作者：Mathias Vetter
u-blox消費與工業(yè)追蹤應用首席產品經理
在全球范圍內，越來越多的智能出行解決方案憑借可靠的定位技術可更好地應用于城市道路，精準的定位技術正在重塑傳統(tǒng)的出行市場，例如租車、車隊管理和車輛保險，以及其他共享單車、網約車和道路計程收費的新型應用。
針對這些普及速度最為迅猛的應用市場，精準定位解決方案遭遇了更為嚴峻的挑戰(zhàn)。在建筑密集的城市中，車輛在進入城市峽谷、橋底、隧道或多層停車場等復雜環(huán)境中時，常常無法獲取全球導航衛(wèi)星系統(tǒng) (GNSS)信號，導致定位系統(tǒng)無法正常工作。即使車輛上空并無遮擋物，GNSS 接收機仍有可能接收到其他間接信號（例如建筑反射的信號），而這對位置估計也會產生不利影響。
定位的失準和中斷會影響服務質量、運營效率、賬務及合規(guī)性監(jiān)控，因而對企業(yè)十分不利。因此，越來越多的企業(yè)轉而尋求能夠解決這些痛點的定位解決方案，即采用慣性導航技術。
什么是慣性導航解決方案？
l 慣性導航 (DR) 解決方案采用慣性傳感器（陀螺儀和加速計）來輔助 GNSS 定位技術。
l 無約束慣性導航 (UDR) 解決方案持續(xù)測量與監(jiān)測車輛加速度及其方向變化，再通過傳感器融合技術將測量數據與 GNSS 數據進行整合，實時計算并優(yōu)化分析出更精準的位置結果。
l 車載慣性導航 (ADR) 解決方案在此基礎上則更進一步，可將車輛輪速脈沖傳感器的數據進行整合，實現更高精度的位置計算結果。
慣性導航技術的三大優(yōu)勢：
l 在城市場景中，定位精度可提高至原來的三倍
l 在 GNSS 信號中斷后仍能繼續(xù)實現位置追蹤
l 車輛啟動后即開始位置追蹤和導航
在本文中，我們將分析并消除有關慣性導航的7大誤解。
誤解一：ADR （車載慣導）僅適用于汽車應用
實際上：ADR 解決方案除了將 GNSS 與慣性傳感器數據進行融合，還會從硬件輪速脈沖傳感器獲取車速信息，或者接收來自軟件接口的消息。經過多年的發(fā)展，ADR 技術現在可應用于多種車輛，例如我們新型慣性導航模塊就包含適用于汽車、摩托車和電動踏板車的動態(tài)模型。
誤解二：只有在 GNSS 信號完全丟失時才會用到慣導技術
實際上：除了彌補 GNSS 信號覆蓋盲區(qū)，慣性導航解決方案還可以支持各種復雜場景中的定位解決方案：
l 慣性導航解決方案通過提供相對定位補充來源，可以減少多徑效應引起的定位誤差。
l 慣性導航解決方案可以幫助檢測 GNSS 干擾和欺騙，并減輕由此帶來的影響誤差。
l 在定位暫時丟失的情況下，慣性導航解決方案有助于控制定位誤差。
誤解三：隨著雙頻 GNSS 技術的發(fā)展，慣性導航已無價值
實際上：雙頻 GNSS 接收機在特定條件下確實可以改善定位精度。但即便如此，在 GNSS 信號中斷時，雙頻 GNSS 也無法持續(xù)進行精準定位，這時就需要慣導技術進行輔助定位，確保定位服務可實現100% 可用。
誤解四：慣性導航成本高，作用小
實際上：慣性導航解決方案雖然標價略高（通常在成本基礎上加成不到 50%），但從開始部署到整個車輛生命周期結束，始終都能帶來回報。在高度依賴精準車輛追蹤來計費的計程類應用場景中，DR 技術可確保在 GNSS 服務中斷后仍能繼續(xù)追蹤里程數。而針對精準定位數據有助于提高運營效率的場景中（例如，找到并收回亂放的電動踏板車），DR 技術還能有效節(jié)約時間和能源。
誤解五：慣性導航難以部署
實際上：這種說法其實也有一定的道理，但實際情況并不能這樣一言概之。雖然多星多頻GNSS 接收機能夠在一定程度上提高定位性能，但安裝部署的難度也會因此而上升，慣性導航解決方案也是如此。為了帶來更可靠的性能，慣性導航接收機的校準工作更需要精確測定和詳細規(guī)范。此外，ADR 解決方案還需連接到車輛的傳感器，以追蹤車輪的轉動信息。
根據應用場景的不同，我們會推薦一些方法來簡化安裝過程，例如，與汽車類似的應用場景（即四輪車輛）可以使用自動校準功能。
誤解六：慣性導航可以彌補 GNSS 信號強度弱的問題
實際上：在 GNSS 信號強度不佳或中斷的情況下，慣性導航確實可以在有限的時間里起到輔助支持和補充作用。但是，如果系統(tǒng)的信號強度在長時間內一致處于欠佳狀態(tài)，定位精度必然會受到影響。由于 GNSS 信號也用于校正慣性傳感器和輪速脈沖傳感器，因此 GNSS 精度差會降低校正的質量，最終導致慣性導航定位精度下降。
為了改善性能，我們需要從根本問題出發(fā)。如果天線布局欠佳，有兩種補救措施：選擇更好的天線和增加 PCB 鋪地尺寸。如果射頻干擾過多，可以使用 SAW 濾波器改善靈敏度。如果使用的是無源天線，可以在設計中增加 LNA，這樣便可解決問題。
誤解七：無約束慣性導航(UDR)是低端的 ADR
現實：如果有這樣的想法其實也能理解。如果你用 ADR 作為基準，而沒有將 UDR 、 ADR 與僅使用 GNSS 的解決方案進行性能對比，就很容易有這種想法。我們認為這樣想其實有些本末倒置，因為與僅使用 GNSS 的解決方案相比，UDR 和 ADR 都實現了定位功能升級。而 ADR 與 UDR 相比的最大價值在于，ADR 可以在信號長時間中斷（持續(xù)時間超過一分鐘）的情況下提高定位精度。
u-blox NEO-M9V 慣性導航模塊可支持開箱即用的 UDR 和 ADR ，確保最大靈活性，便于您調整解決方案架構，適應多種應用場景的需求。
無論選擇ADR還是UDR，適合您的就是最好的選擇。
隨著城市應用場景的擴大，用戶對其智能化需求也不斷增加，對定位的容差也越來越低，設備廠商也正在拓展衛(wèi)星定位與慣性導航技術的應用。
在 u-blox，我們針對汽車和工業(yè)應用提供行業(yè)領先的慣性導航解決方案組合，并與客戶攜手開發(fā)全新的技術來推動慣性導航技術創(chuàng)新。我們在設計、選型、實施和部署階段，不斷幫助客戶解決技術痛點，在此過程中我們也取得了持續(xù)性進步，憑借多年沉淀的專業(yè)經驗，我們將不斷精進，打造出更可靠、更精準的定位解決方案。
我們已發(fā)布了u-blox NEO-M9V，作為u-blox首款可同時提供無約束慣性導航(UDR)和車載慣性導航(ADR)的定位接收機，NEO-M9V可作為車隊管理和微出行應用的理想選擇，即使在復雜的GNSS信號環(huán)境（如城市峽谷）中，也能提供可靠的米級定位精度。
該模塊同時集成了UDR和ADR，可以帶來更強的靈活性，所以客戶不必再忙于決定是采用易于集成的UDR技術，還是更為成熟的ADR技術，而是能夠針對終端客戶的具體應用場景要求提供最佳解決方案。（Mathias Vetter u-blox消費與工業(yè)追蹤應用首席產品經理）
