Araçta uydu navigasyon deneyimi nasıl iyileştirilir? İşte yeni bir plan
Lei Feng'in web sitesine göre: İster navigasyon sistemi kullanıcıları ister tasarımcıları için mevcut uydu navigasyon sistemleri tatmin edici değil. Bu makale, doğruluğu artırmanın bir yolunu açıklamaktadır. Bu makalenin yazarı Florian Bousquet, İsviçre'nin Thalwil kentinde bulunan u-blox Holding AG'nin pazar geliştirme müdürüdür ve Leifeng.com tarafından derlenmiştir, yeniden basmak için lütfen Leifeng.com ile iletişime geçin.
Arabalarda "uydu navigasyonu" kullanımında hepimiz zorluklarla karşılaşıyoruz.
Hem fabrikada kurulan ekipmanın hem de sonradan kurulan ekipmanın kendi sınırlamaları vardır. Göz önünde bulundurmamıza değer birkaç şey var, bunların arasında en bariz olanı, sürücüler yüksek binalarla dolu kentsel alanlardan geçerken, navigasyon doğruluğunun sınırlı ve hatta zayıf hale gelmesidir.
Şehirlerde, kullanıcılar genellikle görüş hattı kesintisini ve navigasyon sisteminin kesintisini hissederler, ancak şehir doğru ve güvenilir navigasyonun en çok ihtiyaç duyulduğu yerdir. Yüksek binalar ayrıca küresel konumlandırma ve navigasyon sistemi (GNSS) sinyallerini yansıtarak sinyal netliğini daha da zayıflatabilir.
Diğer bir yaygın durum, araç tünelden geçtiğinde navigasyon verilerinin kaybolacağıdır.Araç çıkarken, tünelin dışındaki doğru konuma taşınması genellikle biraz zaman alır.
Ancak endişelenmeyin, tüm otomotiv pazarında küresel navigasyon uydu sistemleri yenilik yapmaya başladı.
Orijinal olarak yalnızca üst düzey otomobillerde bulunan Automotive Dead Reckoning (ADR) algoritması, GNSS verilerini gövdeye ve tekerleklere takılı sensörlerden toplanan konum bilgileriyle birleştirir.
Bu şekilde, basit ölü hesaplama teknikleri kullanılarak, mevcut konum ile son GNSS düzeltmesi (sabitleme) arasındaki mesafe hesaplanabilir. Bu, aracın kendi veri ağının entegrasyonunun, aracı imal ederken montajı mümkün kılmak için yeterince yüksek olmasını gerektirir.
UDR (Untethered Dead Reckoning), sadece GNSS kullanmaktan daha iyi ve ADR etkisine yakın olması beklenen bir yöntemdir.Bu yöntemin araç ağına bağlanmasına gerek yoktur. UDR, atalet sensörü verilerini GNSS verileriyle birleştirerek hesaplanır - bkz. Şekil 1.
Şekil 1
MEMS ivmeölçerler ve MEMS jiroskopları, doğru açı ve ivme ölçüm verilerini sağlamak için kullanılır.Bu veriler, GNSS sinyaline müdahale edildiğinde veya bozulduğunda gerçek zamanlı konumlandırma düzeltmesi sağlamak için GNSS verileri ile birleştirilecektir.
Çok katlı veya yer altı otoparkı gibi aracın son konumu kaydedilerek, araç yeniden çalıştırıldığında araç hemen seyredilebilir. Aşağıdaki şekil, yüksek binalarla çevrili bir alanda UDR'nin konumlandırma doğruluğunu göstermektedir:
şekil 2
Şekil 2'deki test sonuçları, GNSS ve UDR çözümleri arasındaki doğruluk boşluğunu göstermektedir. UDR şemasında, deneysel aracın ön camına bir anten yerleştirildi. Bu deneyde, UDR çözümünün konumlandırma doğruluğu, yalnızca GNSS'nin üç katıdır.
Başka bir deney ayrıca UDR'nin zayıf sinyal koşullarında yeteneğini göstermektedir. Bu deneyde anten arabanın alt kısmına, gösterge panelinin hemen altına yerleştirilmiştir Test sonuçları Şekil 3'te gösterilmiştir. Mutlak konumunun konumlandırma doğruluğu, anteni ön cama takmak kadar iyi olmasa da, UDR çözümünün doğruluğu hala yalnızca GNSS'nin üç katıdır. GNSS'nin sonuçları tek başına felakettir.
resim 3
Yukarıdaki iki deneyde ublox'un UDR bileşeni-NEO-M8U kullanıldı. Bu cep boyutundaki bileşen yalnızca 12,2 x 16,0 x 2,4 mm boyutlarındadır ve bir 3D atalet sensörü içerir. Çoklu uydu GNSS'yi destekleyebilir ve GPS, GLONASS, Beidou ve Galileo sistemlerinden sinyal alabilir.
Diğer UDR bileşeni EVA-M8E daha küçüktür ve aynı işlevi sağlayabilir, ancak daha yüksek hassasiyetli bilgiler elde etmek için ek bir jiroskop ve ivmeölçer gereklidir.
NEO-M8U gibi tam entegre UDR bileşenleri, sisteme en yüksek konumlandırma doğruluğuna yardımcı olabilir. Şekil 4, M8'in tasarımını göstermektedir. M8'in, izleme doğruluğu bilgilerini GNSS bileşenlerine geri besleyebilen bağlı bir Kalman filtresi kullandığı görülebilir.
Kalman filtresi ayrıca, aracın konumunu tahmin etmek ve daha doğru konumlandırma sağlamak için bir dizi ölçüme dayanan doğrusal bir ikinci dereceden tahmin algoritmasıdır. Bu sayede tüm GNSS ve sensör sinyallerini ölçtükten sonra en yüksek 3D doğruluğunu elde etmek mümkündür.
Bir şehirdeki yüksek binalar arasında gezinirken, bir veya iki uydudan elde edilen veriler, ölü hesaplama algoritmasının konumlandırma doğruluğunu artırabilir. Bu yöntem kullanılmazsa, konumlandırma doğruluğu çok zayıf olacak, hatta bulunması imkansız olacaktır.
Şekil 4
UDR programının bir diğer önemli özelliği, programın yüksek yenileme oranıyla konumlandırma bilgisi veya gerçek zamanlı yüksek gezinme hızı sonuçları (HNR, Yüksek Navigasyon Hızı) sağlayabilmesidir. Yalnızca GNSS sinyallerine güvenildiğinde, pozisyon hesaplamasında uzun bir dahili gecikme vardır.
Kitlesel pazarda GNSS kullanan tipik bir sistem için maksimum yenileme hızı 10 Hz ve maksimum yenileme hızı saniyede 10 defadır. Uydu sinyalleri mevcut olduğunda, böyle bir sistem aynı zamanda aracın bulunduğu alanı da yansıtabilir. Ancak UDR farklıdır, yenileme oranını ikiye katlayabilir. 20 Hz'e kadar, navigasyon oranını büyük ölçüde iyileştirir
Şekil 5
Şekil 5, iki senaryoda zaman gecikmesinin seyrüsefer üzerindeki etkisini göstermektedir. V2X altyapısına dayalı çarpışma önleme sistemi ve araç mesafe bakımının anahtarı gecikmedir ve gecikme ne kadar kısa olursa o kadar iyidir. Şekilden UDR'nin daha kısa bir zaman gecikmesine sahip olduğu görülebilir. Acil durumlarda hızlı yanıt verebilmek için kısa zaman gecikmesi ve yüksek navigasyon hızı V2X uygulamaları için vazgeçilmezdir.
U-blox'un NEO-M8U ve EVA-M8E bileşenlerinde, 3 eksenli jiroskop, 3 eksenli ivmeölçer ve bileşen sıcaklık sensörünün ham verileri 100 Hz frekansında güncellenecektir. Bu veriler, sürücünün performansını tanımlamak için kullanılabilen UART veya I2C uyumlu arayüze iletilir ve ayrıca mil başına ödeme sigorta uygulamalarında veya kaza çoğaltmasında da faydalıdır.
UDR tabanlı bir sistem kullanmayı planlıyorsanız, ilgili UDR bileşenlerinin yeteneklerinin yanı sıra prototipler tasarlamaya ve pazara girişi hızlandırmaya yardımcı olan geliştirme araçlarının yeteneklerini dikkatlice incelemek en iyisidir. Temel endişe noktaları, adapte edebilecekleri sıcaklık aralığı, AEC-Q100 gibi otomotiv kalite standardı sertifikası ve yoldaki araçların çalışma koşullarını belirleyen ISO 16750 gibi standartlara uygunluktur.
İlk kavramsal model oluşturmak, farklı anten konumlarının test edilmesi, farklı bileşen işlevlerinin değerlendirilmesi ve GNSS ve sensörlerin performansının çizelgelenmesi gibi bazı değerlendirme kitlerini veya hemen deneyimlenebilecek bazı tasarımları da gerektirir.
Bağlantısız ölü hesaplama algoritması, daha önce imkansız olan araba tabanlı bir navigasyon yöntemi sağlar. Bir tünelde, yüksek binaların bulunduğu bir şehirde veya çok katlı bir otoparkta sürüş olsun, UDR, aracın kendi ağına bağlanmaya gerek kalmadan sürekli navigasyon sağlayabilir. Ve kısa bir sinyal kesintisinde navigasyona devam edebilir.
Üyeler için 6 özel ayrıcalık ve yıl boyunca 100 sayı, otonom sürüşü basit bir şekilde anlamanıza yardımcı olacaktır. "Yeni Akıllı Sürüş Üyelik Programı" na katılmak istiyorsanız, lütfen bağlantıya tıklayın: https://www.leiphone.com/aidrive/vip veya ayrıntılar için posterin altındaki QR kodunu tarayın.
