高精定位技术与汽车智能驾驶

0 引言

精准的定位信息是汽车实现自动驾驶的基本要求。

传统GPS提供的普通导航定位精度一般在10 m～30 m，无法满足自动驾驶系统厘米级甚至毫米级的精度需求，尤其是在高速行驶或面对复杂交通环境时，定位误差可能会直接导致车辆的驾驶决策失误。

高精度定位技术能够通过实时动态定位、精密单点定位等技术手段，将定位精度提升至厘米级，提供基于全球坐标系的绝对位置，减少因定位误差带来的决策偏差。

RTK（实时动态定位）、PPP（精密单点定位）和PPP-RTK（混合定位）是当下智能驾驶领域最为常用的几种高精度定位技术。使用较为广泛的高精定位技术是 RTK 载波相位差分技术以及PPP 精确点定位技术。

1 RTK技术

RTK技术是基于载波相位差分的定位技术，通过设置固定的基准站和车载的流动站，利用基准站和流动站之间的差分信息进行定位，实时接收卫星信号和基站发出的差分校正数据，将定位精度提升至厘米级别，具有较高的实时性和精度。然而，RTK技术的应用受到基准站布设密度和信号覆盖范围的限制，适合于相对固定、基站密度较高的场景。

原理

利用已知位置的基准站将公共误差估算出来，通过补偿算法完成精确定位，消除公共误差，从而提高定位精度。

优点

实时性较强，适用于短距离范围内的高精度定位。

限制

RTK技术的应用在一定程度上受制于基准站的密度分布和信号覆盖情况。例如，在城市道路中，RTK的性能可能会因为高楼遮挡或基站信号不稳定而受到限制。因此，RTK技术更适合应用在基站网络完善的高速公路等固定路线场景中，而在信号复杂、基站布局不足的城市道路中，RTK的稳定性会有所下降。

2 PPP技术

PPP收集来自各种传感器的数据，包括卫星的位置、速度等信息，以及接收机的观测数据，然后使用噪声滤波、数据解算等方法进行数据处理，利用国际GNSS服务组织（IGS）等组织提供的高精度的卫星星历及卫星钟差产品，对各类误差项进行精确改正。最终使用单台接收机实现分米级定位。

优点

PPP（精密单点定位）技术通过提供精确的卫星轨道数据，使接收器能够实现无需基站支持的高精度定位。

定位精度高且适用范围广，适合跨区域应用。适用于需要长时间连续定位的场景，例如无人机巡航、海洋船只导航等。

限制

收敛时间较长，通常需要15分钟甚至更长时间才能达到稳定精度；

在实时性方面的表现不如RTK，因此在智能驾驶中的应用相对有限。

3 PPP-RTK技术

近年来，PPP-RTK技术结合了RTK和PPP的优势，通过全球基站网络和区域性基站的协同合作，在实现厘米级定位精度的同时，提供了更广泛的信号覆盖范围和更强的实时性 。

PPP-RTK是一种将PPP和RTK两种技术结合的混合定位方案。通过全球基站网络提供的卫星轨道数据实现广域覆盖，再结合区域基站的差分信号校正误差，使得车辆可以在城市道路或信号复杂的场景中实现高精度、实时的定位。

优点

解决了RTK受限于信号覆盖的不足的问题；

通过区域性基站校正了卫星轨道误差和环境误差，为城市智能驾驶系统提供了稳定可靠的厘米级定位支持。

在城市NOA应用中，PPP-RTK已成为主流的定位技术路径。未来随着低轨卫星的普及、北斗系统的完善和5G通信网络的完善，PPP-RTK将在智能驾驶和智慧交通等领域中展现更大的应用潜力，在智能驾驶领域发挥更大的作用。

4 高精定位技术的优点

与车载摄像头、激光雷达等相对定位传感器不同，高精度定位全天候、不间断提供绝对位置信息，可以作为车载传感器的冗余手段，在传感器信号失效或环境感知不稳定的情况下，持续为车辆提供精确的位置信息。