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加州大学河滨分校团队开发利用机会信号的导航系统;支持自主车辆

  发布时间:2016-11-23 文章标签:

加州大学河滨分校的一个研究人员团队已经开发出一种利用现有环境信号如蜂窝和Wi-Hi而不是全球定位系统(GPS)的高度可靠的准确的导航系统。该技术可以被用作对GPS的独立的替代,或作为对目前基于GPS系统的补充来实现高度可靠一致的防篡改的导航。

研究人员说,该技术可用于开发充分满足完全自主车辆如无人驾驶汽车以及无人驾驶飞机的严格要求的导航系统。

由加州大学河滨分校Bourns工程学院的电气和计算机工程助理教授Zak Kassas领导的该团队在俄勒冈州波特兰市9月份举行的2016导航研究所全球导航卫星大会(ION GNSS+)上提交了该研究,该研究的两篇论文“机会信号辅助惯性导航”和“在LTE系统中的定位性能特征”双双获得最佳论文奖。

在汽车和便携式电子产品中的大多数导航系统使用空基全球导航卫星系统(GNSS),其包括美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的伽利略系统以及中国的北斗系统。对于精密技术如航空航天和导弹,导航系统通常结合具有高质量机载惯性导航系统(INS)的GPS,其提供一个高水平的短期精度,但是当它与外部信号失去联系时最终漂移。

尽管该技术在不断进步,目前的GPS/INS系统因为以下几个原因将无法满足未来自主车辆的需求:

l  单独的GPS信号及其微弱,并且在某些环境如深谷中无法使用;

l  GPS信号很容易受到有意和无意的干扰和干涉;

l  民用GPS信号是不加密的,未经身份验证的并且在公开的可用文件中规定,使得它们具有欺骗性(即容易被破解)。

因此目前自主车辆导航系统发展趋势不仅仅依靠GPS/INS,还要依靠一套基于其他传感器的技术,如摄像头、激光和声纳。

通过添加越来越多的传感器,研究人员正在扔掉“除了厨房水槽之外的一切”来准备自主汽车导航系统,使得GPS信号必然成为不可用。我们采取了一个不同的方法,其利用确实在环境中已经存在的信号。

                                                           ——Zak Kassas

 

替代添加更多的内部传感器,Kassas和他在加州大学河滨分校自主系统感知、情报和导航(ASPIN)实验室的团队已经开发出自主汽车,其可以在任何时间点挖掘到围绕在我们身边的许多信号如蜂窝、广播、电视、Wi-Fi以及其他卫星信号。

ION GNSS+会议上提交的研究中,Kassas团队展示了正在进行的利用这些现有的通信信号的被称为“用于导航的机会信号(SOP)”的研究。

该系统可以单独使用,或者更可能的是在GPS失效事件中补充 INS数据。该团队端到端的研究方法包括在该环境中的SOPs理论分析、构建从SOPs提取相关定时和定位信息的专门的软件定义无线电(SDRs)、开发实用的导航算法以及最终在地面车辆和无人驾驶飞机上测试该系统。

自主车辆将不可避免地导致一场社会文化革命,我的团队正在解决与实际应用、成本效益以及值得信赖的自主车辆相关的挑战。我们的首要目标是使得这些车辆在较长的时间里无人操控地运行,执行的任务如搜索、救援、监控、测绘、农业、消防、包裹快递以及运输等。

                                                            ——Zak Kassas

除了Kassas之外,研究生Joshua MoralesJoe Khalifef ShamaeiJesse GarciaSonya Ragothaman和本科生Souradeep(Gogol)、Bhattaeharya对该研究做出了贡献。该研究得到海军研究办公室(ONR)的资助支持。

加州大学河滨分校技术商业化办公室已经为该发明申请了专利。

 

(信息来源:2016.10.14 Green Car Congress                   戴朝典编译

 

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