對於改善汽車中的衛星導航體驗這一問題，我們有一個新方案

目前，衛星導航系統在汽車領域中的使用情況面臨著挑戰——在城市中，用戶通常會感受到導航系統的視線干擾和中斷，但事實上，城市反而是最需要精確、可靠的導航的地方：

當車輛穿過隧道時，導航數據就會丟失，當車輛駛出時，通常需要一段時間才能重新定位到隧道外的正確位置。

當駕駛者這些車穿過布滿高樓大廈的城區時，導航的精度變得有限甚至很差。

此外，高層建築也可以反射全球定位導航系統（GNSS）的信號，進一步弱化了信號清晰度。

但，技術總是在進步的。全球導航衛星系統已經開始有了創新。

汽車航位推演算法（Automotive Dead Reckoning，ADR）將GNSS數據與從安裝在車身和車輪上的感測器收集到的位置信息相結合。使用簡單的航位推測技術，就可以計算出當前位置相對於上一次GNSS定位（fix）的距離。不過這要求車輛自身數據網路集成度要足夠高，以便在製造車輛時能進行裝配。

UDR(Untethered Dead Reckoning 無聯機的航位推演算法)是一種有望能夠提供比僅僅使用GNSS更好，又能接近ADR效果的辦法，UDR並不需要與車輛網路連接起來，而是通過將慣性感測數據與GNSS數據結合起來推算——參見圖1。

圖1

微機電系統加速度計和微機電陀羅儀用於提供角度和加速的精確測量數據，這些數據又會與GNSS數據結合，在GNSS信號被干擾或者失真時提供即時的定位修正。

通過記錄車輛最後的位置，例如在一個多層或地下停車場的位置，然後在車輛重新啟動的時候，能夠立即導航。下圖表示了在一個被高建築物包圍的一個區域中UDR的定位精度：

圖2

圖2的測試結果顯示出了GNSS和UDR兩中方案之間的精度差距。UDR方案中，在實驗車輛的擋風玻璃上安裝了一個天線。實驗結果顯示：UDR方案的定位精度是僅僅使用GNSS的3倍。

另一個實驗進一步說明UDR在信號不良的條件下的能力。在該實驗中，天線是安裝的車底部的，就在儀錶盤的下方，測試結果如圖3。雖然其絕對位置的定位精度不如將天線安裝在擋風玻璃上，但UDR方案的精度仍然是僅用GNSS的3倍。

圖3

上述的兩個實驗中，都是用了ublox的UDR組件——NEO-M8U：尺寸僅為12.2 x 16.0 x 2.4 mm，包括了3D慣性感測器，可支持多重衛星系統的GNSS，可接收來自GPS、GLONASS，北斗和伽利略等系統的信號。

而另一UDR組件——EVA-M8E，體積更小，可提供相同的功能，但是為了獲取更高精度的信息，需要額外安裝的陀螺儀和加速度計。

那些完全集成的UDR組件，例如NEO-M8U，能夠協助系統到到最高的定位精度。圖4顯示了M8的設計。可以看得出，M8使用了一個斤耦合的卡爾曼濾波器（一種線性二次估計演算法，基於一系列的測量用來估計車輛的位置，並提供更精準的定位），能夠將追蹤精度的信息反饋到GNSS組件中。

當車輛在城市林立的高樓之間導航時，從一個或兩個衛星中獲得的數據都能增加航位推演算法的定位精度。反之，定位精度將會非常差，甚至根本無法定位。

圖4

UDR方案的另外一個重要的特點是，該方案能夠提供高刷新頻率的定位信息，或者是實時的高導航率結果（HNR，High Navigation Rate）。當僅僅依賴於GNSS信號時，位置的計算存在內部的長時間延遲。

目前市場上普遍使用的GNSS系統，最大的刷新頻率是10赫茲，每秒最多修正10次。在能夠獲得衛星信號的時候，這樣的系統還能夠在反映汽車所在的區域。但UDR能夠將刷新頻率提高兩倍：到20赫茲，極大地提高導航率。

圖5

圖5說明了時延在兩種方案中對導航的影響程度。基於V2X基礎設施的防碰系統和車距保持的關鍵就是時延，時延越短越好。從圖中可以看出，UDR的時延更短。為了在緊急情況下能夠迅速反應，短時延和高導航率對於V2X應用來說，是不可或缺的。

在u-blox 的NEO-M8U和EVA-M8E的組件中，包含3軸陀螺儀、3軸加速度計和組件的溫度感測器。產生的原始數據將會以100赫茲的頻率進行更新，繼而傳輸到UART或者I2C兼容界面中用於描述駕駛員表現，該組件也能在按里程付費保險應用或者事故重現上發揮作用。

但若用戶打算使用UDR系統，最好還是先仔細考察相關UDR組件的能力，以及有助於設計原型和加快進入市場的開發工具的能力。考察的重點包括：能夠適應的溫度範圍，汽車質量標準認證，以及是否符合上路汽車運行條件的標準。

VehicleTrend綜合整理自新智駕

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