【導讀】眾所周知，GNSS解決方案在城市環(huán)境的使用頻率最高，但存在的困難也最多。最好的情況下，深度城市峽谷、下穿通道、隧道、人造天篷和室內(nèi)停車場只會短暫影響全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號質(zhì)量和定位精度。
眾所周知，GNSS解決方案在城市環(huán)境的使用頻率最高，但存在的困難也最多。
最好的情況下，深度城市峽谷、下穿通道、隧道、人造天篷和室內(nèi)停車場只會短暫影響全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號質(zhì)量和定位精度。
而最壞的情況是，這類環(huán)境會導致定位服務(wù)完全中斷，對于依賴精準定位來追蹤車隊、精簡運維和管理賬務(wù)的企業(yè)而言，這會產(chǎn)生極為不利的影響。
目前，市面上已有可同時接收多個星座衛(wèi)星信號的GNSS接收機，在部分遮擋的環(huán)境中，通過增加衛(wèi)星接收數(shù)量，提高定位精準性及穩(wěn)定性，從而減少環(huán)境因素對定位性能的影響。
然而，這雖然可以提高在城市峽谷中定位成功的概率，但對于減少多徑效應(yīng)造成的定位誤差幫助甚少。
雙頻GNSS技術(shù)的目標是追蹤L5頻段中的高碼率信號，從而減輕多徑效應(yīng)。
當前市面上的多頻段定位解決方案也許能夠提升城市環(huán)境中的定位性能，但并非所有客戶和終端用戶都感知到了這些優(yōu)勢，由此可見，上文所述的城市環(huán)境定位挑戰(zhàn)仍未得到解決。
1. 慣性傳感技術(shù)的獨特優(yōu)勢
慣性導航解決方案利用GNSS接收機模塊內(nèi)置的慣性傳感器，以及車輛輪速脈沖傳感器數(shù)據(jù)（如果可用），在典型的城市環(huán)境中實現(xiàn)了更高的定位精度。
慣性導航解決方案將慣性傳感器數(shù)據(jù)與考慮了車輛各種運動可能性的動態(tài)模型相結(jié)合，消除了多徑效應(yīng)或復雜信號環(huán)境導致的位置估計誤差。
但除此之外，慣性導航還有更多優(yōu)勢。就車隊管理解決方案而言，慣性導航的價值體現(xiàn)在以下四個方面。
1）彌補信號中斷
較弱的GNSS信號無法穿過建筑結(jié)構(gòu)。因此，室內(nèi)停車場、隧道乃至下穿通道經(jīng)常會導致GNSS服務(wù)徹底中斷。即使在GNSS信號丟失的情況下，基于IMU的慣性定位也會繼續(xù)運行，提供位置信息的互補來源，填補衛(wèi)星信號可用性的缺口。
2）增強應(yīng)對干擾和欺騙的能力
除了提高定位服務(wù)的覆蓋范圍，慣性導航解決方案所采用的慣性傳感器還能增強應(yīng)對干擾和欺騙的能力，更好地應(yīng)對GNSS接收機最常遭遇的篡改威脅。例如，黑客可能使用高強度射頻噪聲來干擾接收機的運行。
另外，黑客還可能使用偽造的GNSS信號欺騙接收機，誘使接收機報告錯誤的定位信息。在此類情況下，如果信號受到干擾，或信號被偽造而導致GNSS和IMU輸出存在差異，慣性傳感器可以提供重要的信息數(shù)據(jù)，從而繼續(xù)維持定位服務(wù)。
3）應(yīng)對GNSS信號質(zhì)量短暫下降
無論是附近的蜂窩通信調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生的射頻干擾，或是樹木和建筑等形成的物理阻隔，都會造成衛(wèi)星信號質(zhì)量下降，GNSS接收機經(jīng)常要面對這類問題。在暫時信號質(zhì)量弱的情況下，可以使用基于慣性傳感器的定位來控制GNSS接收機的位置估計，確保定位的準確度。
4）提供車輛保險所需的重要數(shù)據(jù)
除了定位功能本身，慣性導航解決方案還可以提供重要的原始數(shù)據(jù)，車隊管理者和車輛保險公司可以從這些數(shù)據(jù)中獲取信息，包括使用“移動時喚醒”功能進行盜竊檢測，或檢測停放的車輛遭受的輕微碰撞，幫助保險公司降低不合理索賠引起的開支。
此外，慣性導航還可用于評估駕駛員的行為，可根據(jù)對駕駛員駕駛行為的評估，設(shè)定保險費用。
2. 互補性而非競爭性解決方案
至此我們應(yīng)該清楚，雙頻GNSS與慣性導航解決方案各有優(yōu)勢，互為補充，將二者進行比較并無實質(zhì)意義。
當前的雙頻定位解決方案雖然易于實施（只需雙頻GNSS接收機和天線），但只能小幅降低多徑效應(yīng)的影響。慣性導航技術(shù)在此基礎(chǔ)上更進一步，可以改善城市區(qū)域的定位精度，同時將定位服務(wù)擴展到GNSS信號無法覆蓋的區(qū)域，增強應(yīng)對干擾和欺騙的能力。
最終，市面上的定位解決方案將日趨成熟，具有更強的定位性能并且能夠擴展到日益復雜多樣的環(huán)境中。
長遠來看，多頻段GNSS和慣性導航無疑將會逐漸融合，從而進一步提高城市GNSS定位的可靠性。
在閱讀本文的同時，不妨進一步了解u-blox NEO-M9V 接收機（點擊下劃線處了解更多內(nèi)容），這是u-blox推出的新款GNSS模塊，提供無約束慣導和車載慣性導航（UDR和ADR），在設(shè)計時專門考慮了車隊管理和微出行應(yīng)用的需求。
該模塊還有專用評估套件EVK-M9DR，可用于測試模塊的功能，充分挖掘其性能潛力。
（來源：ublox）
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