一文看懂GNSS保护级别

发布日期：2024-05-09

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在关键应用中，必须始终能确保GNSS接收机的可信度。保护级别信息由GNSS接收机实时计算，能够量化定位信息的可靠性、提高数据质量并保护人员和资产的安全。

GNSS接收机的保护级别表示特定置信度下的最大可能定位误差。例如，如果某个GNSS接收机在95%的置信度下保护级别为1米，那么所报告的定位距离真实定位超过1米的可能性只有5%。与GNSS接收机定位信息的精度一样，保护级别会不断波动，GNSS的所有误差来源都会影响到保护级别。

保护级别可持续提供GNSS接收机预期误差上限，让应用能根据所接收到信息的质量调整其运行方式，并舍弃不可靠的数值。

上图是一个保护级别应用实例。黑色表示自动割草机的真实定位，灰色表示测得的定位。接收机不断计算定位精度估计值（position accuracy estimate），用虚线圆点表示。保护级别（Protection Level）则以报告位置周围的虚线圆形表示，提供定位精度估计值，界定了GNSS接收机真实定位的置信度较高的区域。

机器人导航

在机器人导航中，保护级别有助于确保设备（例如自动割草机）不超出地理围栏（并且远离邻居的花坛）。

如果保护级别过大，机器人就会考虑到定位估计值质量不佳的问题，调整自身的行为，从而降低速度或者向后移动到“安全”位置。

如果无法计算保护级别值，则设备可以停下来，等待各类环境误差来源（比如射频干扰、不利的大气条件等）消失或恢复正常，直至获得有效的保护级别值。

无人机和UAV

对于无人机和其他UAV（无人驾驶飞行器），保护级别可用来确定GNSS定位的可靠性，确定其是否足以支持着陆等精细操作，并严格规避禁飞区。

如果保护级别超过阈值，无人机可能会返回到先前的已知位置。只有在保护级别值低于阈值时，无人机才会着陆，并在需要时原地盘旋，直至保护级别表明定位估计值的质量得到改善。

汽车、电动踏板车

汽车、电动踏板车和其他互联交通出行解决方案可借助保护级别功能，评估其向服务器报告的重要定位数据的质量。

例如，处于停放状态的车辆仅在保护级别低于既定限制时才报告其定位，让工作人员和客户更轻松找到这些车辆。

从基本保护级别到功能安全性

对保护级别的要求因具体应用而异，很大程度上要取决于GNSS接收机的预期可靠性，及其位置估计值的关键程度。

对于特定资产追踪解决方案来说，精度为2米、在95%的置信度下保护级别为3.5米的GNSS接收机或许就能很好地满足其需求。而另一方面，自动驾驶汽车可能有着严格得多的要求，保护级别的置信度需要达到99.9999%。

基本保护级别可为许多消费和工业应用增添价值，但关键的汽车级应用则对保护级别有着更为严格的要求，以实现ISO 26262标准中定义的“功能安全性”要求。

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