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中国北斗系统27日开始提供全球服务,自动驾驶将迎来更精准定位

2018-12-28 11:41
智车科技IV
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北斗三号基本系统完成建设,于今日开始提供全球服务。标志着北斗系统服务范围由区域扩展为全球,北斗系统正式迈入全球时代。自动驾驶将迎来更精准定位。

在12月27日下午举行的新闻发布会上,中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其宣布:

北斗三号基本系统完成建设,于今日开始提供全球服务。标志着北斗系统服务范围由区域扩展为全球,北斗系统正式迈入全球时代。

北斗系统是中国自主建设、独立运行,与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统,可在全球范围,全天候、全天时,为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。

北斗与自动驾驶

毫无疑问,导航系统是自动驾驶产业的刚需。自动驾驶车辆需要根据道路状况进行快速响应,以持续、稳定地获取高精度的车辆位置定位信息。

目前在国内用的最多的是美国GPS、中国北斗、俄罗斯GLONASS三套卫星导航系统。他们可以被统称为GNSS是Global Navigation Satellite System)全球卫星导航系统。

GNSS增强型系统分为两种类型,一类是利用地球静止或同步卫星建立的星基增强系统(SBAS);例如美国的广域增强系统。另一类是路基增强系统(GBAS),例如美国的还是差分GPS(MDGPS)和局域增强系统(LAAS)以及压的路及区域增强系统(GRAS)等。根据美国国会下属的美中经济与安全审查委员会2017年的报告,目前GPS的定位精度为2.2米,不过假设辅以增强系统,精度将能够提高到厘米级别。

自动驾驶对导航定位的要求普遍是 5 厘米至 20 厘米的高精度。定位精度越高,自动驾驶的可靠性就越高。依赖导航定位并不能保证车辆在所有场景下的行驶,往往需要其他传感器的配合。一些常用的位置传感器,如IMU(陀螺仪、加速计、磁力计)、RTK等。目前选择比较多的一个是Novatel的组合导航系统,一个是北斗的组合产品。应用北斗的开发板和单独IMU组合。通常使用RTK基站的情况下其定位精度是厘米级,IMU可以保证在定位信号断开10s的情况下位置偏差在米级。

在国内,由于北斗的卫星数比较多,所以能够非常容易地接收到北斗信号,这样三套系统的运行非常好地解决了定位问题。据了解,正在运行的北斗二号系统,定位精度优于10 米,测速精度优于 0.2 米/秒,授时精度优于 50 纳秒,可以为用户提供与美国 GPS 性能相当的高质量导航定位服务。

褒贬不一的北斗导航系统

不过导航不过看定位精度,还有一个要求是稳定性,即导航系统“能否在极高的概率下,一直保持所需的高精度”。泰伯网曾报道称,有企业商认为北斗与 GPS 相比在精度方面的优势并不明显。而且,在隧道或者城市楼宇等障碍物较多的环境下,北斗导航容易出现较为严重的漂移现象,稳定性还有待提高。稳定性不高,对自动驾驶安全是很大的挑战。

不过也有人持否定的态度。他们认为,经过校准和增强服务以后,北斗和 GPS 都可以实现厘米级的高精度,在技术上完全可以满足自动驾驶的精度需求。在隧道、城市楼宇等特殊场景下出现的位置漂移,技术上称多路径效应,是卫星信号出现失真的重要原因之一。事实上,多路径效应是卫星导航的天生缺陷,任何卫星导航系统都难以解决。对于这种特殊场景,目前普遍采用的解决方案是加入惯性导航。

定位方案的不同,往往无人车的定位精度。目前,对全自动驾驶研究中,最热的方案可能是融合了GNSS、INS、LiDAR、HD Map的定位方案。在无人车定位中,GNSS 作为一个必不可少的可以提供全局参考的信息来源。单独的GNSS可以应用在一些空旷条件下的自动驾驶,比如很多农用机械,可以基于GNSS完成定位。在常规建筑物不太密集的环境下,定位精度可达到厘米级别,但是在一些高大建筑物有信号遮挡的地方,误差较大。

在导航领域,GNSS跟惯导必然是共同存在,分不开的,二者融合融合能很好地解决了隧道、高楼、桥底或者树林等遮挡环境下的高精度持续性输出,这也是为在城市使用自动驾驶卫星定位时提供的非常重要的两个辅助。将融合了GNSS+INS融合,解决了遮挡环境下的定位,如何做到稳定可靠的高输出还需要往往还需要进一步研究。GNSS需要解决既要解决在高动态下的定位稳定输出,让高速行驶成为可能,还要解决高频率定位输出的稳定性,解决高速过弯情况下可能出现的偏移。

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