基于RTK高精度GPS定位系统

基于RTK差分定位驾考/驾培方案

一. 驾考/驾培背景

国内原有的驾驶员场地考试系统是基于红外线技术实现评分的，由于该系统的硬件软肋及技术缺陷使得考试过程有失公平，并且在部分雨雪雾天气下无法使用，同时因为是埋设在考场中，存在维修不方便，并在维修期间影响考试使用的问题。国家公安部发布了第123号令以及其它相关技术规范，对驾考系统和标准提出了改进要求。2013年1月1日起，启用修订后的《机动车驾驶证申领和使用规定》，这就需要逐步淘汰和更新旧有的考试系统，更换基于卫星的高精度定位考试系统，以满足驾考的需求。

同时驾驶员培训市场也需要价格适中的卫星定位考试系统，该系统与驾考系统一样，使学员能在培训时模拟正式驾考的场景和要求，从而达到更好的培训效果和提升考试通过率。

二. 方案简介

上海思越驾考驾培方案是基于北斗和GPS的高精度卫星定位系统，定位精度可达1cm，包括用于科目二的双天线考试系统，用于科目三的单天线考试系统，以及驾驶员培训系统。设备内还包含了惯性器件的辅助定位，在卫星信号不好或没信号时仍能短时间定位和测量方向。

三. 功能特点

3.1. 采用北斗、GPS的多系统多频率联合定位，稳定性和环境适应性更好；

3.2. 定位精度高达1cm；

3.3. 定位数据可以20Hz频率输出，实时性更好；

3.4. 结合惯导技术可在短时遮挡和信号失锁时保持航向和导航计算；

3.5. 参考基准站差分信号可覆盖上百公里；

3.6. 可同时集成几种不同通讯方式，确保差分信号的通讯稳定性；

3.7. 可针对驾培应用，对学员实际驾驶效果进行量化数据分析，更好的提升考试通过率；

3.8. 支持定制化服务，更好的满足驾校和集成商的需求。

四. 系统方案

该方案包括参考基准站、通讯模块和车载高精度卫星定位终端。车载高精度卫星定位终端通过通讯模块接收差分数据，与接收到的卫星信号进行同步解算，实现高精度的定位和测量方向。将这些数据实时与考场和道路的虚拟化地图做比对，自动计算出考试分数。在驾驶员培训应用方面，还可给出实际驾驶与要求驾驶的量化差异数据，使教练可以量化的分析和制定学员下一步的培训方案，更好的提升培训效果和通过率。

五. 方案设备

5.1. 参考基准站

参考基准站提供精确的位置基准和差分数据给车载高精度卫星定位终端，需要固定安装，并连接通讯模块以实现差分数据的广播。

安装时需要遵循以下原则，

        1)      参考基准站的位置一般选择高处、空旷的位置，距易产生多路径效应的地物（如高大建筑、树木、水体、海滩和易积水地带等）的距离不小于200 m；

        2)      保证地平线15度以上没有遮挡，建议建设在考试场地范围内的最高处；

        3)      距电磁干扰区（如微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等）的距离不小于200m；

        4)      避开易产生振动的地带；

        5)      须保证供电的稳定性，对于电子设备来说，电源不稳定显然会降低其使用寿命甚至可能造成损坏，建议采用UPS设备进行电源保护，防止电源突然中断、电压下陷和电压浪涌。

5.2. 通讯模块

通讯模块是将参考基准站的差分信号传输给车载高精度卫星定位终端，可使用数传电台、手机通讯模块、WIFI等通讯设备。

数传电台可实现一二十公里的市区范围通讯，及几十公里的野外通讯，并且传输相对稳定可靠。一次性购买，无其他使用费用，但设备价格较高。

手机通讯模块可实现手机信号覆盖区域内的通讯，覆盖范围大，设备价格较低，但需交纳通讯使用费，并存在手机信号不好的区域无法通讯的问题。

WIFI通讯设备价格较低，没有通讯使用费，但通讯稳定性稍差，覆盖距离较短。

我们可实现以上几种通讯方式的组合通讯，即使一种通讯方式发生问题，还有其他的通讯方式可以保证差分信号的传输。

5.3. 车载高精度卫星定位终端

5.3.1. 科目二

 

采用双天线车载高精度卫星定位终端，性能指标如下，

        1)      车辆位置精度：≤1cm；

        2)      车辆高度精度：≤2cm； 

        3)      车辆速度精度：≤0.03米/秒； 

        4)      车辆方向精度：≤0.1°（基线≥2米）； 

        5)      车辆横滚角精度：≤0.2°（基线≥2米）；

        6)      车辆俯仰角精度：≤0.2°（基线≥2米）；

        7)      定位定向时间：冷启动：<50s ； 温启动：<30s ； 热启动：<15s ；信号重捕获 ：<2s；

        8)     加速度传感器的主要技术指标 ：

a：量程：±2g

b：灵敏度：1.0mg

c：灵敏度校准误差：±1%

d：非线性：±1%FS

9)   陀螺的主要技术指标 ：

a：测量角速度：±500deg/s

b：分辨率：0.07 deg/s

c：零偏稳定性：± 0.2 ( 在 ± 250°/秒时) °/sec

d：线性度：±0.5%FS.

        10)      数据输出率：1-20Hz；

11)   数据接口：RS232 / 以太网口

5.3.2. 科目三

采用单天线车载高精度卫星定位终端，性能指标如下，

1)      车辆位置精度：≤1cm；

        2)      车辆高度精度：≤2cm； 

        3)      车辆速度精度：≤0.03米/秒； 

        4)      车辆方向精度：±2°； 

        5)      车辆横滚角精度：±2°；

        6)      车辆俯仰角精度：±2°；

        7)      定位定向时间：冷启动：<50s ； 温启动：<30s ； 热启动：<15s ；信号重捕获 ：<2s；

        8)     加速度传感器的主要技术指标 ：

a：量程：±2g

b：灵敏度：1.0mg

c：灵敏度校准误差：±1%

d：非线性：±1%FS

9)   陀螺的主要技术指标 ：

a：测量角速度：±500deg/s

b：分辨率：0.07 deg/s

c：零偏稳定性：± 0.2 ( 在 ± 250°/秒时) °/sec

d：线性度：±0.5%FS.

10） 磁传感器的主要技术指标 ：

a：量程：±1.3Gauss

b：零偏稳定性：0.01Gauss

c：线性度：0.4%

        11)      数据输出率：1-20Hz；

12)   数据接口：RS232 / 以太网口

5.3.3. 驾驶员培训

可采用科目二或科目三的车载高精度卫星定位终端。