一文看懂GNSS保护级别

模拟技术 时间:2023-05-08来源:u-blox

在关键应用中,必须始终能确保GNSS接收机的可信度。保护级别信息由GNSS接收机实时计算,能够量化定位信息的可靠性、提高数据质量并保护人员和资产的安全。

GNSS接收机的保护级别表示特定置信度下的最大可能定位误差。例如,如果某个GNSS接收机在95%的置信度下保护级别为1米,那么所报告的定位距离真实定位超过1米的可能性只有5%。与GNSS接收机定位信息的精度一样,保护级别会不断波动,GNSS的所有误差来源都会影响到保护级别。

保护级别可持续提供GNSS接收机预期误差上限,让应用能根据所接收到信息的质量调整其运行方式,并舍弃不可靠的数值。

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上图是一个保护级别应用实例。黑色表示自动割草机的真实定位,灰色表示测得的定位。接收机不断计算定位精度估计值(position accuracy estimate),用虚线圆点表示。保护级别(Protection Level)则以报告位置周围的虚线圆形表示,提供定位精度估计值,界定了GNSS接收机真实定位的置信度较高的区域。

机器人导航

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在机器人导航中,保护级别有助于确保设备(例如自动割草机)不超出地理围栏(并且远离邻居的花坛)。

如果保护级别过大,机器人就会考虑到定位估计值质量不佳的问题,调整自身的行为,从而降低速度或者向后移动到“安全”位置。

如果无法计算保护级别值,则设备可以停下来,等待各类环境误差来源(比如射频干扰、不利的大气条件等)消失或恢复正常,直至获得有效的保护级别值。

无人机和UAV

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对于无人机和其他UAV(无人驾驶飞行器),保护级别可用来确定GNSS定位的可靠性,确定其是否足以支持着陆等精细操作,并严格规避禁飞区。

如果保护级别超过阈值,无人机可能会返回到先前的已知位置。只有在保护级别值低于阈值时,无人机才会着陆,并在需要时原地盘旋,直至保护级别表明定位估计值的质量得到改善。

汽车、电动踏板车

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汽车、电动踏板车和其他互联交通出行解决方案可借助保护级别功能,评估其向服务器报告的重要定位数据的质量。

例如,处于停放状态的车辆仅在保护级别低于既定限制时才报告其定位,让工作人员和客户更轻松找到这些车辆。

从基本保护级别到功能安全性

对保护级别的要求因具体应用而异,很大程度上要取决于GNSS接收机的预期可靠性,及其位置估计值的关键程度。

对于特定资产追踪解决方案来说,精度为2米、在95%的置信度下保护级别为3.5米的GNSS接收机或许就能很好地满足其需求。而另一方面,自动驾驶汽车可能有着严格得多的要求,保护级别的置信度需要达到99.9999%。

基本保护级别可为许多消费和工业应用增添价值,但关键的汽车级应用则对保护级别有着更为严格的要求,以实现ISO 26262标准中定义的“功能安全性”要求。

关键词: u-blox GNSS

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