自主機(jī)器人、汽車和所有其他支持 GPS 的應(yīng)用程序都有一個共同點(diǎn)：它們永遠(yuǎn)不知道自己在哪里。這并不是說他們對自己的位置一無所知。他們根本無法確切知道他們從全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 接收器獲得的位置輸出有多準(zhǔn)確。

標(biāo)準(zhǔn) GNSS 接收器的精度在幾米以內(nèi)。具有航位推算的多星座、多頻率解決方案可以可靠地實(shí)現(xiàn)低至約一米的精度。高精度接收器可以使用 GNSS 校正數(shù)據(jù)將精度降低到幾厘米。

然而，在每種情況下，終端設(shè)備都無法獲得實(shí)時位置誤差。到目前為止，最好的猜測是準(zhǔn)確度估計(jì)，計(jì)算各種輸入，例如輸入衛(wèi)星信號的質(zhì)量和 GNSS 接收器經(jīng)歷的其他條件。雖然這個估計(jì)確實(shí)有助于將 GNSS 接收器的可能位置縮小到一個更小的圓圈，但它為異常值打開了一扇大門：基于修改后的高斯分布的準(zhǔn)確度估計(jì)通常只能提供 68% 的置信度。

GPS保護(hù)等級是多少？

GNSS 保護(hù)級別將精度估計(jì)的概念更進(jìn)一步。它以 95% 的置信度獨(dú)特地提供了經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證的最大位置誤差實(shí)時估計(jì)。換句話說，它增加了可能包含 GNSS 接收器實(shí)際位置的圓圈的大小，但幾乎關(guān)閉了異常值的大門。輸入數(shù)字：以 1 Hz 輸出速率運(yùn)行的 GNSS 接收器的實(shí)際位置誤差將超過保護(hù)水平，每小時不超過 180 次（對于 3600 個報(bào)告的位置）。

需要明確的是，保護(hù)級別不是分配給 GNSS 接收機(jī)的靜態(tài)值。與準(zhǔn)確度估計(jì)一樣，它不斷演變基于從傳入衛(wèi)星信號中收集的信息。但是，雖然實(shí)際位置誤差經(jīng)常超過精度估計(jì)，但超出保護(hù)水平的情況極為罕見。對于習(xí)慣于處理概率和估計(jì)的應(yīng)用程序，保護(hù)級別提供了不同尋常的確定性水平，使其對于任何數(shù)量的基于 GNSS 的用例都很有價值。

GPS保護(hù)等級的好處

考慮機(jī)器人割草機(jī)。這些緩慢移動的設(shè)備通常遵循隨機(jī)軌跡穿過由地下邊界線劃定的土地，使用傳感器防止它們撞到障礙物。這是一種在過去非常有效的方法，尤其是在不需要我們從足球和足球場中知道的完美條紋圖案的環(huán)境中。所有的割草機(jī)都需要修剪每一片最后一片草葉就足夠了。

但隨著高精度 GNSS 技術(shù)的引入，下一代機(jī)器人割草機(jī)將能夠采用更加系統(tǒng)和高效的方法，使用基于數(shù)字地圖的實(shí)時路徑規(guī)劃算法。但是，有一個條件：機(jī)器人割草機(jī)需要能夠可靠地避開地圖上標(biāo)記的禁區(qū)，例如花壇或其他禁區(qū)，例如鄰近的財(cái)產(chǎn)。

GPS 保護(hù)級別為機(jī)器人割草機(jī)提供了一個可靠的指標(biāo)，使用它可以實(shí)時調(diào)整其軌跡以適應(yīng) GNSS 接收器位置輸出的質(zhì)量。

如上圖所示，只要報(bào)告位置與禁區(qū)之間的距離超過保護(hù)水平，機(jī)器人割草機(jī)就會按計(jì)劃運(yùn)行。當(dāng)保護(hù)級別增加到延伸到排除區(qū)域的點(diǎn)時，或者如果沒有有效的保護(hù)級別值可用，則服務(wù)中斷。在這種情況下，例如，割草機(jī)可以回溯到最近的可信位置。

最終，GPS 保護(hù)級別通過讓割草機(jī)更靠近禁區(qū)，同時最大限度地降低進(jìn)入禁區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)來提高服務(wù)質(zhì)量。

受益于 GPS 保護(hù)級別的其他應(yīng)用

機(jī)器人割草機(jī)絕不是唯一受益于 GPS 保護(hù)級別的應(yīng)用?；旧希魏我蕾嚮?GPS 的定位信息的應(yīng)用程序都可以從高度可靠的位置誤差上限中受益。接下來，我們簡要介紹其他四個用例。

車載導(dǎo)航和駕駛員輔助系統(tǒng)

車載導(dǎo)航和駕駛員輔助系統(tǒng)可以通過消除來自 GNSS 接收器的誤導(dǎo)性信息來提供更好的用戶體驗(yàn)。

例如，可以僅在保護(hù)級別低于稱為警報(bào)限制的預(yù)定義閾值時發(fā)布駕駛指令和警報(bào)。這也有助于防止因具有挑戰(zhàn)性的 GNSS 信號環(huán)境而引起的重復(fù)警報(bào)。

基于無人機(jī)的測量

基于無人機(jī)的測量依賴于準(zhǔn)確的 GNSS 數(shù)據(jù)來正確地對照片進(jìn)行地理標(biāo)記并進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。當(dāng)保護(hù)級別超過預(yù)定義的警報(bào)限制時，無人機(jī)的控制軟件可以標(biāo)記不準(zhǔn)確的地理標(biāo)記圖像，或者在保護(hù)級別恢復(fù)到可接受值后返回同一位置進(jìn)行新的測量。

GPS 保護(hù)級別還可以通過確保自主無人機(jī)僅在其值低于預(yù)定義的警報(bào)限制時降落來提高可靠性。

微移動

電動滑板車或共享單車越來越需要遵守禁止騎行區(qū)等市政法規(guī)。例如，為了執(zhí)行這些規(guī)定，當(dāng)騎手進(jìn)入受限制的地理圍欄區(qū)域時，電動滑板車可能會減速停止。

當(dāng)保護(hù)級別超過預(yù)定的警報(bào)限制時，可以暫時中斷警報(bào)，以避免錯誤地停止遵守法規(guī)的用戶。

車隊(duì)管理解決方案

車隊(duì)運(yùn)營商也可以從 GPS 保護(hù)級別中受益，以提高服務(wù)質(zhì)量，例如，通過更容易定位停放的車輛。

例如，可以指示停放車輛中的遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)僅在 GPS 保護(hù)級別低于特定閾值時報(bào)告其位置。

立即開始使用 GPS 保護(hù)級別！

GPS 保護(hù)等級現(xiàn)已在ZED-F9P-04B 高精度 GNSS 模塊上提供。該模塊專為與 NEO-D9C 和NEO-D9S GNSS 校正服務(wù)接收器無縫集成而設(shè)計(jì)，為客戶在組裝用于機(jī)器人割草機(jī)、無人駕駛汽車 （UAV） 以及半自動或全自動的經(jīng)濟(jì)高效、可擴(kuò)展的解決方案方面提供了前所未有的靈活性機(jī)械。

關(guān)于作者

亞歷克斯· 倪：u-blox 產(chǎn)品中心定位工業(yè)導(dǎo)航和機(jī)器人產(chǎn)品經(jīng)理

審核編輯：郭婷