Hier bei OxTS sind wir uns der Herausforderungen, denen sich ADAS und autonome Fahrzeugentwickler gegenübersehen, sehr wohl bewusst. Die Systeme und Testszenarien werden immer komplexer, da sich die Fahrzeugversuche von der sterilen Enge des Testgeländes weg und auf die offene Straße verlagern. Daher wird die Erhebung präziser Positionsdaten immer schwieriger - aber nicht weniger entscheidend.
Probleme auf freier Straße
Reale städtische Testumgebungen - im Gegensatz zu den auf der Teststrecke simulierten - stellen eine Reihe von Hindernissen für die Erfassung zuverlässiger Positionsdaten mit einem GNSS-gestützten INS dar. Hohe Gebäude, Brücken, Unterführungen und Stadtschluchten - Straßen, die an jeder Seite von hohen Gebäuden gesäumt sind - können Satellitensignale unterbrechen oder verdunkeln und Mehrpfad-Fehler verursachen, was eine robuste, präzise Positionslösung erschwert.
Die gx/ix-Technologie von OxTS wurde konzipiert, um sowohl die Positionsdaten in Umgebungen mit klarem Himmel zu verbessern als auch konsistentere und genauere Daten in den anspruchsvollen realen Szenarien zu liefern, die heute Teil der ADAS- und autonomen Fahrzeugentwicklung sind. Die eng gekoppelte Integration von GNSS- und IMU-Daten durch Gx/ix ist nicht ganz neu, aber wie alle OxTS-Produkte unterliegt sie einer ständigen Weiterentwicklung.
Ursprünglich als Nachbearbeitungspaket veröffentlicht, aber später mit RTK-Funktionalität aktualisiert, bildet gx/ix eigentlich zwei Teile einer Verarbeitungssoftware, die zusammen arbeiten. Das gx-Element ist im Einsatz, wenn vier oder mehr Satelliten in Sichtweite sind. Anstatt den GNSS-Empfänger zur Berechnung der Positionsdaten zu verwenden, nimmt die gx-Verarbeitung rohe Satellitensignalinformationen und berechnet eigene Lösungen, die dann mit Daten von der IMU kombiniert werden.
Wenn weniger als vier Satelliten sichtbar sind, übernimmt die ix-Verarbeitung. Auch hier werden Rohsignaldaten von jedem sichtbaren Satelliten - auch nur von einem einzigen - verwendet, aber jedes Signal wird einzeln behandelt, um einen nützlichen Input für die Navigationslösung zu liefern. Gx/ix schaltet nahtlos zwischen den Modi um, um den genauesten Datenstrom zu liefern, entweder in Echtzeit oder während der Nachbearbeitung.
Die Straßen von San Francisco
Die Wirksamkeit von gx/ix ist in einer Reihe von Datensätzen, die wir auf der ganzen Welt gesammelt haben, deutlich zu erkennen. Ein solcher Versuch wurde auf einer ausgedehnten Route um die San Francisco Bay Area in Kalifornien mit einem RT3003 GNSS/INS durchgeführt. Die Route führte über eine Reihe von Stadt- und Landstraßen durch die Gebiete von Palo Alto, San Mateo, San Francisco und Oakland und umfasste sowohl den oberen als auch den unteren Teil der Bay Bridge.
Die Analyse der Daten zeigte, dass RT3003 in seinem standardmäßigen differenzkorrigierten Modus für 82,8 % der Gesamtstrecke eine korrigierte Position (Differential, Float und Ganzzahl kombiniert) ausgab, aber dies verbesserte sich unter Verwendung von gx/ix auf 93,8 %. Darüber hinaus verbesserte sich die mittlere Positionsgenauigkeit von RT3003 von 0,087 m ohne gx/ix auf 0,043 m mit gx/ix. Die Leistung von RT verbesserte sich von 77,67 % auf 91,06 % im korrigierten Modus und konzentrierte sich dabei speziell auf den anspruchsvolleren, rein städtischen Abschnitt der Strecke, einschließlich einer Zwei-Wege-Passage über die San Francisco Bay Bridge mit ihrem überdachten Unterdeck.
Jetzt mit zusätzlichem GLONASS
In Übereinstimmung mit dem Thema der kontinuierlichen Entwicklung wurde Anfang des Jahres gx/ix aktualisiert, um GLONASS-Satellitendaten zu unterstützen. Zwei Satellitenkonstellationen zur Verfügung zu haben verbessert die RTK-Sicherung weiter und erhöht die Chancen, eine zentimetergenaue Positionslösung zu erhalten.
Um die Wirksamkeit der aktualisierten Firmware mit GLONASS-Unterstützung zu testen, wurde eine weitere Reihe von Datensätzen gesammelt, darunter auch einer um die Stadt Turin. Die dichte städtische Umgebung der italienischen Stadt unterscheidet sich in gewisser Weise von der moderneren Hochhausbebauung der Innenstadt von San Francisco, aber sie stellt dennoch ihre eigenen Herausforderungen dar und ist in nützlicher Weise repräsentativ für viele europäische Städte.
Die Testdaten aus Turin wurden mit einem RT3003 mit reiner GPS-Firmware erfasst und mit denen eines RT3003 mit aktualisierter Firmware mit GLONASS-Unterstützung verglichen. Die anschließende Analyse der Datensätze zeigte eine signifikante Zunahme des prozentualen Anteils der Zeit, die im genauesten Positionsmodus verbracht wurde: gxInteger.
Bei Verwendung der reinen GPS-gx/ix-Lösung über die gesamte Testlänge konnte das System den gx-Integer-Positionsmodus 38,9 % der Zeit halten. Mit der Unterstützung von GLONASS stieg diese Zahl auf 68,3 % - ein signifikanter Anstieg des prozentualen Anteils der Zeit, die im genauesten Positionsmodus verbracht wird. Diese Zahlen führen zu einer erheblichen Verbesserung der horizontalen Positionsgenauigkeit, von 40,7 cm mit der reinen GPS-Firmware auf 21,8 cm bei Verwendung der neuesten gx/ix-Verarbeitung mit GLONASS-Unterstützung.
Dichte Stadtumgebungen stellen zweifellos die größte Herausforderung für die wachsende Zahl von Entwicklern autonomer Fahrtechnik dar, sowohl wegen der komplexen Fahrszenarien, die sie repräsentieren, als auch wegen der Probleme, die sie bei der Datenerfassung verursachen. Unsere gx/ix-Verarbeitung bietet weiterhin eine genaue, konsistente und kostengünstige Messmöglichkeit unter eben solchen Bedingungen. Und so wie sich die Anforderungen der Industrie weiter entwickeln, werden wir uns bemühen, die bestmöglichen Positionslösungen anzubieten.
