自动驾驶系统梳理：组合定位系统（P-Box）

自动驾驶车辆为了能够结合高精度地图实现精确的导航和路线规划，往往需要车道级的定位。一些支持L2+的乘用车和自动驾驶车辆都会配备高精度的组合定位系统。业内也常常将组合定位系统称为P-Box。

组合定位系统通常由GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystems)、IMU(InertialMeasurementUnit)和计算芯片组成。通过GNSS接收卫星信号实现全局定位，通过IMU实现校准，并在GNSS信号丢失时继续维持一定时间精度的定位能力。

单纯的GNSS(不使用RTK)通过接收并比较来自多个卫星的信号提供米级的定位，常见GNSS系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗。

组合定位系统可以接受多个GNSS的信号用于提高检测到足够卫星的可能性(多系统，Multi-Constellation)；每个GNSS有不同的频段，组合定位系统可以组合一个GNSS系统的不同频段来减轻大气条件带来的误差(多频段，Multi-Frequency)。

IMU则由三个加速度计和三个陀螺仪组成，能够计算三自由度的加速度和角速度。通过GNSS获得初始定位，再结合IMU的输出，使用DR(DeadReckoning，航位推测法)，我们便可持续估计出当前的位置。

启用RTK(Real-TimeKinematic)后，需要订阅地面固定位置的参考基站的修正信号。国内的RTK信号的提供商有千寻位置(FindCM服务)、中国移动、六分科技等，国外比较常见的是UBlox(PointPerfect服务)。传统RTK中，浮动站(即车端组合定位系统)直接接收基站修正信号完成解算，这种方案要求的基站密度更高，同时要能够广播信号。现在更多的方案是网络RTK，在这种方案中，参考基站将查分信号汇总至网络服务器，在一次定位过程中，浮动站会将GNSS粗定位信息上传至网络服务器，网络服务器匹配相应的修正信号返回给车端浮动站，再由浮动站的RTK解算芯片完成解算。(参考：https://novatel.com/an-introduction-to-gnss/chapter-5-resolving-errors/real-time-kinematic-rtk)

组合定位系统最著名的品牌是Novatel，早期的自动驾驶系统通常都搭载Novatel的PP7系列产品，也是很多厂商的对标对象。其高级的定位系统(PP7系列)可以提供厘米级的精度。国产替代品牌有北云(其主力产品有高精度厘米级的X1和车规级的X2)、导远、戴世等。

为了接受GNSS信号，定位系统需要连接天线。不考虑安装难度和美观的话，通常是两个(双天线模式)，一个负责定位，另一个则提供定向能力，常见于RoboTaxi、真值系统、测试车等。对于乘用车量产方案，以单天线居多。(天线选型参考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/351747266)

除了GNSS天线输入的GNSS信号、网络输入的RTK信号、内置的IMU信号外，组合定位系统也可以接受车辆轮速计的信号作为输入，提高定位精度。

通常组合定位系统可以输出位置、速度、姿态、解算可信度等。通常也可配置为同时输出IMU原始数据。信号输出的最大频率可以达到上百Hz。

组合定位系统组合了GNSS信号和IMU信号，按照对不同信号的解算顺序和组合方式分为松耦合、紧耦合、深耦合等技术方案(参考：https://www.bynav.com/cn/about/activity-and-news/news/913.html)。

安装上，组合定位系统通常被安装在后轮中间的位置，其中心也是车体坐标系的中心，方便坐标转换。

性能评测上，除了定位精度、输出频率外，还会将GNSS缺失情况下一段时间(10s、60s等)后的定位、速度、方向误差纳入考量。以PwrPak7D-E1为例，在GNSS缺失60s后，综合定位误差可以达到水平35cm，高程10cm。