随着自动驾驶产业不断发展,5G通讯、北斗应用两个方面逐渐成熟,高精定位市场迎来发展机遇。目前,自动驾驶技术不断发展,将逐渐由低阶自动驾驶(L1/L2/L2+)向高级自动驾驶(L3/L4/L5)过渡,高等级自动驾驶对定位的要求更高,因此多种定位技术融合使用成为主流。
L3/L4自动驾驶逐渐实现量产落地,推动高精定位产业发展
2020年,L3自动驾驶乘用车迎来量产,从已实现量产的自动驾驶汽车的高精度定位方案看,OEM厂商主要采用融合定位方案实现高精度定位。例如2020年上市的几款L3级车型基本都配置了GNSS、IMU、高精度地图等定位产品,如广汽的埃安系列采用高精度地图+GNSS +IMU,小鹏P7、红旗E-HS9则采用高精度地图+GNSS+RTK+IMU。高精度定位传感器(GNSS、IMU、摄像头、激光雷达、毫米波雷达等)与高精度地图融合使用可以有效提高定位精度。目前L4级自动驾驶技术也在量产乘用车上实现了降维应用,2021年上市的威马W6上搭载的AVP方案就属于在停车场场景下使用的L4级自动驾驶技术,此外长城也表示即将在WEY摩卡上搭载AVP技术。从主机厂的规划可知,AVP将会成为未来几年量产车布局的主要技术之一。
主要自动驾驶乘用车的高精定位方案

目前的L3/L4级自动驾驶技术处于发展初期,还无法应对复杂的道路环境,且法规也不允许其上路行驶,因此商业落地的场景前期主要是一些相对封闭的区域,以后逐渐拓展到开放区域。目前L3/L4商业化示范落地的主要场景包括Robotaxi、无人矿卡、港口物流、无人配送、无人小巴/公交等。目前已经落地的应用场景中,自动驾驶出租车的应用难度是比较高的。虽然还是在限定区域内运营,但道路场景主要是城市道路,路况复杂,对自动驾驶的性能要求较高,对定位精度要求与乘用车类似。
主要商用场景自动驾驶定位方案

从乘用车和商用车自动驾驶定位方案看,无论运营场景复杂程度如何,GNSS+IMU的组合导航系统是绝大部分厂商都会选择的方案。由此可见高精度组合导航产业将随自动驾驶产业的发展而快速发展。目前,自动驾驶高精度组合导航领域面临“技术”与“成本”的双重压力,进口的高精度组合导航产品性能可靠,但成本高,不具备量产使用条件,国产高精度组合导航产品成本相对可控,但产品性能有所不足,因此行业急需性价比高且性能优异的高精度组合导航产品。国内厂商为了控制成本,在产品性能达标的前提下,会更愿意选择性价比高的国产产品。例如初创企业希迪智驾,成立4年就在自动驾驶领域取得了不俗的成绩,参与长沙自动驾驶示范区建设,实现车规级、可量产智能重卡开放道路高速场景自动驾驶,L3级自动驾驶公交于开放式道路投入运营,2021年希迪智驾又实现了智能清扫的前装量产。希迪智驾的无人扫地车正是选用了国内供应商北云科技的组合导航定位系统X1,经希迪智驾实测,X1性能优异,可媲美国外十多万的产品,完全能满足自动驾驶要求,而是使得系统的集成成本大幅下降。此外希迪智驾的自动驾驶重卡也采用了北云科技的组合导航产品。

X1-高精度组合导航系统是北云科技在2019年推出的,内置GNSS高精度接收机和IMU惯性传感器,利用IMU信息辅助RTK模糊度解算与基带信号跟踪,并针对车载应用进行了优化设计,能够有效的应对卫星信号干扰、遮挡等苛刻环境,为智能汽车提供稳定、连续、可信的高精度位置与姿态信息。

国产化替代加快,“降本”为L3/L4自动驾驶规模化量产做准备
北云科技推出的X1组合导航系统在自动驾驶后装市场深受欢迎,获得了“WGDC2021年度最佳口碑产品奖”,2021年6月又趁势推出全新的X2 车规级组合导航单元,主要面对量产客户。车规级组合导航定位单元X2内置GNSS高精度定位定向板卡和战术级IMU,车规级设计,安全等级ASIL B级。

车规级组合导航定位单元X2采用深耦合组合导航技术,将IMU与RTK解算、观测量预处理深度融合,能够提供实时高精度的位置、速度和姿态等导航参数。深耦合算法在紧耦合算法的基础上,利用IMU原始数据辅助GNSS信号捕获跟踪,通过IMU准确的相对多普勒变化信息辅助载波跟踪环路,提高恶劣环境下多普勒估计准确度,从而提高恶劣环境下载波相位、伪距等观测量的精度和连续性,减少观测量中断和跳变,从而有效提高组合导航精度和可靠性。另外,利用深耦合算法还可以有效检测出欺骗信号,保护组合导航设备不受干扰。

经过场景对比测试可知,X2可在城市峡谷、隧道、高架桥、高架辅道等GNSS信号中断/减弱,浓雾雨雪沙尘恶劣天气以及堵车、霓虹灯夜市、车道线磨损、开阔无特征点路段等恶劣场景下,输出100Hz以上的绝对厘米级位置信息,能够弥补激光雷达、摄像头等传感器在这些恶劣场景中的不足。还可融合里程计等,进一步提高组合定位精度和稳定性。北云科技的组合导航单元采用自研的RTK定位芯片,虽然官方尚未对外公布产品价格,但从北云以往的产品定价看,如在2020年推出的组合导航板卡价格远远低于国外同类产品价格,因此可以预计X2的价格与国外同类产品相比也具有较大的优势,更有利于推动各大整车厂和自动驾驶企业的量产化进程。
除了已经推出的车规级组合导航单元X2,北云科技还即将推出车规级组合导航定位模块M1,车规级设计,满足ISO26262、ASPICE、AECQ认证,通过了德国莱茵IATF16949认证。M1基于北云自研GNSS芯片Elsa设计,集成车规级IMU,将原有大体积组合导航整机的强大功能融合在30x40mm的超小尺寸内。

M1采用了北云新一代REAL定位引擎,支持双天线RTK定位定向,支持全系统、全频点、单/双天线信号接收和RTK解算。采用北云深耦合组合导航算法,可降低IMU等级要求,在较低的成本下,达到数万元组合导航产品的性能表现。在城市峡谷等卫星信号遮挡及信号干扰等恶劣环境下,定位精度和稳定性表现相较松/紧耦合可提升4-5倍。轻小型高集成度的单面表贴封装,减少线束使用,可靠性更高。能够为载体提供实时、连续、可靠的高精度位置、航向、速度和时间等信息。
湖南北云科技有限公司专注于研发高精度卫星导航核心部件,形成以芯片与算法为核心的高精度板卡、高精度接收机和组合导航系统等系列产品,为智能汽车、自动驾驶、驾考驾培、机器人、精准农业、工程机械、轨道交通等领域提供高精度定位与导航,产品已出口至全球近30个国家。自研的基带芯片、射频芯片、组合板卡等产品使得北云科技可以有效控制生产成本,进而接连推出高性价比组合导航产品,抢占高精定位市场份额。
自研专用高精定位芯片 | Alita GNSS高精度基带芯片 | 芯片尺寸12*12mm²,功耗优于0.8w。集成多传感器融合接口,信号同步精度20ns,可与激光雷达、惯导、摄像头等其他传感器精确同步。
| 
|
Ripley GNSS高精度射频芯片
| 三通道高精度宽带GNSS射频接收芯片,每个通道集成射频前端、中频滤波、自动增益控制和模数转换,芯片尺寸7*7mm²,功耗优于0.2w。
| 
|
ELSA GNSS高精度SOC芯片 | 基于SIP封装技术的射频基带一体化芯片,集成Alita基带芯片、Ripley射频芯片以及DDR和flash。芯片尺寸17*17mm²,功耗优于1.35w。
| 
|
高精定位模块 | C1高精度定位定向板卡 | 基于北云科技自研GNSS芯片,支持全系统全频点卫星信号,结合新一代RTK算法架构,进一步优化动态条件下定位定向稳定性。C1尺寸46mmx71mm,功耗1.3w-1.8w。
| 
|
组合导航定位产品 | A1 深耦合组合导航板卡 | 尺寸63mmx79mm,由自研高精度板卡和战术级IMU组成,以深耦合方式结合GNSS与INS系统,能在卫星信号遮挡失锁等复杂城市环境中,为载体提供稳定可靠的高精度定位、姿态和时间信息。
| 
|
X1 深耦合组合导航系统 | 尺寸114x116mm,在卫星信号丢失或受到干扰等苛刻环境下,依然能够保持可靠、稳定的定位性能。支持多种接口,可与其他传感器(如LIDAR、SLAM等)协同工作。
| 
|
X2 车规级组合导航单元 | 尺寸40x30mm,由北云科技自研的RTK 高精度定位定向板卡平台和战术级IMU组成,以深耦合方式结合GNSS和INS系统。
| 
|
M1组合导航定位模块 | 基于北云自研GNSS芯片Elsa设计,集成车规级IMU,将原有大体积组合导航整机的强大功能融合在30x40mm的超小尺寸内。
| 
|
北云科技的研发团队源自北斗卫星导航系统建设主力,团队在高精度卫星定位、多源融合定位等领域拥有深厚的技术积累和卓越的创新能力,已获得2项集成电路布图设计登记证书及三十多项国家发明专利。公司积极开展产学研合作,与中南大学、湖南大学等“院校”联合成立了研究生培养基地和实习教学基地。
北云科技导入了ISO26262、ASPICE、AECQ认证,基于自研芯片的高精度组合导航定位产品已通过了德国莱茵IATF16949认证、CE认证、FCC认证、RoHS认证和SGS全方面的测试认证等。并投资建设了全自动化生产线,产能可达到20万套/条/年,整体产能可快速扩充至300万套/年。
