Penentuan posisi jalan yang tepat

Navigasi dan lokalisasi GNSS telah lama menjadi standar dalam kehidupan kita sehari-hari. Penggunaan sistem ini telah menjadi standar untuk kendaraan tak berawak NPO StarLine OSCAR . Sementara kebanyakan orang menggunakan penerima GPS sederhana di ponsel mereka, OSCAR menggunakan solusi GNSS presisi tinggi. Tetapi pertama-tama, apakah GNSS secara umum, dan bagaimana cara kerjanya?

Apa itu GNSS?

GNSS adalah singkatan dari Global Satellite Satellite System (atau Satellite Navigation System ) dan digunakan sebagai istilah umum untuk pelokalan satelit dengan cakupan global di seluruh dunia. Pada 2019, ada beberapa rasi bintang satelit utama:

• GPS (AS), 31 satelit
• GLONASS (Rusia), 24 satelit
• Beidou (Cina), 23 satelit
• Galileo (Uni Eropa), 26 satelit
• NAVIC (India), 7 satelit
• QZSS (Jepang), 4 satelit

Bagaimana cara kerjanya?

Ambil contoh GPS yang biasa ada di ponsel kita. Paling tidak selalu ada empat satelit GPS dalam jangkauan dari Bumi. Masing-masing satelit GPS ini mengirimkan informasi posisi dan waktu saat ini ke penerima GPS pada interval yang tetap. Nah, jarak antara penerima GPS dan satelit dihitung dengan menemukan perbedaan antara waktu sinyal dikirim dari satelit GPS dan waktu sinyal diterima oleh penerima GPS.

Segera setelah penerima (misalnya, ponsel cerdas Anda) menerima sinyal dari setidaknya tiga satelit, lokasi Anda (atau lebih tepatnya telepon Anda) dihitung menggunakan trilateration . GPS membutuhkan setidaknya tiga satelit untuk menghitung posisi 2D (bujur dan lintang) dan empat satelit untuk posisi 3D (bujur, lintang, ketinggian).

Mengapa GPS tidak berfungsi dengan baik di lingkungan perkotaan?

Meskipun GPS bekerja cukup baik di bawah langit terbuka, akurasi turun secara dramatis di daerah perkotaan (kesalahannya mungkin 50 meter atau lebih): bangunan tinggi, kabel, jembatan dan benda lainnya - semua ini memperburuk akurasi penentuan posisi.


Refleksi sinyal satelit di kota. Foto Uber

Bangunan sering mengganggu garis pandang langsung satelit, dan sementara sinyal dari satelit “terbang” ke penerima Anda, bangunan itu berhasil memantul bangunan beberapa kali dan menimbulkan distorsi. Karena refleksi tersebut, akurasi posisi berkurang secara signifikan (kadang-kadang ± 500 meter). Anda pasti mengalami situasi di mana ketika memesan taksi, lokasi Anda di peta tidak ditampilkan dengan benar.

Untuk menghilangkan masalah ini, kami menggunakan penerima GNSS presisi tinggi yang secara signifikan meningkatkan akurasi posisi menggunakan IMU (modul pengukuran inersia), informasi dari bus CAN kendaraan, koreksi RTK, dan sedikit lebih banyak keajaiban.

Akurasi yang ditingkatkan

Ada beberapa cara dasar untuk meningkatkan akurasi. Lihatlah yang paling populer:

• IMU (Inertial Measurement Module) adalah seperangkat accelerometer dan gyroscopes yang menyediakan pengukuran 3D. Dengan sendirinya, IMU tidak memberikan data tentang lokasi (posisi, ketinggian, kecepatan), tetapi memberikan informasi yang berguna untuk menghitung lokasi di tempat-tempat di mana GPS tidak "menangkap" (terowongan, tempat parkir, dll.);

IMU khas

• Koreksi RTK secara signifikan meningkatkan akurasi lokasi hingga 1-2 sentimeter secara real time. Intinya sederhana - stasiun pangkalan yang disebut berada di seluruh dunia. BTS tertentu mengetahui kesalahan di wilayahnya dan melaporkannya ke penerima, dan yang terakhir, pada gilirannya, memperhitungkan koreksi ini dan memberikan solusi yang lebih akurat;

Pada dasarnya, stasiun basis adalah penerima GNSS dalam mode "stasiun" + perangkat lunak + radio / saluran Internet

• CAN-bus juga berguna dalam menghitung lokasi, karena mobil memberikan data yang berguna tentang kecepatan, kecepatan roda, dan karakteristik lainnya.

Apakah Anda tahu itu di OSCAR kami?

Penerima OSCAR dan GNSS presisi tinggi

Akurasi sentimeter diperlukan untuk semua kendaraan tak berawak, bukan hanya OSCAR. Bayangkan sesaat jika drone menggunakan GPS konvensional dengan akurasi ± 50 meter:


Akurasi yang rendah seperti itu pasti akan menyebabkan kecelakaan. Itulah sebabnya dalam proses bekerja pada OSCAR, kami melakukan penelitian dan menguji sejumlah penerima GNSS, menguji mereka dalam kondisi sulit pembangunan perkotaan yang padat.




Hanya ada satu mobil, tetapi beberapa trek GPS

Sebagai hasilnya, kami menetapkan dua solusi:

• NovAtel PwrPak 7D-E1
• uBlox F9K

Kedua penerima menunjukkan hasil yang sangat baik dan berhasil diintegrasikan ke dalam platform perangkat lunak dan perangkat keras kami.

Di StarLine, kami menikmati membuat drone yang aman menjadi kenyataan . Jika Anda juga tertarik dengan topik ini dan Anda ingin membangun masa depan tanpa awak bersama kami, maka kami mengundang Anda ke tim !

Proyek StarLine OSCAR (Open Source Car) terbuka untuk spesialis dari Komunitas Open Source, di mana setiap orang dapat berpartisipasi dalam proses pengembangan drone pada tingkat kode, mencoba algoritme mereka pada mobil nyata yang dilengkapi dengan peralatan mahal.

Twitter: twitter.com/starline_oscar
Situs web: smartcar.starline.ru
GitLab: gitlab.com/starline/oscar