Posicionamento preciso da estrada

A navegação e localização do GNSS são há muito tempo um padrão em nossas vidas diárias. O uso deste sistema tornou-se padrão para o veículo não tripulado NPO StarLine OSCAR . Enquanto a maioria das pessoas usa receptores GPS simples em seus telefones, a OSCAR usa soluções GNSS de alta precisão. Mas primeiro, o que é o GNSS em geral e como ele funciona?

O que é o GNSS?

GNSS significa Global Navigation Satellite System (ou Sistema de Navegação por Satélite ) e é usado como um termo geral para localização de satélites com cobertura global em todo o mundo. A partir de 2019, existem várias constelações de satélites principais:

• GPS (EUA), 31 satélites
• GLONASS (Rússia), 24 satélites
• Beidou (China), 23 satélites
• Galileu (União Europeia), 26 satélites
• NAVIC (Índia), 7 satélites
• QZSS (Japão), 4 satélites

Como tudo isso funciona?

Tomemos, por exemplo, o GPS usual em nosso telefone. Sempre há pelo menos quatro satélites GPS ao alcance da Terra. Cada um desses satélites GPS envia informações de posição e hora atual para os receptores GPS em um intervalo fixo. Bem, a distância entre o receptor GPS e o satélite é calculada pela diferença entre a hora em que o sinal foi enviado do satélite GPS e a hora em que o sinal foi recebido pelo receptor GPS.

Assim que o receptor (por exemplo, seu smartphone) recebe um sinal de pelo menos três satélites, sua localização (ou melhor, seu telefone) é calculada usando trilateração . O GPS precisa de pelo menos três satélites para calcular a posição 2D (longitude e latitude) e quatro satélites para a posição 3D (longitude, latitude, altitude).

Por que o GPS não funciona bem em ambientes urbanos?

Embora o GPS funcione bem sob o céu aberto, a precisão cai drasticamente em áreas urbanas (o erro pode ser de 50 metros ou mais): edifícios altos, fios, pontes e outros objetos - tudo isso piora a precisão do posicionamento.


Reflexão do sinal de satélite na cidade. Fotos de Uber

Os edifícios frequentemente interferem na linha de visão direta dos satélites e, embora o sinal do satélite “voe” para o seu receptor, ele consegue ricochetear nos edifícios várias vezes e apresentar distorção. Devido a essas reflexões, a precisão do posicionamento é significativamente reduzida (às vezes ± 500 metros). Você deve ter encontrado uma situação em que, ao pedir um táxi, sua localização no mapa não foi exibida corretamente.

Para eliminar esses problemas, usamos receptores GNSS de alta precisão, que aumentam significativamente a precisão do posicionamento usando IMU (módulos de medição inercial), informações do barramento CAN do veículo, correções RTK e um pouco mais de mágica.

Precisão aprimorada

Existem várias maneiras básicas de melhorar a precisão. Veja os mais populares:

• IMU (Inertial Measurement Module) é um conjunto de acelerômetros e giroscópios que fornecem medições em 3D. Por si só, a IMU não fornece dados sobre a localização (posição, altitude, velocidade), mas fornece informações úteis para calcular a localização em locais onde o GPS não “captura” (túneis, estacionamentos etc.);

IMU típico

• As correções RTK aumentam significativamente a precisão do local para 1-2 cm em tempo real. A linha inferior é simples - as chamadas estações base estão localizadas em todo o mundo. Uma estação base específica conhece os erros em sua área e os reporta ao receptor, que, por sua vez, leva em consideração essas correções e fornece uma solução mais precisa;

Em geral, a estação base é um receptor GNSS no modo “estação” + software + canal de rádio / Internet

• O barramento CAN também é útil no cálculo da localização, pois o carro fornece dados úteis sobre velocidade, velocidade da roda e outras características.

Você sabia disso em nosso OSCAR?

OSCAR e receptores GNSS de alta precisão

A precisão em centímetros é necessária para todos os veículos não tripulados, não apenas para a OSCAR. Imagine por um segundo que seria se o drone usasse GPS convencional com uma precisão de ± 50 metros:


Essa baixa precisão definitivamente levará a acidentes. É por isso que, no processo de trabalho na OSCAR, realizamos pesquisas e testamos vários receptores GNSS, testando-os em condições difíceis de desenvolvimento urbano denso.




Há apenas um carro, mas várias trilhas de GPS

Como resultado, decidimos duas soluções:

• NovAtel PwrPak 7D-E1
• uBlox F9K

Ambos os receptores apresentaram excelentes resultados e foram integrados com sucesso à nossa plataforma de software e hardware.

Na StarLine, gostamos de tornar um drone seguro uma realidade . Se você também está interessado neste tópico e deseja construir um futuro não tripulado conosco, convidamos você para a equipe !

O projeto StarLine OSCAR (Open Source Car) é aberto a especialistas da Comunidade Open Source, onde todos podem participar do processo de desenvolvimento de um drone no nível do código, experimentar seus algoritmos em um carro real equipado com equipamentos caros.

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