车载导航定位技术与测试方法探讨

车载导航定位技术与测试方法探讨

刘影

大庆油田信息技术公司 163000

摘要：随着社会经济的高速发展，人们对生活质量的追求不断提高，汽车已经成为最为常见的交通工具，作为车载终端必备的功能，导航定位功能是应用最多的技术。本篇论文首先对车载终端导航定位技术的应用情况和标准化进展进行阐述，然后对导航定位技术和测试手段进行探讨，希望为导航定位测试方法的更新和标准化提供参考。

关键词：车载导航；定位技术；测试方法

近些年来，无人驾驶、车辆紧急情况处理、定位警报、智能交通等新的车载技术不断推出，车载导航定位功能为以上功能的实现奠定了基础。车辆的导航定位通常是利用后装或者前装的车载系统终端实现，其性能对于各项业务的使用效果具有直接的影响，所以针对车载导航定位终端开展性能评估和测试具有积极的现实意义。

1. 车载导航定位概述

当前市场上应用的车载终端主要是TELEMATICS的产品，其是电信学和信息化构成的词汇，主要指的是通过车用信息和通信服务，使汽车驾驶者能够利用无线通信技术获得跟外部环境进行信息交互的服务，为使用者提供针对性、位置化的服务。车载终端具备导航定位、通信服务、远程监控、车辆状况上传等功能。其中，车载导航是最为基础且使用最多的功能，能够为汽车使用者提供位置和路况查询、导航等以位置为基础的各类服务^[1]。

导航定位能够利用前装的如ONSTAR系统实现，也可以利用后装系统完成。车载导航终端通常可以为用户提供位置搜索服务，能够找到所需的目的地的位置或者查询周边符合条件的地址信息，能够进行线路的计算和指引，为用户提供最佳的线路策略，并提供动态的交通状况。而且在出现紧急情况时，其定位报警功能可以发挥作用，将位置信息上传，有效提升救援的及时性。

2. 标准化情况

1. 国际标准

卫星导航的国际标准通常包括接收设备数据格式标准、卫星导航信号格式标准、接受设备性能要求以及测试方法标准。卫星导航信号格式规范指的是接口控制文件，是各种卫星系统的参数，当前使用较多的有RTCM-SC104、RTCA-SC159等。接受设备性能要求和测试手段标准使用的主要是IEC制定的IEC61108标准。车载导航定位国际上主要利用俄罗斯出台的ERA-GLONASS标准以及欧盟出台的E-call标准。

2. 国内标准

国内进行卫星导航标准制定的开始阶段通常由各个领域自行制定，民用标准涉及到民用航空、信息通信、交通运输、抗震救灾等各个领域，军用标准主要包括舰载设备和机载设备的使用标准。

1. 车载导航定位标准

当前使用的规范和标准包括交通运输部出台的《道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端技术标准》、GB/T19056-2012《汽车行驶记录仪》、JT/T590-2004《北斗卫星无线电测试业务民用车船遇难警报终端技术规范和使用标准》。

2. 通信行业

主要由我国通信标准化协会统一进行管理，并进行标准的制定和修改，其中在车载导航终端方面的标准主要有《以公众电信网为基础的车载紧急报警系统整体结构》、《车载移动通信系统导航定位射频接受性能技术规范和测试手段》等。

3. 交通运输行业

交通运输部下属的信息通信和导航规范化技术委员会正在进行相关标准的制定，包括《道路运输车辆定位系统北斗卫星定位通信标准》、《北斗卫星定位模块技术规范》等。

3. 导航定位性能测试项目

1. 首次定位时间

用来对接收机进行信号搜索快慢情况进行衡量，接收机第一次定位时间主要的决定因素是初始状态，依据用户开启设备以前的情况可以分为冷启动、温启动和热启动首次定位时间三类，对于车载终端通常进行冷、热启动首次定位时间的检测。

2. 定位精度

定位精度指的是在预设的星座和星历情况下，接受卫星信号导航系统通过计算获得的位置跟实际位置之间的偏差大小，通常使用的参数是高程和水平定位精度两种。测速精度指的是接收卫星导航系统计算出的速度跟实际速度之间的偏差大小。一般精度计算使用的方法有R95法和RMS法。使用统计方法不同，计算出的结果也存在较大差别。

3. 失锁重捕时间

指的是接收终端无法接收到信号的情况下，重新接收到信号开始计时，直到终端设备能够获取到符合标准的定位结果中间的时间。这一参数描述了接收信号失去锁定，无法实现定位直到重新恢复位置确定的快慢。失锁重捕时间越短，表明接收机具有更好的定位性能，所以可以对终端的功能进行评估。

4. 跟踪灵敏度

跟踪灵敏度是对终端性能进行评估的核心指标，指的是被测试设备可以接受信号以后，可以持续输出稳定的符合精度标准功率信号。其主要接收机完成定位状态下，保证定位准确性的情况下所需的最小功率。

5. 捕获灵敏度

该指标是对车载终端进行性能评估的重要参数，指的是接受设备在失去锁定的情况下，在一定的时间内输出符合定位标准的最低接受信号的功率。灵敏度越高，则接收设备捕获信号的性能越好。用户性能指标主要的角度是体验，所以针对场景的不同，用户对于指标的关注度也存在差异。在一般的驾驶情况下，用户通常更加关注定位精度和捕获灵敏度，但是在出现紧急情况时，对于定位警报系统起到决定性影响的指标是跟踪灵敏度和定位精度，因此，要依据对终端使用场景的具体情况，进行性能测试项目的确定

^[2]。

4. 车载导航定位射频性能测试方法

1. 通用方法

多个系统导航所需信号的来源都是模拟卫星信号，待测终端利用射频线实现跟信号源的连接，车载终端利用串口线实现定位数据信息的反馈。车载终端导航定位射频性能测试系统利用天线实现卫星信号的接收，随后进行测试，完成对天静态和动态性能的测试，以获取到的卫星信号和位置数据为基础，能够开展虚拟路测。可以利用实验室、场地、虚拟路测等不同的方法，针对冷、热启动首次定位时间、灵敏度、失锁重捕时间、定位精度等开展性能测试。基本的测量手段跟一般民用终端导航定位性能测试手段差别很小。

2. 紧急状况下车载定位警报系统定位测试方法

针对紧急状况下车载导航定位警报系统开展测试，测试项除了通用方法中提到的项目以外，还要加入一些特别的项目。当前国际上通常使用的导航参数格式是NMEA-0183，依据该标准开展对比测试。RAIM是在测试终端受到故障卫星信号时，对于分辨故障状态的能够力，并依据非故障信号开展定位。脉冲个干扰下的抗干扰测试是测试终端在标准参数的脉冲信号干扰条件下，是否可以追踪到卫星信号的能力。

5. 总结语

当前车载终端的OTA性能尚在研究当中，相较于传导测试，其可以更加有效的体现用户体验，是将来发展的方向，此外，因为车载终端在进行定位过程中会受到各种无线信号的影响，多个模块同时运行时终端抗干扰能力测试引起了更加广泛的关注。

参考文献：

1. 孙佩刚. 车载移动测量系统定位准确度测试方法研究[J]. 计测技术, 2019, 39(02):38-42.

2. 李禛, 陈学军, 焦月,等. 卫星导航终端设备在真实卫星信号下的动态定位精度测试方法研究[J]. 宇航计测技术, 2019, 039(003):90-96.

作者简介：刘影 ，性别：女，民族：汉，籍贯：黑龙江省泰来县，出生年月：1976年1月15日，文化程度：大学本科，研究方向：车载卫星定位设备的实际应用方面.