一文看懂GNSS保護(hù)級(jí)別

在關(guān)鍵應(yīng)用中，必須始終能確保GNSS接收機(jī)的可信度。保護(hù)級(jí)別信息由GNSS接收機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算，能夠量化定位信息的可靠性、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量并保護(hù)人員和資產(chǎn)的安全。

GNSS接收機(jī)的保護(hù)級(jí)別表示特定置信度下的最大可能定位誤差。例如，如果某個(gè)GNSS接收機(jī)在95%的置信度下保護(hù)級(jí)別為1米，那么所報(bào)告的定位距離真實(shí)定位超過(guò)1米的可能性只有5%。與GNSS接收機(jī)定位信息的精度一樣，保護(hù)級(jí)別會(huì)不斷波動(dòng)，GNSS的所有誤差來(lái)源都會(huì)影響到保護(hù)級(jí)別。

保護(hù)級(jí)別可持續(xù)提供GNSS接收機(jī)預(yù)期誤差上限，讓?xiě)?yīng)用能根據(jù)所接收到信息的質(zhì)量調(diào)整其運(yùn)行方式，并舍棄不可靠的數(shù)值。

上圖是一個(gè)保護(hù)級(jí)別應(yīng)用實(shí)例。黑色表示自動(dòng)割草機(jī)的真實(shí)定位，灰色表示測(cè)得的定位。接收機(jī)不斷計(jì)算定位精度估計(jì)值（position accuracy estimate），用虛線圓點(diǎn)表示。保護(hù)級(jí)別（Protection Level）則以報(bào)告位置周?chē)奶摼€圓形表示，提供定位精度估計(jì)值，界定了GNSS接收機(jī)真實(shí)定位的置信度較高的區(qū)域。

機(jī)器人導(dǎo)航

在機(jī)器人導(dǎo)航中，保護(hù)級(jí)別有助于確保設(shè)備（例如自動(dòng)割草機(jī)）不超出地理圍欄（并且遠(yuǎn)離鄰居的花壇）。

如果保護(hù)級(jí)別過(guò)大，機(jī)器人就會(huì)考慮到定位估計(jì)值質(zhì)量不佳的問(wèn)題，調(diào)整自身的行為，從而降低速度或者向后移動(dòng)到“安全”位置。

如果無(wú)法計(jì)算保護(hù)級(jí)別值，則設(shè)備可以停下來(lái)，等待各類環(huán)境誤差來(lái)源（比如射頻干擾、不利的大氣條件等）消失或恢復(fù)正常，直至獲得有效的保護(hù)級(jí)別值。

無(wú)人機(jī)和UAV

對(duì)于無(wú)人機(jī)和其他UAV（無(wú)人駕駛飛行器），保護(hù)級(jí)別可用來(lái)確定GNSS定位的可靠性，確定其是否足以支持著陸等精細(xì)操作，并嚴(yán)格規(guī)避禁飛區(qū)。

如果保護(hù)級(jí)別超過(guò)閾值，無(wú)人機(jī)可能會(huì)返回到先前的已知位置。只有在保護(hù)級(jí)別值低于閾值時(shí)，無(wú)人機(jī)才會(huì)著陸，并在需要時(shí)原地盤(pán)旋，直至保護(hù)級(jí)別表明定位估計(jì)值的質(zhì)量得到改善。

汽車(chē)、電動(dòng)踏板車(chē)

汽車(chē)、電動(dòng)踏板車(chē)和其他互聯(lián)交通出行解決方案可借助保護(hù)級(jí)別功能，評(píng)估其向服務(wù)器報(bào)告的重要定位數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

例如，處于停放狀態(tài)的車(chē)輛僅在保護(hù)級(jí)別低于既定限制時(shí)才報(bào)告其定位，讓工作人員和客戶更輕松找到這些車(chē)輛。

從基本保護(hù)級(jí)別到功能安全性

對(duì)保護(hù)級(jí)別的要求因具體應(yīng)用而異，很大程度上要取決于GNSS接收機(jī)的預(yù)期可靠性，及其位置估計(jì)值的關(guān)鍵程度。

對(duì)于特定資產(chǎn)追蹤解決方案來(lái)說(shuō)，精度為2米、在95%的置信度下保護(hù)級(jí)別為3.5米的GNSS接收機(jī)或許就能很好地滿足其需求。而另一方面，自動(dòng)駕駛汽車(chē)可能有著嚴(yán)格得多的要求，保護(hù)級(jí)別的置信度需要達(dá)到99.9999%。

基本保護(hù)級(jí)別可為許多消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用增添價(jià)值，但關(guān)鍵的汽車(chē)級(jí)應(yīng)用則對(duì)保護(hù)級(jí)別有著更為嚴(yán)格的要求，以實(shí)現(xiàn)ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)中定義的“功能安全性”要求。