Civil Maps 網路研討會小結：一次有關 IMU、GPS和SBET 的初級入門

雷鋒網按：Civil Maps 前身是斯坦福大學的一個創業孵化項目。該公司通過人工智慧軟體，整合自動駕駛汽車感測器上得到的 3D 數據，以構建直接供自動駕駛汽車使用的高精度地圖。

去年 7 月，Civil Maps 完成第四輪融資，獲得福特、斯坦福大學以及雅虎聯合創始人楊致遠等 5 家投資人/企業總計 660 萬美元的資金支持，用於開發可供無人駕駛汽車使用的、價格低廉的實時 3D 高精度地圖。

今年 5 月，Civil Maps 舉辦了第二屆網路研討會，同時上線了《感測器數據入門》系列視頻。

在該系列視頻中，該公司講解了有關多款感測器的基本知識，包括慣性測量單元（IMU）和GPS 等。同時，Civil Maps 還討論了這些感測器為什麼能得到廣泛使用和它們在 Civil Maps 的定位和地圖堆棧中所扮演的角色。

為了能適應市場上數量眾多的感測器和數據類型，Civil Maps 專門製作了相關軟體，它可以輕鬆適配不同的設定。由於 IMU 和 GPS 是感測器中重要的模塊，因為在定位和自動駕駛功能中缺一不可。同時，它們還會經常出現在自動駕駛原型車中。

除了感測器，本次網路研討會的主題還有 SBET（最佳平滑軌跡估算），這種合成數據類型由 IMU 和 GPS 採集的數據混合而成。

一個 SBET 文檔由一系列 SBET 點組成，每個點中都包含了當日的時間、位置坐標和旋轉信息等。對 IMU 和 GPS 數據進行計算後就能得到 SBET 數據，當然還要參考安裝信息並進行軸線校準。

隨後與激光雷達或攝像頭採集到的數據進行綜合，就能得到點雲數據（所謂的點雲數據是指掃描資料以點的形式記錄，每一個點包含有三維坐標，有些可能含有顏色信息或反射強度信息）。

圖1：拉斯維加斯會展中心的點雲數據和相關語義向量圖

加速計——三軸加速度值；

陀螺儀——通過固定搖架上飛輪的傾角來計算定位；

磁力計——根據地球的磁矢量發生傾斜並與地面平行；

氣壓計——通過跟蹤氣壓值來計算海拔。

為了更好的對 GPS 數據進行編纂並做出索引，Civil Maps 用 WGS84 坐標系（世界大地坐標系）當垂直參考系，水平參考繫上，則用了 UTM 坐標系（通用橫墨卡托投影坐標系）。

WGS84 坐標系：由於地球不是一個完美的球體，因此橢圓海拔模型中地球表面的山體和溝壑都被抹平，這樣才能保證測量和地理索引的一致性。

UTM 坐標系：雖然有很多不同的投影方法，但在水平定位上，Civil Maps 將地球分成了 60 個區域，每個區域都有自己的三軸加速度值範圍。舉例來說，北卡羅來納位於第十區，南卡羅來納則位於第十一區。

此外，Civil Maps 還將世界統一時間（TUC，同時參考了公轉和自轉）用到了開發堆棧中去。而軌道衛星搜集的 GPS 時間標記都被納入了 GPS 時間系統，該系統從 1980 年 1 月 1 日正式開始計時。

鑒於世界統一時間與 GPS 時間稍有不同（會有秒差），因此 Civil Maps 對 GPS 數據進行了格式轉換，以便適應它們的軟體堆棧。

正如上圖所示，Civil Maps 讀取了 IMU 數據（下周他們會將源代碼上傳 GitHub）並進行了緩衝。隨後，將驗證過的 GPS 數據和精度因子的係數值導入。

所謂的精度因子是 GPS 微信與 GPS 天線間的幾何關係，精度因子越小，誤差就越小。由於影響 GPS 讀數的因素較多，因此 Civil Maps 並不完全依賴它。

Civil Maps 一般通過對點雲和感測器數據進行模擬逆向工程的方法來驗證精度。多次模擬後就能得到路面的真實情況了。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！