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汽车卫星定位(高精度卫星定位成本痛点)

多年来,卫星定位已经非常流行,有低成本的解决方案和高精度的定位解决方案。但是现在,在汽车方向,有一个很痛苦的问题:如何在实现高精度的同时降低成本。

在2019(第九届),高工,智能汽车开发者大会(北京站)上,博盛尚CEO申研表示,,我们创造了一种新的RAC(实时阵列校准)高精度卫星定位技术,仅使用普通民用单频信号就可以达到亚米和分米的定位精度。

该技术(RAC)的应用使高精度卫星定位摆脱了对地基增强网的依赖,大大降低了成本,促进了高精度卫星定位的大规模推广应用。

高精度定位拼图

卫星定位的信号源来自千里之外的太空。

我们知道GPS误差有很多因素,比如卫星轨道上信号源的误差,信号穿透电离层引起的偏差,树木和建筑物穿过地面的遮挡和反射,这些都是定位偏差的来源。

到达终端后,接收机终端有内部环境噪声和接收机自身电路造成的偏差,所以一般定位精度只有十米左右。

智能汽车开发者当前面临高精度定位的迷局:绝对定位精度是不是真的需要厘米级?还是说厘米级是相对定位精度。另外,定位精度,还包括动态和静态两种不同的定义标准。

与普通测绘中的不同要求相比,汽车定位还包括车辆行驶方向和车道方向。例如,严格区分当前汽车在哪个车道可能特别重要。如果只是在行驶方向,一些绝对定位误差在两三米的应用场景是可以接受的,因为车上还有其他相对定位的传感器。

卫星定位精度是智能汽车的一个新课题。

有很多的卫星定位系统的星座、频率信号资源是可以用的,但是也确实混淆了一些概念,比如所谓的厘米级,市场上甚至有宣传过的 30个厘米定位精度的定位手机,就是能够达到厘米级定位的手机,采用双频、多频之类的,但是实际的效果又怎么样?还是混淆了很多的概念。

传统上必须使用RTK (Difference)来实现高精度卫星定位,但RTK能否等同于厘米级也是一个复杂的问题。

比如无人机也用RTK,车辆也用。都说有厘米定位精度,但是天线不一样,这个还是有很大区别的。你拿到的不同产品都是RTK,产品手册都说是厘米级定位。为什么不同厂家的方案价格从几千元到几十万不等?智能车开发者需要了解和思考的因素很多。

RTK并不等于厘米级,在智能汽车这样一个场景下,现有的资源下应该信赖和使用到什么级别的高精度定位。申研认为是四个方面,就是精度、成本、使用范围、可用性。

RTK本身的应用场景是固定基站和移动终端,在RTK覆盖信号范围内的开放区域可以非常成熟,达到分米级甚至静态厘米级的精度。

就这种场景而言,汽车的应用场景是不够的,因为汽车要到处行驶,单个基站改成N个地面参考站。不需要在站与站之间添加站,还需要将它们连接成网络,并且需要数据中心来统一广播校正值和高精度校正数据。这就是地基加固网络模型。

这种模式(RTK)需要依赖运营、建设,是一个巨大、长期的投入,当然现在形成了一个商业模式。RTK地基增强模式在智能汽车领域有八大痛点问题:

第一,用户购买终端硬件比较贵。差分技术和元器件过去应用于测绘行业,硬件成本高。

第二,用户需要支付服务费来获得差分校正数据,这笔钱应该交给地面增强网络运营商。

第三,用户终端和增强系统之间的数据传输需要支付通信流量费,这笔钱应该交给3G/4G运营商。

第四,数据安全问题,陆基增强型网络是双向数据,用户位置数据会由运营商免费自动获取。

第五,使用范围有限:仅在劣质变电站覆盖区域,目前保障可用信号的范围其实非常有限。

第六,由于技术的复杂性,维权很难获得法律证据。事故发生后,卫星网络、地基增强网络、3G/4G运营商、终端设备供应商之间的责任难以区分和划分。

第七,我们还没有看到基于RTK差分技术的卫星定位芯片的量产。

第八,差分(RTK)技术可以实现的厘米级绝对定位源于测绘应用场景,只能在特定环境下获得(如

真的来说,免费信号也

是在L1(或B1)的频段上,在这个频段上信号是免费的,这些元器件也是最为廉价的。目前来讲,RAC在开阔地区和一般城市环境,动态的情况下实现20-60厘米的精度。

RAC能不能实现厘米级的定位?

我们这个测试视频里,对于地上的方砖(25×25厘米),RAC定位接收机用测试软件画出来也是(25×25厘米)这个方块,所以认为RAC也能够实现厘米级的定位,但是只是自己跟自己比,就是相对定位可以达到厘米级。

但是,我们对外宣传的时候还是不敢妄称厘米级,因为在天台和空旷环境上能达到,但在树木下或者是城市环境内的话就难以保证达到这种厘米级精度。

通常来讲,要进行比对,就是用贵的专业的测绘级的RTK跟RAC进行比对,测试证明RAC能够满足车道级定位,并且表现出明显优于RTK的鲁棒性。

从全球的应用上来讲,在北京生产,可能把车卖到非洲,或者是卖到美国、欧洲,在这儿是分米级的、车道级的,到了全球任何地方都是车道级,和当地网络没有关系,在韩国首尔,美国等地的测试,都可以证实。

比如,在露天停车场这样的一个场景下,能够达到分米级的定位精度。也有第三方拿了设备做独立的评测,对这个而且是用统计学的方法,在不同的城市环境下做了一个统计的分析。

RAC卫星定位技术能够解决痛点问题:

第一,用户购买终端硬件价格低廉,BOM硬件成本低廉。

第二,无需差分修正数据支持。

第三,用户无需缴通讯流量费用于用户端与增强系统间的数据传输。

第四,数据保密问题,只为用户自己(车厂)所有。

第五,使用范围全球可用。

第六,产品质量责任清晰,由我方承担。

第七,采用成熟量产的车规级器件和工艺,符合汽车使用习惯,能够通过汽车前装车规级检测。

第八,RAC技术所能实现的厘米级相对动态定位精度(自己和自己比),超过RTK;和20-60厘米绝对动态定位精度(和RTK比,以RTK为基准)与RTK动态实际精度接近。在城市环境、树木遮挡、高架桥下、RAC动态定位稳定性鲁棒性比RTK好。

低成本RAC定位技术才是务实的标配

综上所述,RAC定位技术优势:高精度低成本、无地理范围局限性,全球可用。

现在RAC的落地情况,像车载监控类、机器人等等,都有量产的出货。在智能汽车包括无人驾驶和机器人等等这些方向,从L2到L4,从高速公路的应用到园区里面的低速小车,都有成功标配的案例。

RAC的应用场景,目前来讲是确保能够实现车道级的应用,智能驾驶定位精度有相对与绝对之分,激光雷达等传感器可以实现厘米级的相对定位精度,结合高精地图使用,并不需要GNSS必须提供厘米级的绝对定位精度。

但10米级的GNSS定位精度又肯定不够用。这个时候就需要RAC的绝对定位,实际上就是去区分一个车的前后左右的问题。

所以低成本RAC技术实现的亚米/分米级的绝对定位精度才是务实的标配。它足够车道规划、V2X、地图更新等场景应用且不可或缺。

当然,实际上RAC和RTK并不矛盾,是可以连一下固定基准站、校准一下,然后你就可以甩掉基准值随便用,当然我现在来看好像是不太需要。

RAC也能利用基准站校准,但是目前研判市场不需要。我们很多客户在预研演示阶段用RTK,进入量产阶段转而采用RAC。

申研表示,用单点定位做到这种定位的精度,经过很多客户验证了之后认为在智能汽车的大部分场景下可行。

现在行业内有一种趋势,由于高精度地图、激光雷达、视觉还有决策算法这些在不断改进,实际上对卫星定位精度的要求在务实、在弱化,并不是要求你一定要定到10厘米、20厘米以下

很多的开发者现在正在向务实转变,知道RTK也实现不了。量产的时候可能对卫星定位精度的要求也就1米左右,但一定要求是低成本,全球可用。剩下的事是高精度地图、激光雷达等这些传感器去做厘米级的相对定位。

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