一文看懂GNSS保護級別

在關(guān)鍵應用中，必須始終能確保GNSS接收機的可信度。保護級別信息由GNSS接收機實(shí)時(shí)計算，能夠量化定位信息的可靠性、提高數據質(zhì)量并保護人員和資產(chǎn)的安全。

GNSS接收機的保護級別表示特定置信度下的最大可能定位誤差。例如，如果某個(gè)GNSS接收機在95%的置信度下保護級別為1米，那么所報告的定位距離真實(shí)定位超過(guò)1米的可能性只有5%。與GNSS接收機定位信息的精度一樣，保護級別會(huì )不斷波動(dòng)，GNSS的所有誤差來(lái)源都會(huì )影響到保護級別。

保護級別可持續提供GNSS接收機預期誤差上限，讓?xiě)媚芨鶕邮盏叫畔⒌馁|(zhì)量調整其運行方式，并舍棄不可靠的數值。

上圖是一個(gè)保護級別應用實(shí)例。黑色表示自動(dòng)割草機的真實(shí)定位，灰色表示測得的定位。接收機不斷計算定位精度估計值（position accuracy estimate），用虛線(xiàn)圓點(diǎn)表示。保護級別（Protection Level）則以報告位置周?chē)奶摼€(xiàn)圓形表示，提供定位精度估計值，界定了GNSS接收機真實(shí)定位的置信度較高的區域。

機器人導航

在機器人導航中，保護級別有助于確保設備（例如自動(dòng)割草機）不超出地理圍欄（并且遠離鄰居的花壇）。

如果保護級別過(guò)大，機器人就會(huì )考慮到定位估計值質(zhì)量不佳的問(wèn)題，調整自身的行為，從而降低速度或者向后移動(dòng)到“安全”位置。

如果無(wú)法計算保護級別值，則設備可以停下來(lái)，等待各類(lèi)環(huán)境誤差來(lái)源（比如射頻干擾、不利的大氣條件等）消失或恢復正常，直至獲得有效的保護級別值。

無(wú)人機和UAV

對于無(wú)人機和其他UAV（無(wú)人駕駛飛行器），保護級別可用來(lái)確定GNSS定位的可靠性，確定其是否足以支持著(zhù)陸等精細操作，并嚴格規避禁飛區。

如果保護級別超過(guò)閾值，無(wú)人機可能會(huì )返回到先前的已知位置。只有在保護級別值低于閾值時(shí)，無(wú)人機才會(huì )著(zhù)陸，并在需要時(shí)原地盤(pán)旋，直至保護級別表明定位估計值的質(zhì)量得到改善。

汽車(chē)、電動(dòng)踏板車(chē)

汽車(chē)、電動(dòng)踏板車(chē)和其他互聯(lián)交通出行解決方案可借助保護級別功能，評估其向服務(wù)器報告的重要定位數據的質(zhì)量。

例如，處于停放狀態(tài)的車(chē)輛僅在保護級別低于既定限制時(shí)才報告其定位，讓工作人員和客戶(hù)更輕松找到這些車(chē)輛。

從基本保護級別到功能安全性

對保護級別的要求因具體應用而異，很大程度上要取決于GNSS接收機的預期可靠性，及其位置估計值的關(guān)鍵程度。

對于特定資產(chǎn)追蹤解決方案來(lái)說(shuō)，精度為2米、在95%的置信度下保護級別為3.5米的GNSS接收機或許就能很好地滿(mǎn)足其需求。而另一方面，自動(dòng)駕駛汽車(chē)可能有著(zhù)嚴格得多的要求，保護級別的置信度需要達到99.9999%。

基本保護級別可為許多消費和工業(yè)應用增添價(jià)值，但關(guān)鍵的汽車(chē)級應用則對保護級別有著(zhù)更為嚴格的要求，以實(shí)現ISO 26262標準中定義的“功能安全性”要求。