◆ 自主完好性檢測：雖然定位系統的可靠性能夠做到極其接近100%，但是難以達到真正的100%。這就要求定位系統在沒辦法提供準確的輸出時，及時警告用戶，采取措施，避免發生任何事故。所以，自動駕駛的定位系統應保證較低的虛警率與漏警率。

既然自動駕駛對導航和定位的要求不低，定位系統該如何滿足要求？我將詳細介紹以下五種定位方法。

◆ 慣性導航（INS）

目前自動駕駛常用的慣性測量單元（IMU），按照精度分可以為兩類：

第一類是基于光纖陀螺（FOG）的IMU，它的特點是精度高，但同時成本也高，一般應用于精度要求較高的地圖采集車輛。

下圖是北京某一天所能接收到的衛星信號的星空圖，基本可以保證在任意時間我們都能收到35顆以上的衛星。多頻多系統在極大的程度上提高了我們導航系統的可靠性與可用性。

另一個顯著特點是精密定位，已在民用領域得到廣泛應用。尤其是基于載波相位動態差分的RTK技術，在智能駕考、無人機、精密農業等領域都有所應用。

然而由于GNSS是基于衛星定位的導航，它的脆弱性不可忽視——例如城市里經常會遇到各種城市“峽谷”場景（下圖），導致定位系統無法接收低仰角的衛星信號，這極大增加了定位的影響因子，也增大了定位結果的不確定性。

另外一個脆弱性體現在信號干擾上。如果自動駕駛車輛本身以及加裝設備導致車輛的電磁環境非常惡劣，處理不得當時，就會嚴重影響衛星定位接收機的收星及觀測值的質量。

第三類定位方法是基于高清度地圖匹配定位。通過事先建立的高精度地圖，配合線上的激光點云，定位系統也能實現絕對定位和厘米級高精度。這種方法的局限性則是增加了定位系統對高精地圖的依賴。

輪式傳感器

第四種定位方法是輪式傳感器/里程計（Wheel Sensor）。自動駕駛獲得車輪信息的方式有兩種：外接和內置。

外接輪式傳感器的特點是分辨率和精度都非常高，缺點是結構復雜，可靠性難以保證，一般更適用于地圖采集車。

最后，定位系統結合車輛的運動特點進行約束，也能獲取某些定位信息。

比如定位系統先通過一些方法檢測車輛是否處于靜止，那么便可以假設靜止時的自動駕駛車輛的速度等于0。

這種運動約束能保證極端的情況下，自動駕駛車輛的定位結果不至于產生極大的誤差。當然，定位系統還可以再加入一些車輛橫向或者縱向的運動約束條件等。

1. ZUPT/ZIHR/NHC，車輛運動約束部分
2. INS Alignment，慣性導航初始對準部分
3. Integrated，組合部分
4. FDI，故障檢測與隔離部分

另外，定位系統的故障診斷與隔離可采用的傳統軟件方法有很多，比如卡方檢測等，另一方面則可以借助硬件上的冗余實現。例如，通過配備多套 GNSS/IMU，定位系統能夠配合軟件解析余度實現多傳感器冗余，提高可靠性。

第二個場景（上圖）是在一個縱向特征區別不太明顯的橋上，解決辦法可以是采用 GNSS，IMU，Wheel Sensor的信息，檢測縱向匹配失效情況，使其不影響定位系統輸出。

對于衛星定位導航來說，上圖的場景是較為惡劣的情況，解決辦法可以是從傳感器融合部分進行處理，使其具有野值的剔除能力和對參數的自適應調節能力。

第四個場景（上圖）的問題在于車輛穿越高架橋時，由于信號弱，衛星定位導航失敗，這就要求定位系統能獨立于衛星導航，能得到可靠的結果。