Civil Maps 網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)小結(jié)：一次有關(guān) IMU、GPS 和 SBET 的初級(jí)入門

本文作者：大壯旅

2017-06-29 12:24

導(dǎo)語：看三維地圖新創(chuàng)公司 Civil Maps 如何玩轉(zhuǎn)各種傳感器和數(shù)據(jù)。

雷鋒網(wǎng)按：Civil Maps 前身是斯坦福大學(xué)的一個(gè)創(chuàng)業(yè)孵化項(xiàng)目。該公司通過人工智能軟件，整合自動(dòng)駕駛汽車傳感器上得到的 3D 數(shù)據(jù)，以構(gòu)建直接供自動(dòng)駕駛汽車使用的高精度地圖。

去年 7 月，Civil Maps 完成第四輪融資，獲得福特、斯坦福大學(xué)以及雅虎聯(lián)合創(chuàng)始人楊致遠(yuǎn)等 5 家投資人/企業(yè)總計(jì) 660 萬美元的資金支持，用于開發(fā)可供無人駕駛汽車使用的、價(jià)格低廉的實(shí)時(shí) 3D 高精度地圖。

今年 5 月，Civil Maps 舉辦了第二屆網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，同時(shí)上線了《傳感器數(shù)據(jù)入門》系列視頻。

在該系列視頻中，該公司講解了有關(guān)多款傳感器的基本知識(shí)，包括慣性測量單元（IMU）和GPS 等。同時(shí)，Civil Maps 還討論了這些傳感器為什么能得到廣泛使用和它們在 Civil Maps 的定位和地圖堆棧中所扮演的角色。

Civil Maps 網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)小結(jié)：一次有關(guān) IMU、GPS 和 SBET 的初級(jí)入門

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，IMU 和 GPS 只是 Civil Maps 眼下用到的重要傳感器中的代表性產(chǎn)品。根據(jù)客戶需求的不同，Civil Maps 還可定制專門的產(chǎn)品。

為了能適應(yīng)市場上數(shù)量眾多的傳感器和數(shù)據(jù)類型，Civil Maps 專門制作了相關(guān)軟件，它可以輕松適配不同的設(shè)定。由于 IMU 和 GPS 是傳感器中重要的模塊，因?yàn)樵诙ㄎ缓妥詣?dòng)駕駛功能中缺一不可。同時(shí)，它們還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在自動(dòng)駕駛原型車中。

除了傳感器，本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)的主題還有 SBET（最佳平滑軌跡估算），這種合成數(shù)據(jù)類型由 IMU 和 GPS 采集的數(shù)據(jù)混合而成。

一個(gè) SBET 文檔由一系列 SBET 點(diǎn)組成，每個(gè)點(diǎn)中都包含了當(dāng)日的時(shí)間、位置坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)信息等。對(duì) IMU 和 GPS 數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后就能得到 SBET 數(shù)據(jù)，當(dāng)然還要參考安裝信息并進(jìn)行軸線校準(zhǔn)。

隨后與激光雷達(dá)或攝像頭采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，就能得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)（所謂的點(diǎn)云數(shù)據(jù)是指掃描資料以點(diǎn)的形式記錄，每一個(gè)點(diǎn)包含有三維坐標(biāo)，有些可能含有顏色信息或反射強(qiáng)度信息）。

Civil Maps 網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)小結(jié)：一次有關(guān) IMU、GPS 和 SBET 的初級(jí)入門 圖1：拉斯維加斯會(huì)展中心的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和相關(guān)語義向量圖

從 IMU 中我們能得到哪些類型的信息？

加速計(jì)——三軸加速度值；
陀螺儀——通過固定搖架上飛輪的傾角來計(jì)算定位；
磁力計(jì)——根據(jù)地球的磁矢量發(fā)生傾斜并與地面平行；
氣壓計(jì)——通過跟蹤氣壓值來計(jì)算海拔。

從 GPS 中能得到什么信息？

為了更好的對(duì) GPS 數(shù)據(jù)進(jìn)行編纂并做出索引，Civil Maps 用 WGS84 坐標(biāo)系（世界大地坐標(biāo)系）當(dāng)垂直參考系，水平參考系上，則用了 UTM 坐標(biāo)系（通用橫墨卡托投影坐標(biāo)系）。

WGS84 坐標(biāo)系：由于地球不是一個(gè)完美的球體，因此橢圓海拔模型中地球表面的山體和溝壑都被抹平，這樣才能保證測量和地理索引的一致性。
UTM 坐標(biāo)系：雖然有很多不同的投影方法，但在水平定位上，Civil Maps 將地球分成了 60 個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有自己的三軸加速度值范圍。舉例來說，北卡羅來納位于第十區(qū)，南卡羅來納則位于第十一區(qū)。

此外，Civil Maps 還將世界統(tǒng)一時(shí)間（TUC，同時(shí)參考了公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)）用到了開發(fā)堆棧中去。而軌道衛(wèi)星搜集的 GPS 時(shí)間標(biāo)記都被納入了 GPS 時(shí)間系統(tǒng)，該系統(tǒng)從 1980 年 1 月 1 日正式開始計(jì)時(shí)。

鑒于世界統(tǒng)一時(shí)間與 GPS 時(shí)間稍有不同（會(huì)有秒差），因此 Civil Maps 對(duì) GPS 數(shù)據(jù)進(jìn)行了格式轉(zhuǎn)換，以便適應(yīng)它們的軟件堆棧。