對于L3及以上級别的自動駕駛汽車而言,高精度定位是一項必不可少的基礎技術,特别是高精度GNSS定位,可以在各種複雜環境下,大幅提高定位的精度和穩定性,正逐漸成為自動駕駛領域關注的焦點。
助力自動駕駛商業化 高精度GNSS大有可為
對于自動駕駛汽車來說,車輛的自動化程度越高,對實時定位的精度要求就越高。在L1、L2階段,由于人類駕駛員承擔了絕大多數的駕駛任務,包括對行車環境的感知,此時車輛的定位精度達到米級就可以基本滿足需求。而對于自動駕駛等級在L3及以上的汽車,因車輛的控制權需部分甚至全部被移交給系統,車輛對定位的精度要求必須達到厘米級,才能實現盡可能高的安全性,且不同的應用場景對定位的技術要求也各不相同。
圖片來源:《車輛高精度定位白皮書》,IMT-2020 (5G)推進組
具體來看,高精度定位可從多個方面為自動駕駛汽車賦能,比如提升感知系統的穩定性和可靠性。目前主流的自動駕駛傳感器,如攝像頭、毫米波雷達、激光雷達,雖然也具備相對定位能力,但由于它們在實際應用過程中均有各自的缺陷,導緻這些傳感器的定位能力也會随之受到天氣、地形等各種因素的影響。
比較之下,高精度GNSS定位技術可以通過與RTK(載波相位差分)、DR(慣性導航)等不同定位技術融合來避免受到外界因素幹擾,即使在惡劣天氣、非視距場景和其他車載傳感器弱衛星信号覆蓋下,依舊能夠為自動駕駛汽車提供精準、穩定、可靠的定位信息,幫助車輛判斷當前所處位置,從而對目前的環境進行整體認知,便于車輛進行下一步的決策。
不僅如此,通過将高精度GNSS定位和攝像頭、高精雷達等融合應用,還可以實現很好的感知冗餘。例如剛剛上市的廣汽新能源埃安V就搭載了北鬥高精度定位服務之後,與智能攝像頭等傳感器形成多重冗餘,使得車輛在行駛過程中遇到車道線不規則、車道線短暫覆蓋、道路無明顯标志物、彎道曲率過大等情況,而相對定位方案又失效的時候,仍然可以繼續為車輛提供環境感知支持。
圖片來源:廣汽新能源
這意味着目前自動駕駛汽車進行高精度定位的方法,除了基于視覺攝像頭等車載傳感器進行相對定位,還可以借助全球導航衛星系統(GNSS)、蜂窩網定位、高精度慣導測量單元(IMU)和RTK等高精度定位技術來實現。
其中GNSS技術,由于是通過捕獲來自中國北鬥、美國GPS、歐盟GALILEO、俄羅斯GLONASS等多個不同衛星系統的衛星,使得有效衛星數大幅度提升,可以大幅提高定位的精度和穩定性。而且一般來說,定位模組會受到周圍環境的影響,使得模組所接收到的衛星信号中還包含有各種反射和折射信号的影響,這就是所謂的多路徑效應,多頻段技術可以有效抑制城市環境中的多路徑效應,削弱大氣層誤差,提高定位精度。
圖片來源:移遠通信
而如果僅僅依據GPS等單一系統進行定位,因在局部地區、部分時段或信号有遮擋、幹擾時會出現可見衛星數過少(<4顆)的情況,易出現無法正常定位的情況,且這種定位方式的定位精度隻能達到數米級,如此一來顯然無法滿足自動駕駛汽車的高安全需求。
随着GNSS融合定位技術快速發展,支持GNSS、RTK和DR等融合定位技術,進一步提高了定位精度,并為未來高精度GNSS定位提供了有力的技術支持。
正因為如此,融合了RTK、DR等技術的高精度GNSS技術正逐漸成為自動駕駛領域最主流的高精度定位方式。據GSA數據統計,未來十年全球GNSS設備出貨量将持續增長——從2019年的18億台增長至2029年的28億台。其中,在道路運輸與汽車、無人機、人員與資産追蹤、共享二輪/四輪車輛、精準農業等領域的應用将呈現爆發式增長。
量産進行時 高精度GNSS大規模上車指日可待
盡管在自動駕駛技術大規模普及的過程中,高精度定位技術不可或缺,并且其将随着自動駕駛的快速發展在未來幾年逐漸進入爆發期,但目前高精度定位所面臨的挑戰也不容忽視。
比如GNSS定位在遮擋較嚴重和多徑環境下效果較差,需要結合慣性導航(DR)技術實現精準定位。但是DR算法精準度又會随濾波深度增加而變差,所以需要GNSS對其進行實時糾偏,确保以實際數據不斷地更新推測出的位置,達到最好的效果。
在成本方面,為保障車輛在所有場景下的長時間、穩定的高精度定位,車企往往會将GNSS定位、車載傳感器與慣性導航、高精度地圖等融合使用,但由于其中部分技術現階段還不是很成熟,成本較高,難以快速普及,導緻目前車輛高精度定位的商業應用也受到了較大的限制。
因此,移遠通信作為全球領先的無線通信與GNSS模組供應商,目前正為解決上述行業難題提供一系列理想的解決方案。尤其在多種技術融合定位方面,移遠通信走在行業前列。
● GNSS DR組合定位
其LC79D升級版和L26-DR系列均支持GNSS DR組合定位,且已實現量産。其中LC79D模組支持慣性導航技術,可實現約1米的定位精度,同時具有低功耗、低成本等優勢,為資産追蹤、精細農業、無人機、共享電單車、機器人等應用提供完美解決方案。
車規級定位模組L26-DR支持DR慣性導航技術,并集成6 軸傳感器(3 軸陀螺儀 3 軸加速度計)和強大的GNSS 算法引擎,具備出色的融合定位性能,可在隧道等無GNSS信号環境下實現1-2米定位精度,為追蹤器、汽車領域(例如T-Box、車載導航等)、運輸領域(例如車隊管理、物流信息管理等)等汽車、工業和消費類應用提供了理想選擇。
圖片來源:移遠通信
● RTK DR高精度定位
移遠通信工規級雙頻高精度定位模組LC29D支持RTK和DR技術,可以充分滿足工業類和消費類的高精度定位設備需求,如跟蹤器、兩輪/四輪共享、警務POS機和車載OBD等。該模組利用雙頻段GNSS原始觀測量數據和IMU原始數據,結合RTK和DR技術,可實現亞米級最高厘米級定位精度,即使在城市峽谷等複雜環境中也能實現精準定位,避免出現導航不準、定位滞後的尴尬情況。
而車規級雙頻高精度定位模組LG69T,支持RTK和DR技術,在大型整車廠及Tier 1客戶中備受青睐。該産品嚴格按照IATF 16949:2016 汽車行業質量管理體系标準而制造,其關鍵器件符合AEC-Q100 标準要求,可同時接收多個GNSS 衛星信号,并在數秒内收斂到厘米級定位精度——在開闊環境下,可以輸出精度5厘米的定位數據。即使在諸如城市峽谷等複雜環境中,LG69T也可實現亞米級精度,全面提升定位性能。據悉,LG69T有望最早在2021年量産的車型中投入使用。
為更好地推動高精度定位的發展,7月24日移遠通信将在上海舉辦“移遠通信GNSS高精度定位與智能網聯汽車技術研讨會”,通過攜手意法半導體、千尋位置等多家高精度定位領域的重磅玩家,對高精度定位技術進行多維度解析,共探産業發展之道。活動詳情及報名方式見下圖:
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