浅谈惯性导航之高精度地图定位

日前，高德地图官方微信公众号发布消息称：‘高德地图下一代导航来啦’。据悉，此次高德地图的升级主要是应用北斗系统亚米级的高精度定位，从而在某些复杂路况下进行精确定位。这标志着自2020年北斗全球组网成功以来，北斗系统应用重大成果展示。

高精度地图是怎么来的呢？高精度地图其实是地图采集车采集并制作的。高精的实现，主要是靠地图采集车各类传感器，其中最重要的就是高精度定位定向系统，包括卫星定位及惯性导航两部分。

我们结合实际的工作应用来向大家介绍一下高精度定位定向系统。

下图是高精度定位定向系统的硬件架构组成：

整个系统由硬件和软件算法组成，本文着重介绍一下硬件构成。因为算法上大家各有千秋，就不在这里一一介绍了。

事实上，IMU是组合惯导的核心，从某种程度上讲，选定位定向系统重点就是选IMU。

IMU通常由三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪构成，加速度计是测量三个轴的加速度信号，陀螺仪是测量三个轴的角速度信号，加速度和陀螺仪信号经姿态解算算法之后就可以得到载体的姿态信息。

IMU不依赖于外部信息，但由于定位信息是通过时间积分获得的，所以误差会随着时间的积累而增加，因此需要利用外部信息进行辅助矫正。

GNSS俗称全球卫星导航系统，是使用卫星信号来确定用户接收机位置的系统。GNSS定位的基本原理就是通过测量四颗以上已知位置的卫星与GNSS接收机的距离通过距离交会的方式来确定接收机的位置。GNSS在系统的主要作用是获取当前位置的绝对坐标，优点是不存在位置误差累计，缺点就是更新频率低，一般最高不超过10-50hz.

里程计一般在安装在车轮山，通过车轮带动共同旋转，作用是测量车辆运动的线性距离，在卫星失锁情况下抑制漂移误差。

辅助定位主要是一些陆基和星基增强技术，包括RTK、PPK、PPP、DGPS和各种SBAS等，一般用的最多的就是陆基增强系统，采用事后差分的处理方法。

下面给大家分享一下我司的组合惯导在某地图厂商的测试数据：

测试实验：

n 实验1：城市峡谷

全程轨迹图：

图2  Google earth解析图

高架桥下：

图3  matlab解析图

图4   Google earth解析图

遮挡信号：

图5  matlab解析图

图6   Google earth解析图

n 实验2：立交桥

全程轨迹图：

图7  matlab解析图

图8   Google earth解析图

图9  matlab解析图

图10   Google earth解析图

n 实验3：隧道

图11  matlab解析图

图12   Google earth解析图