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GNSS高精度定位技術(shù)在自動駕駛中發(fā)揮的作用與挑戰(zhàn)

ml8z_IV_Technol ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-06-05 10:33 ? 次閱讀
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中海達(dá)先進(jìn)導(dǎo)航產(chǎn)品負(fù)責(zé)人余緒慶主講了主題為《GNSS高精度定位技術(shù)在自動駕駛中發(fā)揮的作用與挑戰(zhàn)》的一門課程,從以下這三個方面展開了講述:當(dāng)下GNSS定位技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、GNSS高精度定位在自動駕駛中的作用、GNSS高精度技術(shù)在無人駕駛中面臨的挑戰(zhàn)。

最近,中海達(dá)先進(jìn)導(dǎo)航產(chǎn)品負(fù)責(zé)人余緒慶主講了主題為《GNSS高精度定位技術(shù)在自動駕駛中發(fā)揮的作用與挑戰(zhàn)》的一門課程。先一起了解下本次講解的提綱:

1、當(dāng)下GNSS定位技術(shù)的發(fā)展2、GNSS高精度定位在自動駕駛中的作用3、GNSS高精度定位在無人駕駛中面臨的挑戰(zhàn)

在瀏覽正文之前,可以先思考下下面幾個問題:

-現(xiàn)階段GNSS衛(wèi)星服務(wù)系統(tǒng)包含哪幾類以及多系統(tǒng)多頻段定位的好處在哪?-GNSS在高精地圖制作中的作用是什么?-高精度定位在自動駕駛領(lǐng)域中有哪些必要的因素?-在自動駕駛領(lǐng)域中,RTK技術(shù)要克服的難點有哪些?-中海達(dá)Hi-RPT全球定位服務(wù)如何提高在全球全疆域覆蓋傳輸差分電文服務(wù)的穩(wěn)定可靠性?-未來如何量產(chǎn)百萬級GNSS應(yīng)用方案?

主講實錄

余緒慶:大家好,很高興在能在這里跟大家分享中海達(dá)對于GNSS技術(shù)在自動駕駛方面的一些理解,我是廣州比遜電子科技有限公司的余緒慶,也是中海達(dá)器件底層核心技術(shù)的一家公司。

今天的演講將分為以下三部分:

1、當(dāng)下GNSS定位技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r;2、GNSS高精度定位在自動駕駛中的作用;3、GNSS高精度技術(shù)在無人駕駛中面臨的挑戰(zhàn)。

從上圖大家可以直觀地了解到,當(dāng)下GNSS定位技術(shù)包含了多套衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)結(jié)合在一起的總的定位技術(shù)。以前我們知道的定位技術(shù)更多是GPS,隨著各個國家和區(qū)域的發(fā)展,出現(xiàn)了GALILEO、BDS以及俄羅斯的GLONASS等多套系統(tǒng)共同在地球上運行提供導(dǎo)航服務(wù),我們把主要導(dǎo)航或者輔助導(dǎo)航的定位系統(tǒng)統(tǒng)稱為GNSS技術(shù)。

目前在國內(nèi)用的最多的是GPS+北斗+GLONASS三套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),在國內(nèi),由于北斗的衛(wèi)星數(shù)比較多,所以能夠非常容易地接收到北斗信號,這樣三套系統(tǒng)的運行非常好地解決了定位問題。根據(jù)各個導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃,到2020年,各個導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)都會發(fā)射到滿足的狀態(tài)。上圖展示了未來各個系統(tǒng)最終發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量,可以看出未來空中將會有非常多的衛(wèi)星來為我們提供導(dǎo)航定位服務(wù)。

上圖是通過中海達(dá)接收機開機后顯示衛(wèi)星顆數(shù)的狀態(tài)截圖,可以看到目前北斗以及GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)都應(yīng)用得非常好,并且衛(wèi)星數(shù)也非常多,能到32或34個或者更多的狀態(tài)。因此隨著衛(wèi)星數(shù)的增多,我們將能夠在更多的場景下很好地使用衛(wèi)星定位。

除了眾所周知的四大導(dǎo)航系統(tǒng)外,還有四個區(qū)域性廣域差分增強系統(tǒng),我們也把它們納入到GNSS系統(tǒng)中,分別為WASS、MSAS、EGONS和GAGAN,它們作為區(qū)域性廣域差分增強服務(wù)來使用,這樣可以讓單點的衛(wèi)星定位能做到更穩(wěn)定、定位精度更高,從而實現(xiàn)1~3m、1m甚至優(yōu)于1m的定位。

通過這張圖我們可以非常直觀地看到三大區(qū)域性增強系統(tǒng)所服務(wù)的區(qū)域,很明顯美國的WASS系統(tǒng)在美國收到的衛(wèi)星單點定位精度是非常高的,一般都能做到1~3米;歐洲的EGNOS系統(tǒng)也能做到非常好的區(qū)域性增強服務(wù);日本和我國東部以及東北部也能收到日本的MSAS增強系統(tǒng);印度也有一套自己的區(qū)域增強系統(tǒng)GAGAN系統(tǒng)。

這些區(qū)域性增強系統(tǒng)都是為了更好的服務(wù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域衛(wèi)星定位,讓定位更精確,這樣就能讓更多的應(yīng)用場景使用到衛(wèi)星定位。

隨著定位精度越來越高,必然有很多應(yīng)用場景包括智能化場景都能使用衛(wèi)星定位技術(shù),同時還可以進(jìn)行定位判斷以及時空判斷。

接下來我跟大家簡單地講一下多星多頻聯(lián)合結(jié)算。每套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都是通過不同的頻段來播發(fā)不同的衛(wèi)星信號給地面去接受的,比如GPS有L1、L2、L3三個頻段,北斗有B1、B2、B3三個頻段。

為什么要用這么多的頻段去播發(fā)衛(wèi)星信號呢?在這些頻段中,除了一個是做特殊用途之外,其他的都是為了做到更好的抗干擾以及更良好地去結(jié)算誤差,從而提供更好更穩(wěn)定的定位服務(wù)。目前我們用的很多定位模塊和RTK模塊,我們叫作多星多頻,這種定位設(shè)備也是這種原理:通過接收多個導(dǎo)航體系的衛(wèi)星以及多個衛(wèi)星導(dǎo)航體系下的不同頻段來做聯(lián)合結(jié)算,使得定位精度更高、性能更穩(wěn)定。

以上圖為例,GPS是通過三個不同的頻段來播發(fā)不同的衛(wèi)星信號的,L2、L5在多頻段結(jié)算中有著非常好的輔助作用,因此一般的多頻接收機都需要去接收L2、L5頻段,這樣使得接收機結(jié)算的精度更穩(wěn)定、更可靠。

從以前的單系統(tǒng)定位到現(xiàn)在的多系統(tǒng)多頻段定位,可以做到更快速的收斂時間,在很早以前用單GPS來定位,做FIXD厘米級RTK固定解需要用幾分鐘才能做到良好的固定,現(xiàn)在通過多系統(tǒng)多頻道的聯(lián)合結(jié)算,可以達(dá)到幾十秒的收斂時間,未來甚至可以實現(xiàn)秒級的固定解。

使得高精度時空定位成為可能,對智能應(yīng)用來說可以做到開機不久就可以進(jìn)入到高精度的定位狀態(tài)下,這對我們無疑是非常便利的。

通過上面對GNSS的簡單講解,可以讓各位朋友完整的了解到GNSS系統(tǒng)運行的大概情況,從而對未來的自動駕駛、自動化機器人以及導(dǎo)航等各領(lǐng)域在一些需要注意的問題點做一些鋪墊。

下面我們來分享一下GNSS高精度定位在自動駕駛中的作用。

我先簡單的介紹下中海達(dá),中海達(dá)成立于1999年,一直專注于做測量領(lǐng)域的高精度RTK和海洋測繪跟高精度的結(jié)合方面產(chǎn)品,2011年我們成功在創(chuàng)業(yè)板上市,目前在高精度衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域也占據(jù)了一定的市場份額。我們在高精度定位領(lǐng)域奮斗了19年,有著豐富的技術(shù)沉淀,并且為我國很多行業(yè)培養(yǎng)了很多相應(yīng)的人才。中海達(dá)也是國內(nèi)創(chuàng)業(yè)比較早的一家公司。

在現(xiàn)階段的汽車領(lǐng)域或者自動駕駛領(lǐng)域,大家對中海達(dá)還是比較陌生的。在GNSS測量領(lǐng)域,我們一直都占有一個比較大的市場份額,同時通過了三大品牌的市場運營,就國內(nèi)而言,目前在測繪高精度定位RTK的市場份額已經(jīng)占到了40%。

另外,我們很早就成立了中海達(dá)定位公司,專注變形監(jiān)測、農(nóng)機自動化駕駛以及機械控制市場的開拓。

從2011年開始,我們就進(jìn)入了農(nóng)機自動化駕駛,也就是說,在那個時候就已經(jīng)通過GNSS技術(shù)來改造我們中國的拖拉機,從而實現(xiàn)在農(nóng)田這種封閉環(huán)境下的自動駕駛,并且在新疆以及東北等區(qū)域形成了一定規(guī)模的應(yīng)用。

在2008年開始自主研發(fā)的時候,我們深切地知道天線的自主研發(fā)非常關(guān)鍵,如果沒有自主研發(fā)的天線,那么很多產(chǎn)品都不符合應(yīng)用場景,因此形狀會做的比較大,比較笨重,并且性能也比較差。

從2008年開始自主天線研發(fā),到2013年我們已經(jīng)完全掌握了自主知識產(chǎn)權(quán)天線的迭代,做到高精度GNSS天線的自產(chǎn)化,并且成立了我現(xiàn)在所在的這家公司,廣州比遜電子科技公司,主要做北斗高精度板卡以及芯片等底層技術(shù)上的突破。從而中海達(dá)就形成了從底層的板卡、芯片以及GNSS天線的全自主研發(fā)。

另外,“北斗地基增強系統(tǒng)”我們也叫作GNSS基準(zhǔn)站,在運營和生產(chǎn)上都有豐富的經(jīng)驗和技術(shù)積累,從2005年開始,我們累計做了上千個參考站并在國內(nèi)運行,因此我們在這一塊也有相當(dāng)大的優(yōu)勢。

在自動駕駛生態(tài)中,GNSS定位是非常重要的因素。為什么它很重要呢?我將從高精度地圖和GNSS高精度定位兩個方面來介紹,這兩個高精度定位技術(shù)對自動駕駛來說,也是一條非?;A(chǔ)且非常重要的語句信息。

高精度地圖現(xiàn)階段是通過一些后處理技術(shù),把典型數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)以及高精度的pos數(shù)據(jù)緊密融合在一起,通過后期的加工,形成了基本的高精度路網(wǎng)信息,為無人駕駛汽車提供了基礎(chǔ)的地圖導(dǎo)航服務(wù)。

在無人駕駛汽車上實現(xiàn)實時RTK定位,對技術(shù)的要求比較高。當(dāng)無人駕駛汽車擁有高精度的位置信息之后,就可以跟高精地圖進(jìn)行匹配,從而形成了良好的導(dǎo)航功能,能為我們車上的傳感器進(jìn)行時間同步或者導(dǎo)航提供了最基礎(chǔ)的時空信息。

接下來為大家講解高精度在自動駕駛領(lǐng)域的重要性。

首先,對于高精度地圖的采集,高精度定位在高精地圖采集中是一個很普通的傳感器,但是它很重要。通過上面這張圖,大家可以看到高精度地圖采集裝備的大體構(gòu)成。接下來我把它們拆分開來,簡單地介紹一下大概的原理構(gòu)成。

通過這張圖可以比較直觀地看到專業(yè)高精度采集車的基礎(chǔ)構(gòu)成,GNSS移動采集端提供了GPS原始數(shù)據(jù),由原始數(shù)據(jù)再根據(jù)接收終端進(jìn)行PPS同步,使得高精度采集車上的相機、IMU以及點云激光器等采集設(shè)備都做到了時間同步,使得每一個器件的觸發(fā)也都得到了統(tǒng)一。

當(dāng)數(shù)據(jù)得到統(tǒng)一之后,我們把這種數(shù)據(jù)叫做原始數(shù)據(jù)。在移動端時會把原始數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器或者是給到地圖云服務(wù)器進(jìn)行處理。在做處理的同時,需要到基準(zhǔn)站上做高精度的后處理服務(wù),使得Pos信息得到高精度的修正。這樣一來,在移動采集端的相片、IMU以及點云就可以得到高精度的事件信息。最后通過專門的軟件形成高精度的地圖。

上面我簡單地介紹了高精度地圖的形成原理,實際上具體的還會更復(fù)雜一些。因此在自動駕駛領(lǐng)域,高精度地圖是一個非常重要的基礎(chǔ),因為每一個地物信息以及屬性都需要非常高精度的數(shù)據(jù)來支撐,相當(dāng)于所有數(shù)據(jù)的一把尺子,因此GNSS精準(zhǔn)定位能為高精度地圖提供更精準(zhǔn)的地物屬性。

這些地物屬性可以為自動駕駛汽車提供更好的判斷。這里面我列舉了三個方面進(jìn)行區(qū)分:

1、衛(wèi)星信號盲區(qū)以及衛(wèi)星信號遮擋區(qū);2、路口正確車道導(dǎo)航預(yù)判、特殊關(guān)卡和收費車道的提前預(yù)判以及提供道路標(biāo)識的位置;3、提供移動通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋的盲區(qū)以及弱區(qū)的判斷。

當(dāng)汽車駕駛到這些區(qū)域時,車上的傳感器可以根據(jù)高精度地圖提供的這些屬性進(jìn)行一些預(yù)判,大大地降低了實時算法的壓力。

接下來跟大家介紹一下現(xiàn)階段自動駕駛汽車的硬件架構(gòu),GNSS定位設(shè)備也是必不可少的。GNSS提供了實時的高精度位置信息,除了與高精度地圖做匹配,還會給予各種器件的時間同步以及事件的觸發(fā)同步,這樣能讓自動駕駛汽車上的所有器件都能做到在某一時刻下統(tǒng)一去做某一件事情。

之前高德的老師也分享過,高精地圖相當(dāng)于人類大腦記憶中的路線,也就是對大腦中物理空間的記憶,GNSS定位相當(dāng)于人類對空間位置和時空判斷的感知,通過二者結(jié)合從而知道去哪里、怎么去,目前自動駕駛或者機器人也是往著這方向在發(fā)展。

對于自動駕駛的汽車,可以將它看作一個戶外全自主機器人或者高智能的機器人。我認(rèn)為機器人是導(dǎo)航與控制兩大部分的相互融和,而高精度定位剛好是做導(dǎo)航這一部分。這些導(dǎo)航與控制在高精度地圖的基礎(chǔ)上去做各種判斷,從而實現(xiàn)了全自主的運作。

數(shù)據(jù)時空基準(zhǔn)的統(tǒng)一是高精度定位的基礎(chǔ),這里包括了高精度地圖信息以及實時的高高精度定位,現(xiàn)在的高精度定位都是通過RTK技術(shù)來獲取的,而RTK定位技術(shù)是一個相對定位技術(shù),所以相對定位必須要做到時空基準(zhǔn)的統(tǒng)一,否則高精度地圖信息的位置與高精度實時定位的位置是不匹配的。

因此我們國家在很早以前就推出了國家2000坐標(biāo)系,并且基于這種地圖信息以及高精度測繪市場的地圖信息做了統(tǒng)一坐標(biāo)系的工作,對未來的自動駕駛、自動化運作行業(yè)提供了時空基準(zhǔn)。

在這里我總結(jié)了一下,在自動駕駛領(lǐng)域涉及到的五個時空基準(zhǔn)必要因素:GNSS衛(wèi)星、高精度地圖、全疆域通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋、全疆域統(tǒng)一基準(zhǔn)的GNSS基站、性能良好的移動端GNSS接收機,也就是高精度定位的五大必要因素。

接下來分享一下GNSS高精度定位在無人駕駛中面臨的挑戰(zhàn),實際上它面臨的挑戰(zhàn)還是蠻多的。包括:

1、如何保障高頻的穩(wěn)定輸出;2、通訊鏈路和基站的保障如何能做到穩(wěn)定可靠;3、未來大規(guī)??闪慨a(chǎn)方案是什么。

目前在自動駕駛中RTK技術(shù)要克服的難點包括以下三個方面:

1、遮擋環(huán)境下的GNSS+INS融合,在遮擋環(huán)境下要做到穩(wěn)定可靠的高輸出;2、在高動態(tài)下的定位穩(wěn)定輸出,才能讓高速行駛成為可能;3、高頻率定位輸出的穩(wěn)定性,對于高速過彎有著非常好的輔助。

在導(dǎo)航領(lǐng)域,GNSS跟慣導(dǎo)必然是共同存在,分不開的,二者融合融合能很好地解決了隧道、高樓、橋底或者樹林等遮擋環(huán)境下的高精度持續(xù)性輸出,這也是為在城市使用自動駕駛衛(wèi)星定位時提供的非常重要的兩個輔助。

可以看到上圖的實例數(shù)據(jù),這是衛(wèi)星定位和組合導(dǎo)航兩者在過橋環(huán)境下很名顯的變化,有慣導(dǎo)輔助可以做到軌跡非常圓滑,并且能持續(xù)性的輸出,對于在過天橋、過樹林或者是在遮擋環(huán)境下都能有持續(xù)性輸出。

但是只有GNSS和高性能的慣導(dǎo)做組合導(dǎo)航也是不夠的,雖然可以做到低延遲、高穩(wěn)定性以及高頻輸出,但如果是長時間的衛(wèi)星搜索或者衛(wèi)星信號丟失,那么它的定位精度也會越來越差。

而為了提升數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,有時候還需要接入車輛的輪速、方向偏度以及未來的視覺輔助定位從而防止車道偏離。只有做到多重定位數(shù)據(jù)的相互融合,才有可能在無人駕駛汽車上做到更加穩(wěn)定的高精度持續(xù)性輸出。

這張圖可以看到高精度定位技術(shù)在自動駕駛中總的技術(shù)方案。主要是由基準(zhǔn)站組成大區(qū)域的基準(zhǔn)站網(wǎng),通過移動通訊傳輸?shù)娇刂?a target="_blank">中心,而數(shù)據(jù)通訊也通過控制中心來獲取相應(yīng)的服務(wù),從而形成高精度的實時定位。

把過程剖析出來就是上面這張圖。在這張圖上面,我畫了兩個標(biāo)紅的關(guān)健處,第一個GNSS基站,由于目前在國內(nèi)甚至在全球都沒有做到全疆域的覆蓋,因此它是需要不斷地發(fā)展的;第二個是IoT/4G/V2X等通訊聯(lián)絡(luò),因為移動接收機跟基站之間要保障有一條非常穩(wěn)定的鏈路來實時傳輸差分電文數(shù)據(jù),因此會用到4G、物聯(lián)網(wǎng)或者車聯(lián)網(wǎng)等通訊手段,但是以現(xiàn)在的通訊手段沒有能做到任何時間任何位置都可以穩(wěn)定可靠,同時這一條鏈路現(xiàn)在也沒有做到非常穩(wěn)定可靠的應(yīng)用場景,這也是在上面高精度地圖部分,提到的需要做到提前判斷的功能。

由于社會的快速發(fā)展,目前國內(nèi)也出現(xiàn)了像千尋位置這類做全國性差分電文數(shù)據(jù)服務(wù)的公司,另外我們國家測繪地理信息單位也開放了相應(yīng)的高精度差分服務(wù),這樣一來,基站這方面就可以在國內(nèi)得到快速的發(fā)展,但是這些都是高度依賴于現(xiàn)在的通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù),因此可以看出高精度定位技術(shù)是非常依賴于通訊網(wǎng)絡(luò)的。

接下來我簡單地給大家介紹一下中海達(dá)Hi-RPT全球定位服務(wù)的可用性,這也是我們企業(yè)正在做的事情,主要是為了解決如何提高在全球全疆域覆蓋傳輸差分電文服務(wù)的穩(wěn)定可靠性。

這套方案大體上是通過L波段衛(wèi)星播發(fā)加上移動互聯(lián)網(wǎng)播發(fā)形成雙鏈路播發(fā),從而讓差分電文做到穩(wěn)定可靠,并且脫離了疆域的限制。

上圖是總體的架構(gòu)圖。上圖可以看出,在全球范圍內(nèi),我們的精度達(dá)到10cm;在中國區(qū)域,目前可以做到4cm,并且能夠非常好地支持北斗/GNSS全星座。

上圖是我們1月份在廣州測試的一個截圖。這是通過星基來播發(fā)的,因此對應(yīng)的會需要一個收斂時間,對于收斂時間,隨著技術(shù)的提升,收斂時間會越做越短,但現(xiàn)階段還是需要二到三十分鐘的收斂時間才能達(dá)到厘米級,而我們現(xiàn)在也在為大疆域高精度的差分服務(wù)做努力。

接下來我簡單講一下大規(guī)??闪慨a(chǎn)方案。

這張圖大家應(yīng)該比較熟悉,現(xiàn)在的自動駕駛汽車上幾乎都能看到用慣導(dǎo)來做高精度定位組合導(dǎo)航。但也存在著一些缺點,總體上看成本有點貴,體積有點大,同時功耗也有些高,如果是做實驗工程車還行,但是要做到量產(chǎn)的話,這種方案可能還有待商酌。

要做到量產(chǎn)級自動駕駛汽車的器件,必須得符合汽車級的器件標(biāo)準(zhǔn)要求,并且需要有非常高頻的輸出,同時還需要做到組合導(dǎo)航。這對于我們現(xiàn)階段的很多方案都需要進(jìn)行調(diào)整,對于此,我們中海達(dá)也做了很多的研究和探索,并且針對這一市場也開發(fā)了一些自己的芯片。

上面介紹了車載端GNSS接收機的重要性和可量產(chǎn)方案,而它的搭檔衛(wèi)星接收天線也是至關(guān)重要的,它是所有數(shù)據(jù)的來源。這也是大家容易忽略掉的。

擁有一個接收能力強的天線和能抑制多路徑效應(yīng)的天線可以大大提升接收機的定位能力并加快它的鎖定時間。

另外,對于自動駕駛汽車的外觀來說,現(xiàn)在都是頂著個蘑菇頭在上面,確實不太雅觀,因此對于量產(chǎn)來說,這種方案是必然會被摒棄的,同時也需要根據(jù)汽車的外觀,提供可定制化的服務(wù),才能做到大規(guī)模的量產(chǎn)。

上圖展示的這些是我們中海達(dá)做的基于空氣型的衛(wèi)星接收天線,也是我們一直走的技術(shù)路線。

未來真正做到百萬級的量產(chǎn)應(yīng)用方案又是怎樣的呢?

百萬級的量產(chǎn)應(yīng)用方案必然是一個非常低成本的方案,而這種方案是需要做到芯片級的,因此,無論是高通還是博通等這些芯片巨頭也在努力產(chǎn)出這種高精度定位芯片方案。

我們上一年在這塊也有了一定的研究,適用未來百萬級的可量產(chǎn)方案必須要滿足貼片式生產(chǎn),這樣才能做到大規(guī)模、有品質(zhì)且低成本的方案。

上圖的右邊是大概的架構(gòu)圖,未來我們會在這方面進(jìn)行大規(guī)模的修整。

上面也說到這些底層技術(shù)都是中海達(dá)自主知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計的,這也使得組合導(dǎo)航的硬件一體化IP輸出成為可能,因此對于車企或者合作伙伴來說,都是可以作為一個高精度定位的傳感器廠商出現(xiàn),未來大規(guī)模生產(chǎn)很可能往IP輸出方式呈現(xiàn)給大家。把高精度射頻芯片、基帶芯片以及RTK算法融入到芯片中來,可以做到高度集成的應(yīng)用。

最后給大家介紹一下軟件RTK方案,什么叫軟件RTK呢?相信大家都比較陌生,軟件RTK是把RTK算法放到整個車機系統(tǒng)中,通過外部的衛(wèi)星信號以及傳感器原始數(shù)據(jù)的接入,在汽車上把高精度的定位算法運算出來,從而給汽車做決策。因為未來的自動駕駛汽車是一個運算能力非常強的終端,在這一塊它擁有非常強的實力,所以中海達(dá)不單單可以做硬件IP的輸出,還可以做軟件IP的輸出。

我的分享就是這些,謝謝大家。

提問環(huán)節(jié)

提問一:

楊剛-博派汽車-CTO1,車載RTK定位精度是多少厘米?2,無人駕駛車輛的行駛軌跡控制精度是多少厘米?

余緒慶:1,RTK設(shè)備只要進(jìn)入到固定解,它的定位精度能做到1~2cm,并且高層精度能控制在2~3cm的精度。

2,我們的定位設(shè)備能提供1~2cm的平面定位精度,但是控制往往有延遲以及控制的誤差,因此做到與原始數(shù)據(jù)越接近越好。理論上,最終的控制精度跟實時精度會有10~20cm的誤差,而橫向精度可能是在0.2度左右。

提問二:

金晶-航天704所-工程師1,GNSS差分信息通過什么途徑獲取,移動基站或衛(wèi)星,對實時性的要求。2,GNSS信號在城市峽谷信號被遮擋怎么處理?

余緒慶:一、對于差分信號的獲取,一般有三種方式:1,通過國內(nèi)專門運營差分基站服務(wù)的公司,比如千尋位置;2,通過一些有關(guān)的部門來獲取,比如當(dāng)?shù)氐牡乩硇畔y繪管理部門;3,一些企業(yè)通過自建基站來獲取。

現(xiàn)在的差分傳輸是通過移動互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)來進(jìn)行通訊傳輸給到移動端,因為差分修正電文是每秒都需要傳輸?shù)?,在高頻狀態(tài)下必須要做到實時的修正,因此實時性是非常重要的。如果網(wǎng)絡(luò)延遲過高,就會導(dǎo)致差分周期變大,從而導(dǎo)致精度下降或者退出厘米級的固定解。因此保障通訊的實時性和穩(wěn)定性,對于高精度定位來說非常重要,同時現(xiàn)在也在通過其他的手段來防止中斷后該怎么處理的問題。上面我也講過,移動網(wǎng)絡(luò)和星基差分雙鏈路的傳輸是未來差分電文傳輸通訊技術(shù)的發(fā)展趨勢。

二、這個問題問的非常到位,因為這種場景非常容易遇到,并且是不可避免的。大家都知道GNSS接收機都是靠天吃飯的,如果被遮擋,信號必然會衰弱或者斷開。因此這里就需要一些強有力的衛(wèi)星接收天線,最好是跟這些設(shè)備做過聯(lián)調(diào)的天線來做衛(wèi)星穩(wěn)定信號的捕捉,以及市區(qū)中樓宇的多路徑效應(yīng)。

在信號遮擋區(qū)(比如天橋、隧道)的時候就需要用到組合導(dǎo)航 + 視覺車道線來做輔助,并利用高精度地圖,提前知道信號盲區(qū)或者弱區(qū),再利用慣導(dǎo)跟視覺做實時SLAM技術(shù)介入,就能大大地提升穩(wěn)定性。

提問三:

高春樂-美團(tuán)-工程師如何檢測GPS設(shè)備的精度,常用評價指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)有哪些?對于自動駕駛GPS關(guān)注點在哪些地方?

余緒慶:這個問題問題問得非常專業(yè)。檢測GPS精度,如果是在固定狀態(tài)下,精度是非常好檢測的,用測量鑒定過的專用RTK設(shè)備,來定位其自動駕駛汽車天線中心的位置,即可檢測。測繪領(lǐng)域的RTK設(shè)備有國家計量局出具的計量標(biāo)準(zhǔn)和方法來鑒定。但是對于移動狀態(tài)下如何鑒定精度,當(dāng)下是比較難的一個問題,我們一般用測量型RTK設(shè)備放置在汽車車頂,天線與汽車天線固定誤差通過量算確定出來固定誤差,然后設(shè)置高頻輸出。雙方用每一針數(shù)據(jù)對比最大最小值。對于定向精度就比較好標(biāo)定了,只要用高性能的激光慣導(dǎo)為真值,做對比即可。

對于自動駕駛汽車,使用GPS應(yīng)該注意,高頻輸出的穩(wěn)定性、差分通訊的暢通性和天線的安裝空曠位置安裝。因為使用高精度解做解算,所以還要注意如果數(shù)據(jù)非固定解和數(shù)據(jù)萬一無輸出的備份冗余設(shè)計。

提問四:

史高雄-騰訊-專家工程師中海達(dá)有哪些產(chǎn)品可以推薦,與業(yè)界其它公司的精度對比如何?

余緒慶:這個問題對于我們中海達(dá)來說是一個好問題。我覺得中海達(dá)公司在國內(nèi)做了這么多年RTK產(chǎn)品,在RTK技術(shù)上擁有比較深厚的技術(shù)沉淀。在RTK核心板卡。天線、慣導(dǎo)和天地一體差分服務(wù)方案,還有核心底層RTK算法企業(yè)級合作上都可以深入合作定制。

與其他公司對比,其實RTK只要進(jìn)入固定解,精度都是一樣的,都可以做到厘米級。因為RTK定位技術(shù)是整套方案的大集成,并非一個設(shè)備能完成的。所以整套方案的可靠性反而是我們中海達(dá)存在的優(yōu)勢。

提問五:

吉利-王高明-車聯(lián)網(wǎng)1,高架橋上與高架橋下,GPS能定位出來么?2,當(dāng)其中一個GPS天線失效了,有其他途徑獲得GPS信號么?備用器件是什么?

余緒慶:1,在高架橋上是可以的,因為橋上是面對天空的,當(dāng)然可以接收衛(wèi)星信號進(jìn)行定位的;但是在高架橋下,由于幾乎都被遮擋了,因此是不能定位的,這時候就需要用慣導(dǎo)進(jìn)行輔助了。

2,當(dāng)GPS天線失效的時候,是不能接收衛(wèi)星信號的,也是不能定位的,因此對于全自主駕駛或者全自主飛行器來說,多冗余設(shè)計是非常有必要的,這樣可以大大提高我們設(shè)備的可靠性。而對于備用器件,我們一般會選用一些普通的天線和模塊來做雙算法和雙融合設(shè)計。這樣即使在一套系統(tǒng)失效的前提下,另外一套系統(tǒng)也能穩(wěn)定地介入來做輔助工作,這樣能做到比較好的穩(wěn)定。另外對于雙冗余設(shè)計,我們也有一些針對于全自主無人機的產(chǎn)品。

提問六:

王萌-華為-高級研究院1,目前貴公司的定位解決方案的售價大概是多少,能否透露城市普通道路的一個動態(tài)精度和可用率情況(非高速公路和快速路)2,是否有犧牲精度,提高城市可用率,收料速率的方案,因為rtk主要面對測繪行業(yè),對信號要求比較高,在城市可用率較低,那么是否有亞米級(低于rtk),但可用率高的解決方案。

余緒慶:1,對于目前解決方案的售價,主要是看我們要做的類型,價格有高也有低。但是隨著未來大規(guī)模的應(yīng)用,價格是可以做到非常合理且低廉的。在高速上使用RTK高精度定位,如果是在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的前提下,是可以做到非常高的可用率,一般能做到95%以上。

2,在城市中,由于城市路況比較復(fù)雜,并且遮擋也會比較多,這種情況下如果能有一個組合導(dǎo)航來維持和輔助的話,也是能做到非常好的定位精度的,但是由于環(huán)境比較復(fù)雜,車速也比較慢,這時實時構(gòu)建的SLAM技術(shù)也會用上。亞米級的定位方案也是可行的。但只能在比較低速的場景下才能用到。而在高速的場景下是要用到高精度來輔助的,因為所需要的定位精度會比較高。相對來說,低速會通過其他的器件來做輔助,這樣可以解決城市中比較復(fù)雜的環(huán)境。

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原文標(biāo)題:GNSS高精度定位技術(shù)在自動駕駛中如何發(fā)揮作用?【附PPT】

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