卫星导航定位技术一
本人曾从事过智能驾驶研发的相关工作，有幸涉足了车辆定位的相关工作。自动驾驶的定位要求相当高，一般要要达到厘米级。个人了解到的方案是RTK GPS结合激光雷达、摄像头、高精度地图的融合方案。而由于本团队资金能力有限，在初步研发阶段只采用了市场上一些主流的GPS模块进行车辆定位。
初期使用某国外公司的GPS模组进行汽车园区内的定位，该模块的优点是已经融合了卡尔曼滤波算法，输出的定位信息已经进行了惯导融合，同时模块可进行参数自标定，使用起来非常方便。在实车进行测试的时候，在车辆直线行驶的过程中，将定位信息上传服务器进行打点显示，发现行使轨迹很直，几乎没有数据的漂移。但是发现在绕着相同路径行驶的形况下，每圈的重合度不高。那么问题来了，究竟是模块的问题，还是其他的问题呢？随后在云车上测看到一篇文章：《通过Super Cruise项目，高德积累了哪些经验？》
在这片文章中，里面说到：对相同路径的采集有一定的差异，两次采集以后会产生差异，这些东西需要绝对定位手段去消除或减低。美国供应商两年采集同一个位置的时候，绝对误差是10公分。而对于我们两次采集同一个位置，误差有时候会达到1米甚至1米以上。以下为该片文章的部分原文，详情请参考：
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODY2MzIyMQ==&mid=2652433580&idx=3&sn=ed8249d5b072fc7afc085581584fa17d&chksm=bd2b09f68a5c80e0a7cfe550e4bdb73a1cea5444c30edd4784b27439d0cd682eab2627349629&mpshare=1&scene=1&srcid=07229OzE1ztKklSbjUSJKatV#rd
除了测绘以外，对高精地图生产而言，绝对精度对我们而言非常重要。上面第一个图下面两根线是路边，那两个弯曲的东西是护栏侧边。我们采完图以后，可以看到护栏跟真实值有一定的差异，两次采集以后会产生差异，这些东西需要绝对定位手段去消除或减低。除了依赖千寻这样的商业公司，图商也非常希望国家可以开放更多优质的CORS资源，CORS资源逐步联网。现在已经开放了部分资源，但是联网还是不够好。
美国Super Cruise供应商跟我们交流过程中告诉我们，两年采集同一个位置的时候，绝对误差是10公分。我们很惨，两次采集同一个位置，误差有时候会达到1米甚至1米以上。也有同行在说能做到20公分的绝对精度，这个确实可以做到，我们在生产基地的院子里可以做到三五公分的绝对精度，但是需要做大量的控制点，成本想达到量产不太可能。
随后我们采用了国内某公司的北斗定位模组，接入千寻公司账号，使用其提供的固定RTK数据实现的车辆的亚米级定位，而且采样相同的路径重合度也比较高，但是该模组对四周的环境要求比较高，要求四周空旷，且早上与晚上测量效果较好，不然很难进入固定RTK模式。
针对以上经验，激发了自己对GPS定位研究的兴趣，故在读研期间选修了GPS定位与导航课程。下面来分享一下相关的学习总结。
一、目前比较成熟的卫星导航定位系统
美国的GPS系统
俄罗斯的GLONASS系统
欧洲的Galileo系统
中国的北斗系统
1、全球定位(GPS)系统
三部分组成：空间部分：卫星星座、地面监测部分、用户部分：GPS信号接收机。
空间部分：提供星历和时间信息、发射伪距和载波信号、提供其他辅助信息。
地面监控部分：作用是监测和控制卫星运动，变算卫星星历（导航电文），保持系统时间。
用户部分：接收并观测卫星信号记录和处理数据、提供导航定位信息。
其特点为：测量精度高、观测时间短、提供三维坐标、全天候作业等
2、北斗导航系统的优势
短信服务与导航相结合，增加了通信功能。而其他三种系统仅仅是导航定位和授时。全天候快速定位，极少有盲区，并且兼容GPS系统
二、卫星的运动之开普勒三大定理
1、开普勒第一定理：卫星运动的轨道是一个椭圆，椭圆的一个焦点与地球质心重合。这一定理表明，在中心引力场中，卫星绕地球运动的轨道面是一个通过地球质心的静止平面。轨道椭圆成为开普勒椭圆，其形状与大小不变。
卫星绕地球质心运动的轨道方程：
r 为卫星的地心距离；
为开普勒椭圆长半径；
为开普勒椭圆的偏心率； 
为真近点角。
2、开普勒第二定理：卫星在过地球质心的平面内运动，其向径在相同时间内扫过的面积相等。
3、开普勒第三定律：卫星运行周期的平方，与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量。
数学表达式为：
,其中
为卫星运动的周期。
当开普勒椭圆的长半径确定后，卫星运动的平均角速度也随之确定，且保持不变。
三、无摄卫星运动轨道6参数
参数1：为轨道的长半径，参数2：为轨道椭圆偏心率，这两个参数确定了开普勒椭圆的形状和大小。
参数3：
为升交点赤经，即地球赤道面上升交点与春分点之间的地心夹角。参数4：i为轨道面倾角，即卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角。这两个参数唯一地确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。
参数5：
为近地点角距，即在轨道平面上，升交点与近地点之间的地心夹角，表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向。
参数6：为卫星的真近点角，即轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距。该参数为时间的函数，确定卫星在轨道上的瞬时位置。
四、卫星运动的摄动力
卫星运行中，除去主要受到地球中心引力作用外，还将收到一下各种摄动力的影响，从而引起轨道的摄动。
地球非中心引力、太阳引力与月亮引力、太阳光的辐射压力、大气阻力、地球潮汐作用力