高工观点|高精度地图盒子,“昙花一现”背后的逻辑

随着高阶智能驾驶方案的前装量产落地,车道级甚至是高精度厘米级定位技术成为汽车制造商、一级零部件方案商的刚需选择。

在通往高阶自动驾驶的道路上,功能大多数被限制在明确定义的场景中。高度精确和可靠的定位能力将补充现有车载传感器的缺陷,保证系统能够应对可能的风险。

在过去几年时间,由于整车电子架构还处于软硬解耦、集中化域控的变革起步阶段,类似外挂IMU、组合导航等单一盒子的模式成为市场的现实选择。

比如,导远电子的IMU方案此前已经在小鹏汽车等车型前装量产,后者在国内率先借助高精度定位组合方式(RTK+IMU+高精度地图)实现相对定位精度<0.3%。

然而,未来3-5年时间,市场技术路线、量产解决方案往什么方向发展,已经呈现出了多元化的趋势。芯片方案商、定位设备供应商以及域控制器厂商都在逐鹿市场。

一、硬件技术方案路线之争

已经率先实现IMU前装量产的导远电子选择组合导航(高精度地图盒子)路线,实现多传感器数据的硬件级融合。该产品通过融合IMU、RTK、车速、ADAS相机、高精地图数据等,可以实现车道级定位,并提供2km预见性巡航能力。

此外,由于基于多种定位技术,这套单一盒子方案也可以在隧道和地下停车场等特殊场景,实现精准定位,可支持高速驾驶辅助、动态地图匹配、拥堵辅助、自动泊车等多种应用。

按照导远电子的介绍,特别是通过新加入的高精地图与高精度定位的匹配,可以帮助自动驾驶汽车获得超普通车载传感器探测距离的感知能力,拓展多种复杂功能场景ODD。

即便在GNSS和车道线检测均不能使用的情况下,导远电子高精度地图盒子依旧能够使车辆保持至少400m车道内自动驾驶,并能满足功能安全的要求。

同时,在泊车场景,在车位地图构建阶段,这套方案就利用航位推算(DR)以及相机车位识别的结合准确测绘行驶轨迹和车位位置,在自动代客泊车过程中,通过多种定位技术的融合顺利引导车辆寻找车位或行驶到目标车位。

目前,融合高精度定位单元、高清摄像头、毫米波雷达等的多源融合定位解决方案,提升车辆的场景适应性,使自动驾驶系统达到更高的安全等级,已经成为趋势。

不过,硬件方案的路线,并非独木桥。

比如,今年8月全球主要的定位及无线技术方案提供商u-blox,宣布推出一系列车规等级定位模块,基于M9 GNSS平台为基础,通过融合惯性导航技术,实现在卫星信号微弱或无法接收时提供精准的定位。

u-blox的做法,是将主要的定位技术模块化,除了传统的GNSS模块,还包括新一代的6轴惯性测量模块,可提供低延迟的100Hz原始数据输出,并具备低延迟的50Hz定位更新率,适用于各种实时应用。

同时,汽车惯性导航(ADR)将GNSS定位与IMU数据进行融合,以针对特定场景提供最准确的定位信息输出。附加的单GNSS输出可实现与各种第三方应用的无缝整合。目前,这套产品方案的工程样品和评估套件已经在今年9月底开始交付客户。

按照行业的普遍判断,目前高精度组合导航市场中,大多以整机形态为主,高性能的组合导航模块的出现,为市场提供了一个全新的选择。

同时,最关键的是,模块化的解决方案意味着,后续在智能驾驶域控制器集成组合导航的解决方案将拥有更高的集成度,可以减少外部通信带来的延迟和不稳定性。

今年,国内组合导航模块供应商北云科技,就推出了贴片式组合导航模块M1,在不输万元级组合导航整机性能的同时,具备非常高的集成度,30*40mm的大小可以整合进自动驾驶计算域控制器等设备中。

M1基于北云科技自研的RTK SOC芯片开发,集成了基带、射频等功能,尺寸为17*17mm。其二是深耦合组合导航算法的加持,可以降低对IMU等级的要求。

同时,这种集成方案将减少线束的使用。目前市面上的整机形态的组合导航,需要电源、信号等多种线束接入使用,这并不符合汽车行业正在从ECU分布式架构,逐渐转向域控制器架构、整车中央计算架构升级的趋势。

此外,针对高精度组合导航模块中成本占用较高的IMU部分,北云通过深耦合组合导航算法,在降低IMU等级的情况下,可实现高成本IMU的同等性能。此外,通过自研IMU的方式,进一步大幅降低模块的成本。

同样在今年,意法半导体也推出了Teseo-VIC3DA模块,整合高性能车用卫星定位芯片 Teseo III GNSS与车用6轴MEMS惯性测量单元 (IMU) 和航位推算软件,从而为客户提供符合汽车标准的导航模块。

这意味着,目前市场上的组合导航整机供应商的技术门槛在大幅降低,但同时,域控制器厂商以及主机厂的可选项更多,由于模块的集成度更高,减少一个外挂盒子的成本不可小视。

二、软硬分离与定位技术的博弈

而组合导航或者说高精度地图盒子的模式,本身是软硬一体化模式。毕竟,如果只是纯硬件,供应商的利润空间将大打折扣。

此外,考虑到高精度地图盒子需要整合外部传感器数据,同时还需要与其他ECU或者域控制器进行实时通信,对于车载网络带宽的占用以及功能安全等不确定性因素较多。

当下,在软硬分离的大背景下,芯片(核心计算平台)厂商也已经看上这块“肥肉”。原因是,导航定位算法与传感器数据需要最佳的融合处理方式,同时减少功能模块分开部署的弊端。

这意味着,高精度地图盒子很有可能面临走向“硬件壳子”的尴尬境地。同时,高精度定位的技术博弈也让市场的多元化产生了更多的可能性。

比如,今年初,Alps Alpine和高通公司宣布了一项名为“ViewPose”的更精确定位新技术(视觉增强精确定位),解决传统GPS的缺点,特别是在信号不稳定的城市地区。

ViewPose采用高通骁龙汽车5G平台,该平台支持多频全球导航卫星系统(MF-GNSS),结合第三代高通骁龙汽车座舱平台,处理和拼接多个摄像头图像,以确定车辆的精确位置。

VEPP软件结合了多个汽车传感器的输出,包括全球导航卫星服务(GNSS)接收器、前置摄像头、惯性测量单元(IMU)和车轮传感器数据,提供精确到1米以下的全球车辆定位。

高通表示,VEPP不像大多数自动驾驶汽车那样需要依赖于高精地图。同时,还解决了由于高层建筑和其他设施造成的高密度城市地区GPS接收不良的问题,甚至可以在GPS接收能力较差的情况下保持准确的车辆姿态,比如隧道和有遮盖的停车场。

利用骁龙汽车5G平台提供的MF-GNSS信息,ViewPose定位软件能够足够精确地识别车辆是在出口车道行驶,还是在转弯车道行驶,还可以辅助导航,比如在多车道的高速公路上,引导车辆正确驶出匝道。

这背后,还有4G和5G通信技术带来的定位能力。按照3GPP第16版的承诺,目标之一就是实现高精度定位服务更便宜、更可靠。同时,利用新的信号特性,结合多种非蜂窝技术,可以实现混合定位。

相关企业的预测,高精度地图、高精度定位和V2X能力三位一体的服务将成为市场主流之一。此外,5G可以支持室内定位,这是GPS不具备的能力。

同时,接下来,Rel-17版本将致力于实现更精准的定位,在精度方面达到亚米级精度(比如0.3米以内的绝对精度要求),在时延方面,实现更低(比如将时延降低至10毫秒以内)。

同样在今年,英伟达宣布,正式收购高精地图初创公司DeepMap,通过整合后者的技术方案,强化Nvidia Drive端到端自动驾驶平台的市场竞争力。

其中,Deepmap除了提供云端数据服务平台(PAAS),帮助客户实现低成本高精度地图的生成和使用,同时也提供用于定位的算法。而在Nvidia Drive模块中,就包含了用于在高清地图中以厘米级精度确定车辆的精确6自由度位置和方向。

看中芯片级方案的,还有Arm。两年前,Swift Navigation公司宣布与Arm合作,基于后者的芯片IP平台开发嵌入式的高完整性、高精度的GNSS定位解决方案,同时可以集成到传感器套件中。

低成本、可扩展、快速部署的定位解决方案是市场的终极需求。此外,现有的RTK+IMU+GNSS的组合,也并非唯一选择和最优解。

比如,同样是GNSS的实时校准,RTK模式所能实现的厘米级绝对定位,是源于测绘应用场景,只能在特定的环境(比如开阔地区)和条件下(比如静态)确保能够获得。

同时,用户需缴纳RTK服务费获得差分修正数据(地基增强网运营商),其使用范围有限制,只能在差分站覆盖范围内,实际上有保障可用信号的范围目前还非常有限。

为解决RTK的痛点问题,博盛尚就推出了其独创的RAC卫星定位方式,基于天线阵列的多天线方式,只是采用普通单频的卫星定位信号,不使用差分基准站就能够在开阔地区和一般城市环境,动态下可以实现稳定的车道级的绝对定位精度。

博盛尚的RAC-D1M的模块(内部已集成IMU)可以贴在域控或V2X-OBU上,连接三个普通车载天线安装在车上,便于车辆前装的集成与天线的隐藏(解决了RTK蘑菇头天线或叠层天线的痛点)。可以采用原鲨鱼鳍中的天线,直接使用减少成本。

按照RAC的逻辑,对用户来说:一个天线是普通定位,三个天线就实现车道级定位,对汽车来说,还是普通定位的天线、芯片、模组和信号源。只是多了两个天线。无需地基增强网和通讯网络支持,全球可用。

如果说RTK来源于测绘的技术路线,是把测绘技术拿过来用在车上;那么RAC则是来源于车载定位导航的技术路线,是增强型车载定位导航:增强了定位精度和完好性,更符合车载定位导航的要求。其优势也非常明显,一方面,相比于RTK,终端硬件成本低,无需差分修正数据支持。

另一方面,在城市环境、树木遮挡、高架桥下、RAC动态定位数据完好性比RTK好,因而基于RAC的组合导航也不需要高成本的IMU支持。RAC提供的绝对定位精度,能够满足L2+(高速领航辅助)、V2X、L4(低速无人车)等场景。

随着卫星基础信号源(太空)和GNSS芯片的迭代和优化,RAC的性能还会天然的提升。RAC可能成为更适合降低成本的量产卫星定位方案。同时,通过与低成本IMU的融合方案,完全可以满足L2+车道级导航辅助驾驶的规模化应用。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/GGAI_AI/article/details/121806244