1.5 導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等的發(fā)展，人們對機(jī)器人導(dǎo)航定位自主性的要求越來越高。未來機(jī)器人導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：①更高的智能化水平；②更高的導(dǎo)航精度和實(shí)時(shí)性；③更高的導(dǎo)航可靠性。通常情況下，機(jī)器人通過一個(gè)傳感器并不能獲得完整的環(huán)境信息，多傳感器融合技術(shù)綜合多個(gè)傳感器的感知數(shù)據(jù)信息，產(chǎn)生更可靠、更準(zhǔn)確或更精確的導(dǎo)航定位信息。目前，導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展主要集中在以下幾個(gè)方面。

（1）發(fā)展以北斗為主的國家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)（Positioning，Navigation and Timing，PNT）體系。國家綜合PNT是未來定位導(dǎo)航授時(shí)的發(fā)展方向，也是未來我國信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，時(shí)間與空間位置服務(wù)是未來發(fā)展和應(yīng)用的重要領(lǐng)域及方向[6]。

PNT用戶數(shù)每五年翻一番。由于機(jī)器人和其他移動載體的定位導(dǎo)航授時(shí)需求，今后5～10年，PNT用戶數(shù)可能每兩年翻一番。尤其是無人機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、移動通信、自動駕駛、移動機(jī)器人等加速了PNT應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，比如用于綜合PNT服務(wù)終端技術(shù)和多源信息融合技術(shù)等。隨著應(yīng)用需求的增加與細(xì)分，移動機(jī)器人需要在室內(nèi)、地下、隧道、對抗干擾等復(fù)雜、隨機(jī)、多變的環(huán)境下進(jìn)行自主作業(yè)，實(shí)現(xiàn)多環(huán)境的無縫切換。移動機(jī)器人急需應(yīng)用國家綜合PNT體系，實(shí)現(xiàn)對未知復(fù)雜環(huán)境的自主感知與導(dǎo)航。

（2）發(fā)展基于多源融合、全源感知的室內(nèi)導(dǎo)航定位技術(shù)。室內(nèi)信道環(huán)境和空間拓?fù)潢P(guān)系復(fù)雜，由于各類室內(nèi)定位技術(shù)的局限性，將兩種以上具備互補(bǔ)特性的定位技術(shù)組合使用，以獲得優(yōu)于單一技術(shù)的定位性能，是目前實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的主流方法。在選擇定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，需設(shè)計(jì)高效的信息融合方案，以提高系統(tǒng)的定位性能。多傳感器及智能感知算法是移動機(jī)器人具有高度靈活性和實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的關(guān)鍵。多傳感器數(shù)據(jù)集成和融合技術(shù)涉及傳感器、信號處理、機(jī)器人學(xué)、控制理論、系統(tǒng)分析、概率統(tǒng)計(jì)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、仿生學(xué)等方面的知識，是信息融合的基礎(chǔ)。

（3）建立室內(nèi)定位技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。目前國內(nèi)外室內(nèi)導(dǎo)航定位技術(shù)存在多方面的差異，室內(nèi)定位技術(shù)數(shù)據(jù)來源五花八門，且表現(xiàn)形式、信息量和精度等有所不同。目前室內(nèi)定位技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，應(yīng)建立一套完整的室內(nèi)空間數(shù)據(jù)采集、處理、編碼、更新、集成、應(yīng)用和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范體系，對室內(nèi)數(shù)據(jù)的采集、處理與集成過程中的元數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)模型、交換格式、數(shù)據(jù)精度等具體細(xì)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，使得室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)的生產(chǎn)、更新、維護(hù)和數(shù)據(jù)共享成為可能。

（4）發(fā)展通信導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)通信導(dǎo)航一體化。我國經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會在不斷進(jìn)步，大眾對泛在位置服務(wù)的需求不斷增長，衛(wèi)星導(dǎo)航在室內(nèi)等場景下覆蓋能力不足，已無法滿足人們的需求。通信信號覆蓋范圍廣、用戶數(shù)量大、信號頻帶寬，將通信信號用于定位，可作為衛(wèi)星導(dǎo)航的有效補(bǔ)充。在此背景下，隨著通信和定位技術(shù)的快速發(fā)展，通信和導(dǎo)航的耦合程度不斷加深，產(chǎn)生了通信導(dǎo)航一體化技術(shù)，并成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。