高精度低時延城市交通定位系統檢視原始碼討論檢視歷史

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高精度低時延城市交通定位系統隨着技術的發展，自動駕駛一躍成為了現階段炙手可熱的研究方向，而我們 的項目「新司南」也由此應運而生。在這套定位系統高精度、低延時、強穿透的 技術實現下，希望能夠解決現有自動駕駛技術領域對於定位超高精度的要求而產 生的技術難題，趕超國際現有前沿定位技術。

技術要點

「新司南」系統通過將超寬帶技術和 TDOA 定位算法結合，設計出適用於「全 天時、全天候」的社會道路智能駕駛的高精度定位系統。

超寬帶技術

超寬帶 UWB 技術是一種脈衝無線電技術，與利用載波信號來傳輸數據的傳統通信技術不同，是通過收發設備之間的皮秒級（1 皮秒=10- 12 秒）極短脈衝 來完成數據的傳輸。優點是：

1 、系統延遲低，信號傳輸快，系統算法先進；

2 、發射功率低，具有非常強的系統安全性，有效延長設備的待機時間，對 人體的電磁波輻射極小；

3 、抗干擾能力強，不會對同一環境下的其他設備產生干擾；

4 、穿透性較強，能在穿透一堵磚牆的環境進行定位；

TDOA 算法

TDOA 定位算法是一種利用時間差進行定位的方法，通過計算信號到達三個基站的時間差，即可確定信號發出位置。

在 TOA 算法中為實現一次定位，每個 Anchor 和 Tag 之間要進行兩次通信。這 種定位的優勢在於其實現的便捷性和對硬件的寬容。但其定位速度較慢，且由於 每次通信的質量無法保證，而一對 Anchor/Tag 又無法做自我的校準，精度也會 受到影響。

TDOA 算法一次測距是由兩個 Anchor 和一個 Tag 實現的。在這種模式下， 多個時鐘完全同步的 Anchor 同時接受來自一個 Tag 的包，對於不同位置的 Anchor ， 同一個 Tag 的同一次廣播包到達的時間是不同的，利用時間差進行測 量與計算。

對比傳統的 TOA 算法即以到達的絕對時間來確定信號位置的算法，用多個 基站接收到信號的時間差來確定移動台位置，與 TOA 算法相比他不需要加入專 門的時間戳。TDOA 算法的通信次數需求減少，使得定位延遲明顯縮短，且系統 定位精度也獲得了很大提高。

UWB 定位技術

將「新司南」所用的 UWB 定位技術與其他技術在實際應用場景中進行對比， 詳見圖 2-6.通過讀圖可以看出 UWB 技術定位系統定位準確度更高。RFID、紅外 線技術僅僅只能定位到兩位巡警在檢疫處區域內，WIFI、ZigBee 技術相較於前者 定位區域更為精確，能定位到兩位巡警在檢疫處靠外側區域內，而使用藍牙技術 時，能夠發現其在靠近廁所附近區域。但使用我們的 UWB 技術進行定位時，可 以非常準確的定位出兩位巡警在檢疫處男廁所內肩並肩。通過實例對比分析更加 可以看出，當下智能駕駛領域環境感知方面市場所使用的 RFID、WIFI、ZigBee 等技術僅僅只能獲得模糊的定位信息，但 UWB 技術的定位精確不僅能獲得更為準 確的位置信息，還能通過更精確的定位信息獲得兩個人之間的狀態信息。這對於 智能駕駛在社會道路應用是極為重要的，由此看出 UWB 技術的精度對於智能駕 駛中的環境感知方面更能滿足需求。

創新點

我們當前的定位系統都是監控類的系統，被定位對象自身並不知道自身位置， 所有位置信息均匯聚在服務器上，由服務器計算被定為對象的位置坐標；但高精度 低時延系統則反過來，被定位對象自己計算位置，知道自身在坐標系統中的精確位 置，這樣大大縮短了定位延遲。在「新司南」設計的系統中，其能滿足社會道路應用中無線擴展、模式靈活 的需求。其自主開發的 API 接口，並且採用標準的控制接口，能夠做到系統的 二次開發，如可外接定位系統和導航系統。「新司南」的高精度、低延時、強穿 透的性能為定位系統和導航系統提供了堅實的技術底層支撐。在模式方面，其能 做到定位模式靈活與導航模式靈活。在定位模式方面，其可以滿足多種維度的定位需求， 比如一維、二維、三維、零維。在導航模式方面，其不僅能夠做到導 航靈活，也能滿足人們對於路徑規劃的需求。國內對於 5G 的研發已經較為成熟，5G 的鋪設也即將開始，考慮到 5G 鋪設的 密度與「新司南」的鋪設密度相似，「新司南」的相關產品會設計成模塊化進而 與一些布網的廠商達成合作聯合布設。對於廠商而言，加入「新司南」的模塊化 產品會增加他們最終產品的附加值，並能在智能駕駛領域的定位系統方面形成絕 對的競爭力，進而帶來額外的利潤。對於「新司南」而言，可以通過較少的成本 投入帶來全網的鋪設完成，進而形成 RSU 的絕對優勢。