地判斷車輛位置。但構(gòu)建與更新成本較高。
多傳感器融合算法是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的核心,常用擴(kuò)展卡爾曼濾波、無(wú)跡卡爾曼濾波、粒子濾波以及基于因子圖的優(yōu)化等方法。將多種傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,綜合各傳感器的優(yōu)勢(shì),提升定位的精度和可靠性。
總之,電動(dòng)汽車智駕系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位是多種技術(shù)協(xié)同合作的成果。各傳感器和技術(shù)都有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)與局限性,通過(guò)融合算法相互補(bǔ)充,最終實(shí)現(xiàn)車輛在復(fù)雜環(huán)境下的精準(zhǔn)定位,為智能駕駛提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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