Sistema de aquisição e teste de sinais GNSS para condução autónoma

Abstract

Esta dissertação pretende desenvolver um sistema capaz de testar e adquirir sinais GNSS (Global Navigation Satellite System) a inserir em sistemas de condução autónoma. Atualmente, tem existido um aumento significativo no desenvolvimento de sistemas de automatização baseados em câmaras de vídeo, radares, unidades de navegação inercial, navegação através de localização por satélites e sensores internos do veículo. A maioria destes sistemas é atualmente utilizada para assistir o condutor, prevenir acidentes rodoviários e tornar a condução mais confortável. Estes sistemas avançados de assistência ao condutor estão atualmente implementados em sistemas como por exemplo “adaptative cruise control”, “lane keeping” e “parking assistance”. Alguns fabricantes incluíram já sistemas mais automatizados como “Automatic Park Assist”, “Integrated Cruise assist” e “Traffic Jam assist” [1]. Num futuro próximo, o objetivo é desenvolver um veículo totalmente automatizado que é capaz de se controlar sozinho e tomar decisões em todas as situações possíveis. Para o alcançar, todos estes sensores têm de ser otimizados, assegurando fiabilidade trabalhando em conjunto. Todavia, os sistemas de navegação por satélite têm sérios problemas de fiabilidade, especialmente em ambientes urbanos, túneis e grandes obstáculos. Alem disso, sistemas baseados em satélites contam também com falhas a nível de precisão devido a atrasos, interferências e reflexões. Por isso, e para resolver estas dificuldades, têm sido desenvolvidas soluções multi-GNSS que podem combinar GPS, GLONASS, GALILEO, entre outros. Devido a esta evolução, surgiu a necessidade de sistemas capazes de testar recetores GNSS, para que seja possível caraterizá-los. Assim, o sistema desenvolvido nesta dissertação é capaz de calcular a precisão, contar o tempo necessário para adquirir a primeira posição nos diferentes tipos de arranque e medir a intensidade do sinal necessária para adquirir a primeira posição e a intensidade para manter o recetor a adquirir posições. Para fazer isto, é necessário gerar um sinal conhecido através de um simulador GNSS, configurar o recetor GNSS e calcular as métricas usando os dados recebidos do recetor. Os resultados obtidos validam o método proposto, tendo sido possível caracterizar com sucesso um recetor de GNSS.

This dissertation aims to develop a system capable of testing and acquiring GNSS (Global Navigation Satellite System) signals with the goal of autonomous driving. Nowadays, there has been a sharp increase in works targeting the development of automated systems, based on video cameras, radars, INSs (Inertial Navigation Systems), satellite navigations systems and in-vehicle sensors. The majority of these systems are currently used to assist the driver, preventing road accidents and making driving more comfortable. This kind of advanced driver assistance systems is present, for example, in systems such as “adaptive cruise control”, “lane keeping” and “parking assistance”. Some car manufacturers have already included more automated systems, as “Automatic Park assist”, “Integrated Cruise assist” and “Traffic Jam assist”[1]. In a near future, the objective is to achieve a fully automated vehicle, which is able to control itself and make all the decisions in every situation. To accomplish that, all these sensors have to be optimized, ensuring reliability while working together. However, the satellite navigation has serious problems with reliability, particularly in urban environments, tunnels and big obstacles. Furthermore, satellite based systems have also a lack of accuracy due to delays, interferences and multipath of the signal. Therefore, to solve these difficulties, some multi-GNSS solutions have been developed which might combine GPS, GLONASS, GALILEO, among others. Due to this evolution, a need of systems capable of testing GNSS receptors have arisen, so it can be possible to characterize them. Thus, the system developed in this dissertation is able to calculate the accuracy, to count the required time to acquire the first position in different start modes and measure the signal intensity needed to acquire the first position and the intensity to maintain the receptor obtaining positions. To do this, it is necessary to generate a known signal through a GNSS simulator, be able to configure the GNSS receptor and calculate the metrics using all the data received from the receptor. The results obtained validate the proposed method and it was possible to characterize an existing GNSS receiver.