智能网联汽车仿真与测试【课件】3-1 位姿传感器的仿真构建.pptxVIP

位姿传感器的仿真构建SimulationandTestingofIntelligentNetworkedVehicle

目录ContentsGNSS01IMU02

GNSS01

1.什么是GNSS全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)是一种以人造卫星为基础的高精度无线电定位系统。该系统可为以全球任何地方以及近地空间提供准确地理坐标信息、物体速度信息和精确的时间信息。GNSS系统可以进行导航，授时和定位，为我们的日常生活带来了很大的便利，例如，手机或汽车的导航系统均依赖GNSS系统。它还在军事、气象、农林牧渔,交通运输、航空航天等领域发挥着巨大的作用。一、GNSS

目前，全球卫星定位系统主要有中国的北斗卫星导航系统(BDS)、美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)和欧盟伽利略定位系统(Galileo)。一、GNSS

每个全球卫星导航系定位系统都由以下三部分组成，即：空间段(卫星星座)地面控制段(地面监控)用户端(接收机)一、GNSS2.GNSS系统组成

（1）空间段由卫星或其它航天设备组成，传输的导航报文包括卫星轨道、位置、传输时间等信息。（2）地面控制段负责系统导航任务的运行控制，主要由主控站、时间同步/注入站、监测站等组成。（3）用户段GNSS接收机。用户的GNSS接收机主要功能是捕获按一定卫星截止角选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离与距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。一、GNSS

GNSS检测距离的方式主要有以下两种：测量测距码信号到达接收机的伪距(由于各种误差，非几何距离)，即伪距测量；测量星载波信号与接收机的参考信号之间的相位差，即载波相位测量。一、GNSS

3.GNSS测距方式伪距测距利用卫星信号发出和接收的时刻之间的时间差计算距离。由于GNSS卫星是不同运动的，测得的距值其实是接收机距离卫星飞行后方某个点的距离，所以被称作“伪距”。单个卫星测定的距离可以根据光速和时间差计算得到。一、GNSS(1)伪距测距其中，c为光速。对于三维空间，需要求解三个坐标。因此理论上至少需要三个卫星方可求得具体位置。可以看出等式左边皆为已知量，理论上只要接收到3颗卫星的数据，就可以求出定位设备的(X,YZ)这3个未知量。

3.GNSS测距方式但是，实际上定位设备的时间(T)和卫星的时间(T)往往是不同步的，因此需要计算时间时需要考虑另一个未知数——钟差((T-T1)，所以我们需要再多一颗卫星，4颗卫星4个方程，解出4个未知数，从而获得较为准确的定位结果，如下公式所示。一、GNSS

3.GNSS测距方式一般无线电信号需要通过调制到载波上进行传输的以提升信号传播能力。载波一般为正弦波。以GPS为例，其两个载波频率，L1和L2。L1为1575.42MH2，L2为1227.60MHz，它们的波长分别为190mm和244mm。一、GNSS(2)载波相位测距

3.GNSS测距方式因为大气，温度等因素的影响，伪距与真实值之间的误差可能很大。因此科学家尝试寻找降低该误差的方法。假设我们在地面上有一个位置已知的点，我们在此处架设一台卫星定位设备，在该点测量到的伪距为p,由于该点的位置已知，我们可以计算出该点和卫星之间的真实距离L,那么(p-L)为测量值与真实值之间的误差。该误差值即可用来对设备周围的手机，车载GNSS等设备进行偏差修正，从而提升定位精度。该放在已知点上的设备叫做基准站，简称基站。基站可以进行位置、伪距和载波相位三个方面的误差纠正，即可实现位置差分、伪距差分和载波相位差分。一、GNSS(3)基于差分的精度提升方法

位置差分基站播发送位置偏差后，移动站将自身计算出位置机上基站播发的差值得到自身的最终位置。由于该方法要求移动站与基准站各自计算得到的位置坐标中包含相同的误差项，因此需要移动站和基准站均采用同一种定位算法和同一套卫星测量值，不符合大多数实际情况，因此比较难实现，且性能不好，实际中应用较少。伪距差分基站发出伪距之差后，移动站将自身伪距观测值加上基站播发的伪距差值得到自身的最终伪距，并进行位置解算。这种方式不要求移动站和基准站采用同一种定位算法，其精度可达分米级。载波相位差分基站播发的是载波相位差分修正项。移动站根据接收到的修正项，计算周整模糊度，从而大幅提高定位精度，其精度最高可达毫米级。一、GNSS

GNSS02

1.什么是IMUIMU(InertialMeasu