自动驾驶背景下 高精度GNSS技术如何让汽车变得更智能?

发布时间:2020-07-22 10:00    来源:盖世汽车
 

关键词:移远通信 GNSS高精度定位 自动驾驶 智能网联汽车

摘要:对于L3及以上级别的自动驾驶汽车而言,高精度定位是一项必不可少的基础技术,特别是高精度GNSS定位,可以在各种复杂环境下,大幅提高定位的精度和稳定性,正逐渐成为自动驾驶领域关注的焦点。为更好地推动高精度定位的发展,7月24日移远通信将在上海举办“移远通信GNSS高精度定位与智能网联汽车技术研讨会”,通过携手意法半导体、千寻位置等多家高精度定位领域的重磅玩家,对高精度定位技术进行多维度解析,共探产业发展之道。

  对于L3及以上级别的自动驾驶汽车而言,高精度定位是一项必不可少的基础技术,特别是高精度GNSS定位,可以在各种复杂环境下,大幅提高定位的精度和稳定性,正逐渐成为自动驾驶领域关注的焦点。

  助力自动驾驶商业化 高精度GNSS大有可为

  对于自动驾驶汽车来说,车辆的自动化程度越高,对实时定位的精度要求就越高。在L1、L2阶段,由于人类驾驶员承担了绝大多数的驾驶任务,包括对行车环境的感知,此时车辆的定位精度达到米级就可以基本满足需求。而对于自动驾驶等级在L3及以上的汽车,因车辆的控制权需部分甚至全部被移交给系统,车辆对定位的精度要求必须达到厘米级,才能实现尽可能高的安全性,且不同的应用场景对定位的技术要求也各不相同。

图片来源:《车辆高精度定位白皮书》,IMT-2020 (5G)推进组

  具体来看,高精度定位可从多个方面为自动驾驶汽车赋能,比如提升感知系统的稳定性和可靠性。目前主流的自动驾驶传感器,如摄像头、毫米波雷达、激光雷达,虽然也具备相对定位能力,但由于它们在实际应用过程中均有各自的缺陷,导致这些传感器的定位能力也会随之受到天气、地形等各种因素的影响。

  比较之下,高精度GNSS定位技术可以通过与RTK(载波相位差分)、DR(惯性导航)等不同定位技术融合来避免受到外界因素干扰,即使在恶劣天气、非视距场景和其他车载传感器弱卫星信号覆盖下,依旧能够为自动驾驶汽车提供精准、稳定、可靠的定位信息,帮助车辆判断当前所处位置,从而对目前的环境进行整体认知,便于车辆进行下一步的决策。

  不仅如此,通过将高精度GNSS定位和摄像头、高精雷达等融合应用,还可以实现很好的感知冗余。例如刚刚上市的广汽新能源埃安V就搭载了北斗高精度定位服务之后,与智能摄像头等传感器形成多重冗余,使得车辆在行驶过程中遇到车道线不规则、车道线短暂覆盖、道路无明显标志物、弯道曲率过大等情况,而相对定位方案又失效的时候,仍然可以继续为车辆提供环境感知支持。

图片来源:广汽新能源

  这意味着目前自动驾驶汽车进行高精度定位的方法,除了基于视觉摄像头等车载传感器进行相对定位,还可以借助全球导航卫星系统(GNSS)、蜂窝网定位、高精度惯导测量单元(IMU)和RTK等高精度定位技术来实现。

  其中GNSS技术,由于是通过捕获来自中国北斗、美国GPS、欧盟GALILEO、俄罗斯GLONASS等多个不同卫星系统的卫星,使得有效卫星数大幅度提升,可以大幅提高定位的精度和稳定性。而且一般来说,定位模组会受到周围环境的影响,使得模组所接收到的卫星信号中还包含有各种反射和折射信号的影响,这就是所谓的多路径效应,多频段技术可以有效抑制城市环境中的多路径效应,削弱大气层误差,提高定位精度。

图片来源:移远通信

  而如果仅仅依据GPS等单一系统进行定位,因在局部地区、部分时段或信号有遮挡、干扰时会出现可见卫星数过少(<4颗)的情况,易出现无法正常定位的情况,且这种定位方式的定位精度只能达到数米级,如此一来显然无法满足自动驾驶汽车的高安全需求。

  随着GNSS融合定位技术快速发展,支持GNSS、RTK和DR等融合定位技术,进一步提高了定位精度,并为未来高精度GNSS定位提供了有力的技术支持。

  正因为如此,融合了RTK、DR等技术的高精度GNSS技术正逐渐成为自动驾驶领域最主流的高精度定位方式。据GSA数据统计,未来十年全球GNSS设备出货量将持续增长——从2019年的18亿台增长至2029年的28亿台。其中,在道路运输与汽车、无人机、人员与资产追踪、共享二轮/四轮车辆、精准农业等领域的应用将呈现爆发式增长。

  量产进行时 高精度GNSS大规模上车指日可待

  尽管在自动驾驶技术大规模普及的过程中,高精度定位技术不可或缺,并且其将随着自动驾驶的快速发展在未来几年逐渐进入爆发期,但目前高精度定位所面临的挑战也不容忽视。

  比如GNSS定位在遮挡较严重和多径环境下效果较差,需要结合惯性导航(DR)技术实现精准定位。但是DR算法精准度又会随滤波深度增加而变差,所以需要GNSS对其进行实时纠偏,确保以实际数据不断地更新推测出的位置,达到最好的效果。

  在成本方面,为保障车辆在所有场景下的长时间、稳定的高精度定位,车企往往会将GNSS定位、车载传感器与惯性导航、高精度地图等融合使用,但由于其中部分技术现阶段还不是很成熟,成本较高,难以快速普及,导致目前车辆高精度定位的商业应用也受到了较大的限制。

  因此,移远通信作为全球领先的无线通信与GNSS模组供应商,目前正为解决上述行业难题提供一系列理想的解决方案。尤其在多种技术融合定位方面,移远通信走在行业前列。

  GNSS+DR组合定位

  其LC79D升级版和L26-DR系列均支持GNSS+DR组合定位,且已实现量产。其中LC79D模组支持惯性导航技术,可实现约1米的定位精度,同时具有低功耗、低成本等优势,为资产追踪、精细农业、无人机、共享电单车、机器人等应用提供完美解决方案。

  车规级定位模组L26-DR支持DR惯性导航技术,并集成6 轴传感器(3 轴陀螺仪 + 3 轴加速度计)和强大的GNSS 算法引擎,具备出色的融合定位性能,可在隧道等无GNSS信号环境下实现1-2米定位精度,为追踪器、汽车领域(例如T-Box、车载导航等)、运输领域(例如车队管理、物流信息管理等)等汽车、工业和消费类应用提供了理想选择。

图片来源:移远通信

  RTK+DR高精度定位

  移远通信工规级双频高精度定位模组LC29D支持RTK和DR技术,可以充分满足工业类和消费类的高精度定位设备需求,如跟踪器、两轮/四轮共享、警务POS机和车载OBD等。该模组利用双频段GNSS原始观测量数据和IMU原始数据,结合RTK和DR技术,可实现亚米级最高厘米级定位精度,即使在城市峡谷等复杂环境中也能实现精准定位,避免出现导航不准、定位滞后的尴尬情况。

  而车规级双频高精度定位模组LG69T,支持RTK和DR技术,在大型整车厂及Tier 1客户中备受青睐。该产品严格按照IATF 16949:2016 汽车行业质量管理体系标准而制造,其关键器件符合AEC-Q100 标准要求,可同时接收多个GNSS 卫星信号,并在数秒内收敛到厘米级定位精度——在开阔环境下,可以输出精度5厘米的定位数据。即使在诸如城市峡谷等复杂环境中,LG69T也可实现亚米级精度,全面提升定位性能。据悉,LG69T有望最早在2021年量产的车型中投入使用。

  为更好地推动高精度定位的发展,7月24日移远通信将在上海举办“移远通信GNSS高精度定位与智能网联汽车技术研讨会”,通过携手意法半导体、千寻位置等多家高精度定位领域的重磅玩家,对高精度定位技术进行多维度解析,共探产业发展之道。

(责编:tdx)

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