自主機器人、汽車和所有其他支持 GPS 的應用程序都有一個共同點：它們永遠不知道自己在哪里。這并不是說他們對自己的位置一無所知。他們根本無法確切知道他們從全球導航衛星系統 （GNSS） 接收器獲得的位置輸出有多準確。

標準 GNSS 接收器的精度在幾米以內。具有航位推算的多星座、多頻率解決方案可以可靠地實現低至約一米的精度。高精度接收器可以使用 GNSS 校正數據將精度降低到幾厘米。

然而，在每種情況下，終端設備都無法獲得實時位置誤差。到目前為止，最好的猜測是準確度估計，計算各種輸入，例如輸入衛星信號的質量和 GNSS 接收器經歷的其他條件。雖然這個估計確實有助于將 GNSS 接收器的可能位置縮小到一個更小的圓圈，但它為異常值打開了一扇大門：基于修改后的高斯分布的準確度估計通常只能提供 68% 的置信度。

GPS保護等級是多少？

GNSS 保護級別將精度估計的概念更進一步。它以 95% 的置信度獨特地提供了經過經驗驗證的最大位置誤差實時估計。換句話說，它增加了可能包含 GNSS 接收器實際位置的圓圈的大小，但幾乎關閉了異常值的大門。輸入數字：以 1 Hz 輸出速率運行的 GNSS 接收器的實際位置誤差將超過保護水平，每小時不超過 180 次（對于 3600 個報告的位置）。

需要明確的是，保護級別不是分配給 GNSS 接收機的靜態值。與準確度估計一樣，它不斷演變基于從傳入衛星信號中收集的信息。但是，雖然實際位置誤差經常超過精度估計，但超出保護水平的情況極為罕見。對于習慣于處理概率和估計的應用程序，保護級別提供了不同尋常的確定性水平，使其對于任何數量的基于 GNSS 的用例都很有價值。

GPS保護等級的好處

考慮機器人割草機。這些緩慢移動的設備通常遵循隨機軌跡穿過由地下邊界線劃定的土地，使用傳感器防止它們撞到障礙物。這是一種在過去非常有效的方法，尤其是在不需要我們從足球和足球場中知道的完美條紋圖案的環境中。所有的割草機都需要修剪每一片最后一片草葉就足夠了。

但隨著高精度 GNSS 技術的引入，下一代機器人割草機將能夠采用更加系統和高效的方法，使用基于數字地圖的實時路徑規劃算法。但是，有一個條件：機器人割草機需要能夠可靠地避開地圖上標記的禁區，例如花壇或其他禁區，例如鄰近的財產。

GPS 保護級別為機器人割草機提供了一個可靠的指標，使用它可以實時調整其軌跡以適應 GNSS 接收器位置輸出的質量。

如上圖所示，只要報告位置與禁區之間的距離超過保護水平，機器人割草機就會按計劃運行。當保護級別增加到延伸到排除區域的點時，或者如果沒有有效的保護級別值可用，則服務中斷。在這種情況下，例如，割草機可以回溯到最近的可信位置。

最終，GPS 保護級別通過讓割草機更靠近禁區，同時最大限度地降低進入禁區的風險來提高服務質量。

受益于 GPS 保護級別的其他應用

機器人割草機絕不是唯一受益于 GPS 保護級別的應用。基本上，任何依賴基于 GPS 的定位信息的應用程序都可以從高度可靠的位置誤差上限中受益。接下來，我們簡要介紹其他四個用例。

車載導航和駕駛員輔助系統

車載導航和駕駛員輔助系統可以通過消除來自 GNSS 接收器的誤導性信息來提供更好的用戶體驗。

例如，可以僅在保護級別低于稱為警報限制的預定義閾值時發布駕駛指令和警報。這也有助于防止因具有挑戰性的 GNSS 信號環境而引起的重復警報。

基于無人機的測量

基于無人機的測量依賴于準確的 GNSS 數據來正確地對照片進行地理標記并進行準確的測量。當保護級別超過預定義的警報限制時，無人機的控制軟件可以標記不準確的地理標記圖像，或者在保護級別恢復到可接受值后返回同一位置進行新的測量。

GPS 保護級別還可以通過確保自主無人機僅在其值低于預定義的警報限制時降落來提高可靠性。

微移動

電動滑板車或共享單車越來越需要遵守禁止騎行區等市政法規。例如，為了執行這些規定，當騎手進入受限制的地理圍欄區域時，電動滑板車可能會減速停止。

當保護級別超過預定的警報限制時，可以暫時中斷警報，以避免錯誤地停止遵守法規的用戶。

車隊管理解決方案

車隊運營商也可以從 GPS 保護級別中受益，以提高服務質量，例如，通過更容易定位停放的車輛。

例如，可以指示停放車輛中的遠程信息處理系統僅在 GPS 保護級別低于特定閾值時報告其位置。

立即開始使用 GPS 保護級別！

GPS 保護等級現已在ZED-F9P-04B 高精度 GNSS 模塊上提供。該模塊專為與 NEO-D9C 和NEO-D9S GNSS 校正服務接收器無縫集成而設計，為客戶在組裝用于機器人割草機、無人駕駛汽車 （UAV） 以及半自動或全自動的經濟高效、可擴展的解決方案方面提供了前所未有的靈活性機械。

關于作者

亞歷克斯· 倪：u-blox 產品中心定位工業導航和機器人產品經理

審核編輯：郭婷