智能网联汽车导航定位系统
《智能网联汽车改装与测试技术》定位导航设备的安装与调试
1 定位导航设备的工作原理
（3）GPS和惯性传感器融合原理
GPS是当前行车定位和无人驾驶中至关重要的技 术，包括32颗卫星、主控站、数据注入站和监测站等 组成。
惯性传感器（IMU）是能检测加速度和旋转运动 的传感器，基础型号包括加速度计和角速度计，而六轴 惯性传感器则由三轴加速度计和三轴陀螺仪构成。
ICV Intelligent & Connected Vehicle
定位导航设备的 安装与调试
智能网联汽车改装与测试技术
1 定位导航设备的工作原理
（1）全球导航卫星系统定位原理
• GNSS定位系统利用卫星的三角定位原理和测量无线 电信号传输时间来计算接收器的位置。
• 通过计算三个卫星的几何数据，并融合同步计算结 果，确定接收器的卫星坐标位置。
GPS数据一般用X、Y、Z表示，代表了曝光点时刻的地理位置（纬度、经度、高程）。IMU数据主要包 含了：航向角（heading）、俯仰角（tilt）及翻滚角（roll）三个数据。
俯仰角定义：右手大拇指指向车辆坐标系X轴正方向，其余四根手指可以摆动角度称为俯仰角；
俯仰角计算： =arctanz / y
GPS提供相对精准的定位，但更新频率较低，无 法满足实时计算需求。惯性传感器在短时间内能提供稳 定的实时位置更新，但定位误差会随时间增长。
为了充分利用两种传感器的优点，我们需要寻找 一种方法将它们进行融合，以实现更实时和精准的定位。
智能网联汽车改装与测试技术
1 定位导航设备的工作原理
（3）GPS和惯性传感器融合原理
捷联式惯性导航系统，其惯性测量装置 （加速度计和陀螺仪）直接装在飞行器、舰艇、 导弹等载体上，载体转动时，加速度计和陀螺 仪的敏感轴指向也跟随转动。陀螺仪测量载体 角运动，计算载体姿态角，从而确定加速度计 敏感轴指向。再通过坐标变换，将加速度计输 出的信号变换到导航坐标系上，进行导航计算。
智能网联汽车概论 能力模块三 掌握高精度地图与定位系统在智能网联汽车上的应用方式
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图商端/地图于中心 的高精度地图升级
作为一名智能网联相关的地图数据采集员，在某次具体任务中，主管要求你完成你 了解高精度地图功能和应用，完成地图绘制。
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新授
New teaching
目 录
一、高精度地图的基本概念 三、高精度地图模型
二、高精度地图的采集与生产 四、高精度地图的应用
一、高精度地图的基本概念
（一）高精度地图定义
高精度地图（High Definition Map）也称 为高分辨率地图，是指绝对精度和相对精度均在 厘米级的高分辨率的导航地图。
数据维度
增加了车道属性相关数据，有诸如高架物体、防护 普通地图只记录道路级别的数 栏、树、道路边缘类型、路边地标等大量目标数据 据：道路形状、坡度、曲率、 ，能够明确区分车道线类型、路边地标等细节。 铺设、方向等。
作用及功能 为自动驾驶提供自变量和目标函数的功能 使用对象 面向车机设备
辅助驾驶的导航功能 面向驾驶人
智能网联汽车概论
能力模块三 掌握高精度地图与定位系统在智能网联汽车上的应用方式 任务一 了解智能网联汽车高精度地图的功能及应用
导 入
高精地图相对于普通地图来说的，它提供了更高精度，内容更为丰富的地图信息， 主要服务于自动驾驶。在目前的主流解决方案中，L2+、L3、L4级别的自动驾驶普遍依 赖高精地图。不同自动驾驶方案对高精地图的依赖程度有所不同。目前L2+及以上自动 驾驶方案普遍对高精地图是有明确依赖的。
通俗来讲就是精度更高和数据维更多的电子 地图；精度更高体现在精确到厘米级别；数据维 度更多体现在其包括了除道路信息之外的与交通 相关的周围静态信息。
它是适合高度自动驾驶的地图，高精度地图 要在自动驾驶环境中实现它的价值，高精度地图 有它特有的地图内容。
智能网联汽车概论 项目三 智能网联汽车导航定位系统与高精度地图
（2）空间部分
• GPS的空间部分的24颗工作卫星组成一个GPS卫星 组，其中21颗是导航卫星，3颗是活动卫星。24颗 卫星以55°的轨道倾角绕地球运行。
（3）用户设备部分
• 用户设备部分包括卫星导航接收器和卫星天线。它 的主要功能是根据一定的卫星截止角捕获被测卫星， 并跟踪这些卫星的运行情况。
特征等属性。
• 高精度地图包含的信息
•智能网联汽车概论 项目三 智能网联汽车导航定位系统与高精度地图
1 part
高精度定位系统
1.全球导航卫星系统
• GPS定位卫星星座有24颗卫星均匀分布在6个轨道 面上，轨道倾角为55°，每一轨道面相距60°，即轨 道的高度为60°。各轨道平面上卫星间的仰角相隔 90°，其中一个轨道平面上的卫星比西部相邻轨道平 面上相应的卫星提前30°。
• 导航卫星定位原理
3.北斗卫星定位（BDS） 北斗卫星定位（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。
（1）北斗卫星定位系统组成
• 北斗卫星定位系统由空间段、地面段和用户段三部 分组成。
• 空间段
• 北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成，其中地 球静止轨道卫星5颗、中地轨道卫星27颗、倾斜同步 轨道卫星3颗。五颗地球静止轨道卫星的固定位置为 东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°。中地轨道 卫星运行在三个轨道面上，轨道面均匀分布120°。
2. GPS定位导航系统组成
• 以美国GPS定位导航系统为例，卫星导航系统由地 面控制部分、空间部分和用户设备部分三部分组成。
（1）地面控制部分
• 地面控制部分由主控站、地面天线、监测站和通信 辅助系统组成。
• 1）主控站 —— 采集各监测站的数据 • 2）地面天线 —— 接收GPS卫星信号。 • 3）监测站 ——监测和采集数据。 • 4）通信辅助系统 —— 实现两个或两个以上地点之
智能网联汽车导航定位系统
2020/6/19
5.2.3 GPS/DR组合导航定位系统
车辆航位推算（DR）方法是一种常用的自主式车辆定位技术， 它不用发射接收信号，不受电磁波影响，机动灵活，只要车辆 能达到的地方都能定位
（3）定位精度高：GPS相对定位精度在50km以内可达6~10m， 100~500km可达7~10m，1000km可达9~10m
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5.2.1 GPS的组成与原理——特点
（4）观测时间短：20km以内的相对静态定位仅需15~20min； 快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距15km 以内时，流动站观测时间只需1~2min；采取实时动态定位模式 时，每站观测仅需几秒钟
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5.1.1 导航定位的定义
绝对定位：是指通过GPS或BDS实现，采用双天线，通过卫 星获得车辆在地球上的绝对位置和航向信息
相对定位：是指根据车辆的初始位姿，通过惯性导航获得车 辆的加速度和角加速度信息，将其对时间进行积分，得到相 对初始位姿的当前位姿信息
组合定位：是将绝对定位和相对定位进行结合，以弥补单一 定位方式的不足
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5.1.1 导航定位的定义
➢激光雷达定位：由陀螺仪、加速度传感器及软件构成，通过 测量运动载体的角速度和加速度数据，并将这些数据对时间进 行积分运算，从而得到运动载体的速度、位置和姿态
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5.1.1 导航定位的定义
➢高精度定位是无人驾驶汽车的核心关键技术，所谓高精度是 指定位精度要达到厘米级，究竟哪种方案是最佳的，有待验证载波相位差分技术） 与IMU（惯性测量单元）融合的方案，多种传感器融合加上一 个误差状态卡尔曼滤波器使得定位精度可以达到5~10cm，且具 备高可靠性和鲁棒性，市区允许最高时速超过60km/h。
项目五 智能网联汽车高精度定位与导航系统
高精度地图是指高精度、精细化定义的
地图。 通俗来讲就是精度更高、数据维度更 多的电子地图。
任务二、高精度地图的应用
高精度地图与导航地图的区别
高精度地图最重要的特征是精度
高精度地图包含的信息
任务二、高精度地图的应用
高精度地图与导航地图的区别
高精度地图最重要的特征是精度
高精度地图包含的信息
任务一、导航定位系统的应用
智能网联汽车导航系统的应用
传统的汽车导航系统的作用是
对汽车进行导航定位，根据车 辆的位置，选择合适的行驶路 线，辅助驾驶人驾驶车辆前往 目的地。
任务一、导航定位系统的应用
智能网联汽车导航系统的应用
智能网联汽车导航系统的要求
• 定位系统 • 地图信息 • 路径规划算法
任务二、高精度地图的应用
任务二、高精度地图的应用
高精度地图的应用
高精度地图的标准化
规模化、市场化的高精度地图，由 于其生产和维护的复杂性、高成本， 需要通过标准化实现高精度地图行 业的持续发展和有效应用。
现阶段高精度地图面临的难点
数据的采集和使用以及表达受限制 国内没有专门针对自动驾驶地图的统一标准 保密技术需要改进 现行审图方式可能存在一定的问题 没有划定专门的测试区 缺少统一的数据管理平台
任务一、导航定位系统的应用
导航定位系统的类型
全球导航卫星系统(ＧＮＳＳ)包括美国的全 球定位系统(ＧＰＳ)、俄罗斯的格洛纳斯(Ｇ ＬＯＮＡＳＳ)卫星定位系统、欧洲空间局的 伽利略(ＧＡＬＩＬＥＯ)卫星定位系统以及 中国的北斗卫星导航定位系统(ＢＤＳ)
任务一、导航定位系统的应用
导航定位系统的类型
任务一、导航定位系统的应用
第3章 智能网联汽车高精度地图与定位技术
二、高精度地图组织结构
（一）路网
行为决策也和路网信息高度相关，目前的高精度地图系统里，行为决策的 实现依然是基于交通规则的，对规则列表的适配需要结合全局规划信息。目标 的预测也类似，道路交通中的目标预测一个重要的先验就是目标在多数情况下 会在自己的车道上行驶或者遵循交通规则变道，针对不同的道路参与者，交通 规则也不一定相同。因此，一个合格的自动驾驶地图，应当包含所有交通参与 者的道路规则，例如非机动车道以及行人可能出现的区域和运动的方向等。
一、高精度地图与自动驾驶
图3-1 高精度地图与自动驾驶技术
一、高精度地图与自动驾驶
高精度地图的特征包括车道、车道线、道路上的各项交通设施和人行横道 等。它能描述所有交通要素以及人能感受到的影响交通驾驶行为的特征。此外， 高精度地图对实时性要求较高，实时性也是评价高精度地图的重要指标之一。 自动驾驶车辆的算法处理依赖于对周围环境的感知，如果高精度地图不能提供 实时的道路信息，会使得导航算法出现偏差甚至出现严重交通事故。
从以上三个方面出发，可以更好地理解高精度地图的组织结构。
二、高精度地图组织结构
（一）路网
路网即地图中道路的拓扑关系，在传统的电子地图中，路网是地图的骨架， 道路元素多是通过在路网基础上添加短枝来表述的。高精度地图系统中，使用 路网语义的主要目的之一就是产生全局路径规划，即起点到终点的全局路线。 区别于粗粒度的电子导航全局规划，高精度地图系统中的全局规划不仅需要知 道车的路线（道路级别），还需要知道车道级别的信息，例如可以走哪些车道、 车道是不是公交专用道、车道能否变道、能否借道等。
三、高精度地图数据格式
（一）NDS格式规范
NDS是由德国大众、宝马等车企联合导航电子地图提供商提出的一种导 航电子地图存储标准，是一种基于嵌入式数据库的导航电子地图存储标准，它 采用WGS84坐标系系统，总体由地图显示、路径规划、名称、兴趣点 （POI）、交通信息和语言表达六个内容层组成，其中不同层的数据会储存在 不同的表中，每一层的数据也会根据类型不同储存在内嵌数据库的不同表中。 对同一内容的数据，通过比例尺划分成多个数据表达层，并且进行相应的分块 和存储的操作。某块数据代表的是数据库表中的某条记录。传统的数据寻址是 通过物理地址偏移来进行，而高精度地图是通过数据库ID的相互引用来完成。
13.智能网联汽车的高精度定位及应用
Car情报局
Car情报局
高精度定位是高精度地图有效应用的重要 前提，也是智能驾驶系统自主导航、自动驾 驶的重要前提。在车载传感器定位受限情况 下，可以为智能驾驶系统提供有效的辅助定 位信息。
Car情报局
高精定位的分类
全局定位 局部定位
Car情报局
Car情报局
差分站 差分基准站上应配备全频点GNSS接收机，该接收机应能同时提供精确的双频伪距观测值。差分基准站的站坐标应精确已知，其坐标可采用长时间GNSS静态相对定位等方法来确定。此外，这些站还应配备数据通信
。
A.标量层
B.矢量层
C.图层
D.对象层
2、高精度定位是
有效应用的重要前提，也是智能驾驶系统自主导航、自动驾驶的重要前提。
3、高精度定位分为
和
。
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Car情报局
网络RTK也称基准站RTK,是近年来在常规RTK和差分GPS的基础上建立起来的一种新技术，目前尚处于试验、发展阶段。通常 把在一个区域内建立多个（一般为三个或三个以上）GNSS参考站，对该区域构成网状覆盖，并以这些基准站中的一个或多个为基 准计算和播发GNSS改正信息，从而对该地区内的GNSS用户进行实时改正的定位方式称为GNSS网络RTK。
整体架构 网络RTK是由差分基准站网、运营中心和接收机组成的。它的基本原理是在一个较大的区域内稀疏地、较均匀地布设多个 基准站，构成一个基准站网；那么我们就能借鉴广域差分GNSS和具有多个基准站的局域差分GNSS中的基本原理和方法来设法 消除或削弱各种系统误差的影响，获得高精度的定位结果。
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《智能网联汽车技术概论》课件 - 第四章-高精度定位与导航系统
• 知识回顾：高精度地图的生产
No.10008
其他形式的高精度地图
• 知识回顾：高精度地图的数据展示
No.10008
0
2
• 高精度定位系统
No.10008
全球导航卫星系统
• 1.卫星导航定位系统种类
• 请说说什么是卫星导航定位系统？ • 请说说卫星导航定位系统全球有哪几
种？
• 实时定位与地图构建（SLAM）是一种在机器人领域广泛使用的地图构建与定位 技术。
• 可以使用激光、视觉、红外等传感器，在机器人移动过程中获取传感器检测的 环境特征，进一步识别行驶过程不同时刻环境特征中类似的部分，将检测到的 环境信息进行拼接，对行驶过的环境进行基于当前传感器信息的完整描述，即 高精度地图构建。
No.10008
高精度地图采集与生产
• 高精度地图生产过程
• 高精度地图与传统地图相 比，具有不同的采集原理 和数据存储结构。
• 传统地图依赖于拓扑结构 和传统的数据库，将各种 元素作为对象堆放在地图 上，将道路存储为路径。
• 高精度地图中，为了提高 存储效率和机器可读性， 地图在存储时分为矢量层 和对象层。
No.10008
高精度地图采集与生产
• （2）加工
• 加工的过程包括人工处理、深度 学习的感知算法（图像识别）等。 采集的设备越精密，采集的数据 越完整，就可以降低算法所需的 不确定性。收集到的数据越不完 整，就需要更多的算法来补偿数 据缺陷，也可能会产生更大的误 差。
• 采集的设备越精密，采集的数据 越完整，就可以降低算法的不确 定性；收集到的数据不完整，就 需要更复杂的算法来补偿数据缺 陷，且容易产生更大的误差。
• 对于自动驾驶系统，导航系统需要提供更高 精度的路径，引导车辆达到目的地，需要将 环境中尽可能丰富的信息提供给自动驾驶系 统。
13.智能网联汽车的高精度定位及应用
高精定位的分类
全局定位 局部定位
差分站 差分基准站上应配备全频点GNSS接收机，该接收机应能同时提供精确的双频伪距观测值。差分基准站的站坐标应精确已知，其坐标可采用长时间GNSS静态相对定位等方法来确定。此外，这些站还应配备数据通信
。
A.标量层
B.矢量层
C.图层
D.对象层
2、高精度定位是
有效应用的重要前提，也是智能驾驶系统自主导航、自动驾驶的重要前提。
3、高精度定位分为
和
。
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单击此处添加文字 单击此处级的体系 中，对实时动态高精度定位能力的需要是刚性 的、不可或缺的，定位精度一般要求达到厘米 级，实时性要求100Hz以上，系统可用性要求 达到99.99999%的级别。
随堂练习
1、（多选）高精度地图，为了提高存储效率和机器可读性，地图在存储时分为
整体架构 网络RTK是由差分基准站网、运营中心和接收机组成的。它的基本原理是在一个较大的区域内稀疏地、较均匀地布设多个 基准站，构成一个基准站网；那么我们就能借鉴广域差分GNSS和具有多个基准站的局域差分GNSS中的基本原理和方法来设法 消除或削弱各种系统误差的影响，获得高精度的定位结果。
输入标题
单击此处添加文字 单击此处添加文字
网络RTK也称基准站RTK,是近年来在常规RTK和差分GPS的基础上建立起来的一种新技术，目前尚处于试验、发展阶段。通常 把在一个区域内建立多个（一般为三个或三个以上）GNSS参考站，对该区域构成网状覆盖，并以这些基准站中的一个或多个为基 准计算和播发GNSS改正信息，从而对该地区内的GNSS用户进行实时改正的定位方式称为GNSS网络RTK。
项目六 智能网联汽车高精度定位技术
1、高精度定位技术整体认知
智能网联汽车高精度定位技术
高精度定位在自动驾驶中起决定作用，是实现无人驾驶或者远程驾驶的基本前提，因此对定位 性能的要求也非常严苛，其中L4/L5级自动驾驶对于定位的需求如表6-1-1所示。
（2）网络层
系统网络层主要实现信号测量和信息传输，包括5G基站、RTK基站和RSU的部署。5G作为更新一代的通 信技术，可以保证较高的数据传输速率，满足高精度地图实时传输的需求。5G基站也可完成与终端的信号测 量，上报平台，在平台侧完成基于5G信号的定位计算，为车辆高精度定位提供辅助。基于5G边缘计算，可实 现高精度地图信息的实时更新，提升高精度地图的实时性和准确性。
2、高精度定位关键技术认知
智能网联汽车高精度定位技术
GLONASS
GLONASS的空间星座由27颗工作星和3颗备用星组成，均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上 ，这3个轨道平面两两相隔120°，使用前苏联地心坐标系（PZ-90）。
2、高精度定位关键技术认知
智能网联汽车高精度定位技术
GALILEO
GALILEO是欧盟于2002年批准建设的卫星定位系统，计划由分布在3个轨道平面上的30颗中等 高度轨道卫星构成，每个轨道平面上有10颗卫星，9颗正常工作，1颗运行备用，轨道平面倾角56° ，轨道高度为24126km，其民用精度较高，使用世界大地坐标系（WGS-84）。
1、高精度定位技术整体认知
智能网联汽车高精度定位技术
4）数据管理
例如全国行政区划数据、矢量地图数据、基础交通数据、海量动态应急救援车辆位置数据、导航数据、 实时交通数据、POI（Point of Interest）数据等，这里的数据是经过数据生产工艺，进行整合编译后的运行 数据。
智能网联汽车概论习题答案5-1
项目五智能网联汽车高精度导航定位技术与应用任务1智能网联汽车导航定位技术应用学习总结一、总结研讨1.利用互联网等资源查询智能网联汽车导航定位系统的应用技术。
记录：2.讨论智能网联汽车最理想的导航定位系统是什么？并说明原因。
记录：二、自我测试1.判断题（1）智能网联汽车通过信息融合技术实现定位与导航技术的组合，从而使环境信息与车辆信息融合成为一个系统性的整体。
（对）（2）智能网联汽车L4级别以上的自动驾驶系统，只需要导航级别精度即可。
（错）（3）绝对定位是指通过卫星定位系统获得车辆在地球上的绝对位置和航向信息。
(对）（4）GPS能满足智能网联汽车自动驾驶的需求。
（错）（5）北斗卫星导航定位系统同时具备定位与通信功能。
（对）2.单项选择题（1）智能网联汽车定位方式可分为（ D ）。
A.绝对定位B.相对定位C.组合定位D.以上都是（2）目前得到普遍应用的卫星导航定位系统是（ A ）。
A.美国的GPSB.俄罗斯的GLONASSC.欧洲空间局的GALILEOD.中国的BDS（3）为确保实现全球全天候连续的导航定位服务，GPS至少可以同时观测到（C ）卫星。
A.2颗B.3颗C.4颗D.5颗（4）差分全球定位系统DGPS，是在（A）的基础上利用差分技术使用户能够获得更高的精度。
A.美国的GPSB.俄罗斯的GLONASSC.欧洲空间局的GALILEOD.中国的BDS（5）惯性导航系统INS的工作环境包括（D ）。
A.空中B.地面C.水下D.以上都是3.多项选择题（1）全球四大卫星定位系统包括（ A B C D ）。
A.美国的GPSB.俄罗斯的GLONASSC.欧洲空间局的GALILEOD.中国的BDSE.惯性导航系统INS（2）美国全球定位系统GPS由（A B D ）组成。
A.卫星B.控制站C.路由器D.接收器E.基站（3）北斗卫星导航定位系统由（A B C ）组成。
A.空间段B.地面段C.用户段D.主控站E.监测站（4）惯性导航系统主要优点包括（ A B C D）等。
智能网联汽车概论 第六章 智能网联汽车定位导航技术
全球导航卫星系统
（4） Galileo Gale卫星系统也是个正在建设中的全球卫星导航系统 ，欧洲人的目的是摆脱对美国全球定位系 统的依赖，打破其垄断。该系统的基本服务免费，但使用高精度定位服务需要付费。Galileo 系统也 分为空间段、地面段、用户段3大部分。空间段是由分布在3个轨道上的30颗MEO卫星构成，其中27 颗为工作星，3颗为备份星。地面段由两个地面操控站、29个伽利略传感器达到站以及5个S波段上 行站和10个C波段上行站组成，传感器达到站及上行站均分布于全球。用户段则提供独立于其他卫 星导航系统的5种基本服务。
全球导航卫星系统
（2） GLONASS GLONASS也由空间段、地面段、用户段3大部分组成，但与GPS相比各部分的具体 技术有较大的差异。空间段由21颗GLONASS卫星组成，其中21颗为正常工作卫星，3颗 为备份卫星。如果GLONASS星座完整，则可以满足在地球上任何地点任何时刻都能收 到来自至少4颗卫星的信号，从而获取可靠的导航定位信息。地面监控部分包括系统控制 中心和跟踪控制站网，这些跟踪控制站网分散在俄罗斯所有领土上。用户端能接收卫星 发射的导航信号，进而获取需要的位置、速度和时间信息。
SBAS也主要由空间段、地面段和用户端3部分构成。它们作为区域性广域差分增强服务，可以使 得单点的卫星定位更稳定、定位精度更高，从而实现1~ 3m、1m甚至优于1m的定位服务。
智能网联汽车导航定位技术课程教学大纲
智能网联汽车导航定位技术课程教学大纲一、课程名称：智能网联汽车导航定位技术二、课程简介通过本课程的学习，使学生掌握智能网联汽车导航定位技术的概念发展历程及在汽车上的典型应用。
熟悉汽车导航定位技术操作使用，及时了解国内外汽车维修企业汽车导航定位技术使用，本课程要求理论与操作密切结合。
三、课程教学目标（一）知识目标1.了解汽车导航定位技术系统主要总成的作用、结构、原理2.熟悉熟悉汽车导航定位技术操作使用3.掌握熟悉汽车导航定位技术各系统的工作原理及检修流程（二）能力目标1.掌握熟悉汽车导航定位技术操作使用2.掌握熟悉汽车导航定位技术故障诊断方法。
（三）素质目标注重生产意识、质量意识、环保意识和经济意识的培养，爱护公共财产，遵守劳动纪律及操作规范严格执行6S管理.四、课程学时分配五、课程教学内容第一章绪论第一节导航定位的技术框架【本节教学目标】：1. 掌握导航定位的技术框架【本节教学重难点】1. 掌握导航定位的技术框架【本节核心教学内容】【本节作业】1.导航定位的技术作用？2.导航定位的技术在网联汽车定位系统的用途？【本节小结】1、导航定位的技术框架组成第一章绪论第二节导航定位的定义和方法【本节教学目标】：1.导航定位的定义2.导航定位的方法【本节教学重难点】1.导航定位的方法【本节核心教学内容】【本节作业】1.导航定位的定义？2.导航定位的方法？【本节小结】1、导航定位的定义2．导航定位的方法：1)全球定位系统定位2)差分全球定位系统定位3)北斗卫星导航系统定位4)惯性导航系统定位5)航迹推算单位6)视觉传感器定位7)激光雷达定位8)组合定位第一章绪论第三节导航定位精度要求和坐标系转换及高精度定位的关键技术【本节教学目标】：1. 导航定位精度要求和坐标系转换及高精度定位的关键技术【本节教学重难点】1.导航定位精度要求和坐标系转换及高精度定位的关键技术【本节核心教学内容】【本节作业】1. 导航定位精度要求有哪些？2.高精度定位的关键技术？【本节小结】1、导航定位精度要求2．高精度定位的关键技术第二章高精度定位技术第一节全球定位系统和差分全球定位系统【本节教学目标】：1. 全球定位系统和差分全球定位系统【本节教学重难点】1.全球定位系统和差分全球定位系统【本节核心教学内容】【本节作业】1. 什么是全球定位系统？2. 什么是差分全球定位系统 ?【本节小结】1.全球定位系统1)GPS的组成2)GPS的定位原理3)GPS的特点4)车载GPS的作用2. 差分全球定位系统1)DGPS的定义2)DGPS的类型第二章高精度定位技术第二节北斗卫星导航系统【本节教学目标】：1.北斗卫星导航系统的组成2.北斗导航的定位原理3.北斗导航的服务类型和性能指标【本节教学重难点】1.北斗导航的定位原理2.北斗导航的服务类型和性能指标【本节核心教学内容】【本节作业】1. 北斗卫星导航系统的组成有哪些？2. 北斗卫星导航系统的定位原理是什么？【本节小结】1. 北斗卫星导航系统的组成2. 北斗卫星导航系统的定位原理3．北斗导航的服务类型和性能指标第二章高精度定位技术第三节惯性导航系统【本节教学目标】：1.惯性导航系统的定义与原理2.惯性导航系统的特点3.惯性导航系统的作用【本节教学重难点】1.惯性导航系统的定义与原理2 惯性导航系统的特点3．惯性导航系统的作用【本节核心教学内容】【本节作业】1. 惯性导航系统的作用2. 惯性导航系统的特点【本节小结】1.惯性导航系统的定义与原理2.惯性导航系统的特点3.惯性导航系统的作用第二章高精度定位技术第四节航迹推算技术【本节教学目标】：1.航迹推算技术的定义及原理2.电子罗盘【本节教学重难点】1.航迹推算技术的定义及原理2.电子罗盘【本节核心教学内容】【本节作业】1.航迹推算技术的定义及原理是什么？2.什么是电子罗盘?【本节小结】1.航迹推算技术的定义及原理2.电子罗盘的定义第二章高精度定位技术第五节蜂窝定位技术【本节教学目标】：1. 了解蜂窝定位技术【本节教学重难点】1. 蜂窝定位技术【本节核心教学内容】【本节作业】1.什么是蜂窝定位技术？2. 蜂窝定位技术的组成有哪些？【本节小结】1. 蜂窝定位技术的组成2.蜂窝定位技术的定位原理第二章高精度定位技术第六节车联网高精度定位系统架构【本节教学目标】：1. 车联网高精度定位系统架构【本节教学重难点】1. 车联网高精度定位系统架构【本节核心教学内容】【本节作业】1.车联网高精度定位系统架构【本节小结】1.车联网高精度定位系统架构2.3.第三章即时定位与地图构建技术第一节 SLAM简介【本节教学目标】：1.SLAM的定义2.SLAM的作用3.SLAM的研究方法【本节教学重难点】1.SLAM的作用2.SLAM的研究方法【本节核心教学内容】【本节作业】1.SLAM的作用2.SLAM的研究方法【本节小结】1.SLAM的定义2.SLAM的作用3.SLAM的研究方法第三章即时定位与地图构建技术第二节视觉SLAM 【本节教学目标】：1.视觉SLAM分类与特点2.视觉SLAM框架3.视觉SLAM的研究方法【本节教学重难点】1.视觉SLAM分类与特点2.视觉SLAM框架3.视觉SLAM的研究方法【本节核心教学内容】【本节作业】1. 视觉SLAM分类与特点【本节小结】1.视觉SLAM分类与特点2.视觉SLAM框架3.视觉SLAM的研究方法第三章即时定位与地图构建技术第三节激光SLAM【本节教学目标】：1.视觉SLAM特点2.视觉SLAM框架【本节教学重难点】1.视觉SLAM特点2.视觉SLAM框架【本节核心教学内容】【本节作业】1.视觉SLAM特点是什么？2.视觉SLAM框架是什么？【本节小结】1.视觉SLAM特点2.视觉SLAM框架4.第三章即时定位与地图构建技术第四节无人车激光SLAM开发实例【本节教学目标】：1.无人车系统坐标系2.地图构建【本节教学重难点】1.无人车激光SLAM开发实例【本节核心教学内容】【本节作业】1.什么是无人车系统坐标系？2.简述地图构建？【本节小结】1.无人车系统坐标系2.地图构建第四章电子地图技术第一节导航电子地图【本节教学目标】：1.导航电子地图的定义2.导航电子地图的作用3.导航电子地图的特点【本节教学重难点】导航电子地图【本节核心教学内容】【本节作业】1.导航电子地图的定义是什么？2.导航电子地图的作用是什么？3.导航电子地图的特点是什么？【本节小结】1.导航电子地图的定义2.导航电子地图的作用3.导航电子地图的特点第四章电子地图技术第二节高精度地图【本节教学目标】：1.高精度地图的定义与作用2.高精度地图的生成过程3.高精度地图的技术要求【本节教学重难点】1.高精度地图的定义与作用2.高精度地图的生成过程3.高精度地图的技术要求【本节核心教学内容】【本节作业】1.高精度地图的作用是什么？2.高精度地图的生成过程是怎样的？【本节小结】1.高精度地图的定义与作用2.高精度地图的生成过程3.高精度地图的技术要求第五章定位仿真技术第一节 MATLAB定位工具箱函数【本节教学目标】：1. MATLAB定位工具箱函数【本节教学重难点】1. MATLAB定位工具箱函数【本节核心教学内容】【本节作业】1.什么是 MATLAB定位工具箱函数？【本节小结】2. MATLAB定位工具箱函数第五章定位仿真技术第二节 GPS/IMU定位仿真技术【本节教学目标】：1.了解GPS/IMU定位仿真函数2.了解GPS/IMU定位仿真实例【本节教学重难点】1.了解GPS/IMU定位仿真函数【本节核心教学内容】【本节作业】1.什么是 GPS/IMU定位仿真函数？【本节小结】1.GPS/IMU定位仿真函数2.GPS/IMU定位仿真实例第五章定位仿真技术第三节激光SLAM仿真技术【本节教学目标】：1. 了解激光SLAM仿真技术【本节教学重难点】1.了解激光SLAM仿真技术【本节核心教学内容】【本节作业】1.什么是激光SLAM仿真函数？【本节小结】1.激光SLAM仿真函数2.激光SLAM仿真实例。
哈尔滨工业大学—第5章智能网联汽车导航定位系统
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
规格严格 功夫到家
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（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
规格严格 功夫到家
5.1 导航定位的定义与类型—定义
➢ 智能网联汽车或无人驾驶汽车的导航定位通过全球定位系统
期载波相位差分技术）
与IMU（惯性测量单元）融合的方案，多种传感器融合加上一
个误差状态卡尔曼滤波器使得定位精度可以达到5~10cm，且具
备高可靠性和鲁棒性，市区允许最高时速超过60km/h。
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（威海） 汽车工程学院
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规格严格 功夫到家
第5章 智能网联汽车导航定位系统
➢5.1 导航定位的定义与类型
➢5.2 全球定位系统
➢5.3 北斗卫星导航定位系统
➢5.4 惯性导航系统
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（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
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蔽GPS信号，而且GPS定位精度低，更新周期长，远远不能满
足自动驾驶的需求
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智能网联汽车导航定位系统
GPS定位时要求接收机至少观测到4颗卫星的距离观测值才能 同时确定出用户所在空间位置及接收机时钟差
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5.2.1 GPS的组成与原理——特点
（1）全球全天候定位：因为GPS卫星数目较多，且分布均匀， 保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS 卫星，确保实现全球全天候连续导航定位服务
来补偿修正DR系统的状态，同时滤波之后的输出又能够为DR 系统提供较为准确的初始位置和航向角，从而能够获得比单 独使用任意一种定位方法都更高的定位精度和稳定性
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5.3 北斗卫星导航定位系统
北斗卫星导航定位系统（BDS）：是由中国自行研制开发的区域性有源三维卫 星定位与通信系统，是继美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的 卫星导航定位系统。北斗卫星导航定位系统致力于向全球用户提供高质量的定 位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性 这4项原则。
5.2 全球定位系统
全球定位系统（GPS）是由美国国防部建设的基于卫星的无线电导航定位系统。它 能连续为世界各地的陆海空用户提供精确的位置、速度和时间信息，最大优势是覆 盖全球，全天候工作，可以为高动态、高精度平台服务，目前得到普遍应用
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5.2.1 GPS的组成与原理——组成
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5.2.3 GPS/DR组合导航定位系统
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5.2.3 GPS/DR组合导航定位系统
GPS/DR组合导航定位系统由GPS以及电子罗盘、里程计和导 航计算机等组成
《智能网联汽车概论》课程标准
《智能网联汽车概论》课程标准一、课程性质该课程是智能网联汽车技术专业或汽车相关专业的一门专业必修(考试)课程。
本课程构建于传统汽车专业基础课程如《汽车构造》、《汽车电器》等课程的基础上，以培养学生职业能力为目标，以智能网联汽车核心技术为主要任务，采用基于工作过程的课程方案设计，以行动导向组织教学过程，使学生通过对智能网联汽车基础知识、智能网联汽车环境感知系统、智能网联汽车无线通信系统、智能网联汽车网络系统、智能网联汽车导航定位系统、智能网联汽车先进驾驶辅助系统等相关知识与技能的学习，具备从事智能网联汽车制造和售后服务的基本技能，同时注重培养学生的社会能力和方法能力。
二、课程设计思路（一）课程设计的总体思路课程设计的总体思路以人才的培养目标为依据，为智能网联汽车专业人才的培养服务。
本专业是面向智能网联汽车产业链，培养拥护党的基本路线，德、智、体、美全面发展，具有与本专业相适应的文化水平和良好的职业道德，掌握本专业的基本知识、基本技能，具有较强的实际工作能力，能应用现代科学技术，在生产和服务一线能够从事智能网联汽车制造、技术管理、售后服务等工作的高素质应用型高技能人才。
（二）课程设置的依据该课程设置的目的在于符合学生专业素质的能力培养的需求，校企合作共同对职业能力进行分析，确定课程学习任务。
随着汽车向智能化、网联化方向发展，智能网联汽车已经成为传统汽车转型的重要发展方向之一。
智能网联汽车与传统汽车的教学任务差异较大，而且其技术在不断发展之中。
本课程的确定是根据中国汽车工程学会主编的《智能网联汽车产业人才需求预测报告》和智能网联汽车技术路线图，结合智能网联汽车“1+X”证书制度中的相关要求，对岗位能力进行了详细深入的研究之后设置的。
（三）课程任务确定的依据本专业毕业生应具有较强的智能网联汽车相关知识和技能，具有良好的语言表达能力、文字表达能力及沟通能力，具有一定的组织、协调能力，具有较强的合作意识，因此课程的任务要把这些能力的培养作为重点，如对于智能网联汽车环境感知系统认识能力的培养，课程的任务就应该倾向智能网联汽车环境感知传感器配置和功能以及ADAS的认知等；对于学生的合作意思的培养，课程的就应该多安排小组讨论、共同解决问题的任务。
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5.2 全球定位系统
➢ 全球定位系统（GPS）是由美国国防部建设的基于卫星的无线 电导航定位系统。它能连续为世界各地的陆海空用户提供精确 的位置、速度和时间信息，最大优势是覆盖全球，全天候工作 ，可以为高动态、高精度平台服务，目前得到普遍应用
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5.1.1 导航定位的定义
➢差分全球定位系统：为了解决GPS的问题，可以通过差分定位 的方法来解决定位问题；基本原理就是车辆在行驶过程中用 GPS作为基准，在GPS更新的时候，通过差分辅助，完成车辆厘 米级的精确定位
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5.1.1 导航定位的定义
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5.2.1 GPS的组成与原理——工作原理
➢ GPS定位时要求接收机至少观测到4颗卫星的距离观测值才能 同时确定出用户所在空间位置及接收机时钟差
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5.2.1 GPS的组成与原理——特点
➢ （1）全球全天候定位：因为GPS卫星数目较多，且分布均匀 ，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗 GPS卫星，确保实现全球全天候连续导航定位服务
➢北斗卫星导航定位系统：目前在汽车领域还没有大面积推广 应用，但在国家制订的智能网联汽车发展规划中，已明确提出 要大力推广北斗卫星导航定位系统在智能网联汽车和无人驾驶 汽车中的应用
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5.1.1 导航定位的定义
➢惯性导航系统：由陀螺仪、加速度传感器及软件构成，通过 测量运动载体的角速度和加速度数据，并将这些数据对时间进 行积分运算，从而得到运动载体的速度、位置和姿态
智能网联汽车导航定位系统
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智能网联汽车导航定位系统
➢5.1 导航定位的定义与类型 ➢5.2 全球定位系统 ➢5.3 北斗卫星导航定位系统 ➢5.4 惯性导航系统 ➢5.5 通信基站定位 ➢5.6 高精度地图
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➢ L3~L5级，实现自动驾驶，需要厘米级精度导航
➢ 全球定位系统（GPS）
➢ 差分全球定位系统（DGPS）
➢ 北斗卫星导航定位系统（BDS）
➢ 惯性导航系统（INS）
➢ 激光雷达定位
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5.1.1 导航定位的定义
➢全球定位系统（GPS）：一种绝对位姿估计方法；通过GPS来 进行车辆定位；优点在于可全天候连续定位，且适用于全局定 位；缺点在于受环境影响较大，高楼、树木、隧道等都会屏蔽 GPS信号，而且GPS定位精度低，更新周期长，远远不能满足自 动驾驶的需求
➢ 相对定位：是指根据车辆的初始位姿，通过惯性导航获得 车辆的加速度和角加速度信息，将其对时间进行积分，得 到相对初始位姿的当前位姿信息
➢ 组合定位：是将绝对定位和相对定位进行结合，以弥补单 一定位方式的不足
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5.1.1 导航定位的定义
➢ L1、L2级，仅需要实现ADAS，导航级精度即可
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5.1.1 导航定位的定义
➢激光雷达定位：由陀螺仪、加速度传感器及软件构成，通过 测量运动载体的角速度和加速度数据，并将这些数据对时间进 行积分运算，从而得到运动载体的速度、位置和姿态
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5.1.1 导航定位的定义
➢高精度定位是无人驾驶汽车的核心关键技术，所谓高精度是 指定位精度要达到厘米级，究竟哪种方案是最佳的，有待验证载波相位差分技术） 与IMU（惯性测量单元）融合的方案，多种传感器融合加上一 个误差状态卡尔曼滤波器使得定位精度可以达到5~10cm，且具 备高可靠性和鲁棒性，市区允许最高时速超过60km/h。
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5.2.1 GPS的组成与原理——特点
➢ （4）观测时间短：20km以内的相对静态定位仅需15~20min； 快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距15km 以内时，流动站观测时间只需1~2min；采取实时动态定位模 式时，每站观测仅需几秒钟
➢ （5）全球统一的三维地心坐标：同时精确测定测站平面位置 和大地高程
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5.1.2 全球导航卫星系统的类型
➢ 美国的全球定位系统（GPS）、中国的北斗卫星导航定位系 统（BDS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）卫星定位系 统以及欧洲空间局的伽利略（GALILEO）卫星定位系统
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5.1.2 全球导航卫星系统的类型
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5.2.1 GPS的组成与原理——组成
➢ 卫星：大约有30颗GPS卫星、约2万千米在太空运行 ➢ 控制站：分散在世界各地，用于监视和控制卫星，其主要目的
是让系统保持运行，并验证GPS广播信号的精确度 ➢ 接收器：存在于手机、计算机、汽车、船舶以及许多其他设备
中，GPS接收器应每次至少检测到4颗GPS卫星
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5.1 导航定位的定义与类型—定义
➢ 智能网联汽车或无人驾驶汽车的导航定位通过全球定位系 统（GPS）、北斗卫星导航定位系统（BDS）、惯性导航系 统、激光雷达等，获取车辆的位置和航向信息
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5.1.1 导航定位的定义
➢ 绝对定位：是指通过GPS或BDS实现，采用双天线，通过卫 星获得车辆在地球上的绝对位置和航向信息
➢ （6）测站之间无需通视：只要求测站上空开阔，可省去经典 测量中的传算点、过渡点等的测量工作
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➢ （2）覆盖范围广：能够覆盖全球98%的范围，可满足位于全 球各地或近地空间的军事用户连续精确地确定三维位置、三维 运动状态和时间的需要
➢ （3）定位精度高：GPS相对定位精度在50km以内可达6~10m ，100~500km可达7~10m，1000km可达9~10m
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