來(lái)源：德思特測(cè)試測(cè)量德思特干貨丨RTK、PPP與RTK-PPP？一文帶您認(rèn)識(shí)高精定位及如何進(jìn)行高精定位GNSS測(cè)試?。ǘ?/p>

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上一篇文章介紹了GNSS與定位精度和RTK、PPP與RTK-PPP技術(shù)。本章將繼續(xù)為大家介紹如何進(jìn)行高精度GNSS測(cè)試、自動(dòng)駕駛與高精度定位的其他技術(shù)。

03****如何進(jìn)行高精度GNSS測(cè)試

可以看到近些年依托于GNSS的高精定位技術(shù)發(fā)展迅猛，大量的新技術(shù)，新應(yīng)用，新方向?qū)映霾桓F。如何在項(xiàng)目前期進(jìn)行相關(guān)算法、環(huán)境、項(xiàng)目與技術(shù)的測(cè)試與檢驗(yàn)，成為了一個(gè)重要的話題。

1 怎么樣的GNSS測(cè)試方法是好的測(cè)試？****

（1）可重復(fù)性，可控性

進(jìn)行高精度的GNSS測(cè)試需要在可重現(xiàn)和可控的環(huán)境中對(duì)GNSS接收器進(jìn)行測(cè)試，特別是在項(xiàng)目的初期，當(dāng)有很多參數(shù)和特性還不清楚時(shí)。通過(guò)高效且準(zhǔn)確地控制測(cè)試場(chǎng)景和環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)精確的一致重復(fù)性測(cè)試，這對(duì)于項(xiàng)目的快速推進(jìn)和問(wèn)題的解決至關(guān)重要。

（2）可操作性

進(jìn)行GNSS測(cè)試需要能支持對(duì)于設(shè)備與系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作，例如按照特定需求來(lái)設(shè)置制定的時(shí)間、地點(diǎn)信息，注入特定的“錯(cuò)誤”和相應(yīng)的校正數(shù)據(jù)等，用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行確定性驗(yàn)證與可預(yù)期的功能測(cè)試。

（3）HIL能力：

伴隨著GNSS與定位導(dǎo)航產(chǎn)品的集成度越來(lái)越高，GNSS測(cè)試需要能夠接入現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在環(huán)仿真，允許工程師近乎真實(shí)的模擬與測(cè)試應(yīng)用場(chǎng)景，以驗(yàn)證其性能和功能，減少潛在風(fēng)險(xiǎn)，加快產(chǎn)品開發(fā)，并提高系統(tǒng)質(zhì)量，因此要求測(cè)試能夠支持在組件或整車級(jí)別將系統(tǒng)作為“黑匣子”進(jìn)行測(cè)試。

（4）實(shí)時(shí)性：

在測(cè)試GNSS時(shí)，尤其是應(yīng)用HIL仿真方式時(shí)，需要能夠使用來(lái)自實(shí)時(shí)GNSS的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)校正數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)的延遲越低，實(shí)施性越好，在自動(dòng)駕駛與高精定位行業(yè)的應(yīng)用是十分重要的，一方面有助于真實(shí)模擬極限情況下的決策與響應(yīng)能力，另一方面如果延遲太高，就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)與實(shí)際硬件的響應(yīng)之間存在差異，從而影響測(cè)試的準(zhǔn)確性。高延遲可能導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不可靠，甚至誤導(dǎo)性，因此需要盡量降低延遲以獲得可靠的HIL測(cè)試結(jié)果。

（5）性價(jià)比：

由于高精GNSS測(cè)試需要對(duì)現(xiàn)有的測(cè)試方案做改進(jìn)，在面向新興應(yīng)用時(shí)都希望測(cè)試系統(tǒng)足夠高效，減少所需的時(shí)間和資源；此外，在面對(duì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與方式有改變時(shí)，現(xiàn)有測(cè)試方案可以快速迭代、改變并無(wú)需花費(fèi)大量的成本。

2 測(cè)試方法

GNSS模擬器是GNSS高精測(cè)試的關(guān)鍵產(chǎn)品，是基于軟件定義架構(gòu)的GNSS模擬器，是依托“依托軟件引擎，開放硬件平臺(tái)，高效開放地完成GNSS仿真”的自有Skydel GNSS仿真引擎的全面解決方案。

GNSS模擬器可以模擬接收機(jī)的接收口徑上的GNSS信號(hào)，模擬不同衛(wèi)星的信號(hào)(包括位置、速度、時(shí)間信息)，模擬誤差和干擾，如多徑效應(yīng)、大氣延遲等，實(shí)現(xiàn)近乎真實(shí)的場(chǎng)景模擬。

可以幫助用戶最大程度上高效快速的完成各階段測(cè)試：

① 在Tier1、Tier2或供應(yīng)商處進(jìn)行接收器開發(fā)驗(yàn)證，通過(guò)輻射或傳導(dǎo)方式對(duì)待測(cè)件的GNSS功能做實(shí)驗(yàn)室級(jí)別測(cè)試。

② ECU/TCU Tier1、汽車原始設(shè)備制造商（OEM）或移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行前期的ECU/TCU和整車的GNSS功能測(cè)試，結(jié)合基站模擬器完成對(duì)GNSS+5G的融合測(cè)試。

③ ECU/TCU Tier1和汽車原始設(shè)備制造商（OEM）進(jìn)行完全迫真的GNSS全面功能測(cè)試，完成結(jié)合5G，GEO網(wǎng)絡(luò)，RTK/PPP基站等的全面高精度GNSS定位測(cè)試，對(duì)RTK，PPP，RTK-PPP設(shè)備的功能與性能進(jìn)行完整的驗(yàn)證與測(cè)試。

GNSS仿真測(cè)試在未來(lái)自動(dòng)駕駛等新興領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色，用于提前確保定位導(dǎo)航功能的可靠性。GNSS模擬器是實(shí)現(xiàn)GNSS高精度測(cè)試的關(guān)鍵工具，為用戶提供了可控和可重復(fù)的測(cè)試方案，同時(shí)允許用戶實(shí)時(shí)編輯和定義自己的GNSS仿真測(cè)試場(chǎng)景。利用GNSS模擬器，用戶可以實(shí)現(xiàn)小于5 ms延遲的HIL閉環(huán)仿真，使測(cè)試盡可能接近真實(shí)情況。該模擬器基于軟件定義架構(gòu)，為用戶提供了靈活性和可擴(kuò)展性，使其能夠適應(yīng)未來(lái)測(cè)試需求的變化；而這樣的架構(gòu)，不僅保證了整體成本的合理性，還提供了出色的性價(jià)比。

04****自動(dòng)駕駛與高精度定位的其他技術(shù)

1 什么是POS？****

高精度POS（positioning and orientation system）即定位定姿系統(tǒng)，是指一種精確測(cè)量和確定物體在地球表面或三維空間中的準(zhǔn)確位置的技術(shù)。高精度POS通常倚賴衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如全球定位系統(tǒng)，GPS）的精確測(cè)量，以及其他傳感器（如慣性測(cè)量單元，IMU）和校準(zhǔn)技術(shù)，以提供高精度的位置信息。

在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域里，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的成熟和自動(dòng)駕駛行業(yè)的逐漸發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)精度的要求越來(lái)越高，其中高精度POS將逐步取代GNSS定位與IMU作為源數(shù)據(jù)的來(lái)源，提供更高精度、形式更豐富的自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)。

2 什么是DGNSS？

差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（DGNSS），是對(duì)GNSS的增強(qiáng)，旨在糾正GNSS系統(tǒng)中的部分錯(cuò)誤和不準(zhǔn)確性，從而提供更準(zhǔn)確的定位信息。通常，訪問(wèn)校正信息可使差分GNSS接收器比其他接收器更準(zhǔn)確；消除這些誤差后，GNSS接收器有可能達(dá)到高達(dá)10厘米的精度。

該系統(tǒng)所基于的假設(shè)是，彼此非常接近（例如，在幾百公里內(nèi)）的任何兩個(gè)接收器都將經(jīng)歷相同的大氣誤差。因此，差分GNSS使用至少兩個(gè)GNSS接收器。一個(gè)接收器必須位于一個(gè)精確的已知位置；這個(gè)接收器用作基站或參考站，另一個(gè)稱為流動(dòng)接收器?；窘邮掌饔?jì)算其由GNSS衛(wèi)星計(jì)算出的位置與其實(shí)際已知位置之間的差異。差異是糾錯(cuò)因子，然后將其傳輸?shù)搅鲃?dòng)接收器（或多個(gè)流動(dòng)接收器）以校正其測(cè)量結(jié)果。可以使用無(wú)線電信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)應(yīng)用更正后的信息。

差分GNSS可以使用固定的地面參考站網(wǎng)絡(luò)來(lái)發(fā)送GNSS衛(wèi)星廣播的位置與已知固定位置之間的差異。DGNSS可以指任何類型的地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GBAS），全世界有許多正在使用的地面系統(tǒng)。

從軌道衛(wèi)星而不是地面發(fā)射器傳輸校正的類似系統(tǒng)稱為WAAS（廣域增強(qiáng)系統(tǒng)）或WADGPS（廣域差分全球定位系統(tǒng)）。有時(shí)作為同義詞使用，基于衛(wèi)星的增強(qiáng)系統(tǒng) (SBAS) 可以包括軌道衛(wèi)星系統(tǒng)，它已在世界其他地區(qū)實(shí)施，例如EGNOS、MSAS、QZSS和GAGAN。如今，大多數(shù)商業(yè)GNSS接收器都支持一種帶有SBAS的差分校正形式。

RTK就是在DGNSS的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用衛(wèi)星信號(hào)的載波相位對(duì)這種情況進(jìn)行了修正，因此可以使定位精度進(jìn)一步達(dá)到厘米級(jí)。

3 什么是A-GNSS？

A-GNSS（Assisting-GNSS，輔助GNSS，又稱網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)衛(wèi)星定位系統(tǒng) ）是一種GNSS增強(qiáng)系統(tǒng)，通?？梢燥@著提高全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的啟動(dòng)性能，即首次定位時(shí)間（TTFF）。利用普通的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，傳送增強(qiáng)校正數(shù)據(jù)，加強(qiáng)或者加快衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的搜索跟蹤性能與速度，可以明顯縮短接收機(jī)的首次定位時(shí)間，同時(shí)可以在受到一定遮擋的情況下（或者半開闊區(qū)域），也能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位。

所提供的輔助信息，包括導(dǎo)航衛(wèi)星的歷書、星歷、頻率范圍、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和近似位置等。通過(guò)提供輔助信息，使GNSS接收機(jī)在捕獲之前就知道應(yīng)該捕獲的頻率范圍，然后輔助數(shù)據(jù)再提供用來(lái)計(jì)算GNSS用戶位置的衛(wèi)星所在位置。一旦捕獲衛(wèi)星信號(hào)后，剩下的工作就是偽距的測(cè)量（僅僅需要幾毫秒，而不是幾分鐘），然后A-GNSS接收機(jī)開始計(jì)算用戶的位置。首次定位時(shí)間從1分鐘或者幾分鐘量級(jí)縮短到1秒量級(jí)。此外，由于A-GNSS接收機(jī)被設(shè)計(jì)為預(yù)先知道需要搜索哪個(gè)頻率，接收機(jī)的信號(hào)搜索跟蹤過(guò)程就變得較為簡(jiǎn)單，有針對(duì)性地壓縮接收機(jī)搜索頻帶，降低噪聲帶寬，增加信號(hào)能量的累計(jì)時(shí)間，從而增加了A-GNSS接收機(jī)的靈敏度，并允許它捕獲更弱的信號(hào)。
審核編輯 黃宇