自动驾驶刮起高精定位风,GPS、伽利略、北斗,谁能走进量产决赛圈?

通信资讯馆 2023-01-10
3079 字丨阅读本文需 8 分钟

2022 年 1-11 月中国市场(不含进出口)乘用车前装标配搭载 L2 级(含 L2+)辅助驾驶交付上险为 503.65 万辆,同比上年同期增长 63.88%,前装搭载率为 28.85%。

面向智能驾驶的下半场,L2 到 L2+已经成为各大汽车品牌抢夺市场的「必争之地」。从中国本土的智能驾驶行业来看,竞争白热化加剧,新一轮的行业洗牌和竞逐已经开启。

近日,百度地图正式发布以北斗卫星导航系统为核心,结合高精度地图数据的“北斗高精”一体化精准定位导航技术,升级了北斗高精车道级导航,可实时引导用户提前驶入最佳车道并提供更安全的车道级预警服务。此前,华为、高德、真我等厂商也宣布推出高精度定位服务。随着行业快速发展和智能汽车对组合导航需求的爆发式增长,一场关于定位精度的升级战已经打响。

关于定位服务,普通人最熟悉的应用莫过于导航。对于多数有车族而言,脱离导航可能寸步难行,而高度智能化的自动驾驶对定位精度提出更高要求。未来,在智慧交通、虚拟现实、机器人、工业互联、市政物联、智能穿戴等领域,时空服务需求会更大。

1、高精定位服务市场

当前,中国的北斗、美国的GPS、欧洲的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯四大卫星导航系统,都是通过无线信号进行高精度测量和定位,精度可以达到厘米级甚至毫米级。但全球四大定位导航系统都只解决了空旷地带定位问题,室内、城市峡谷和复杂工业园区等卫星遮蔽区域的广域高精度定位仍是世界难题。

由于卫星定位信号强度相对较弱、易受遮挡,难以在室内、密林等场景进行定位。现有室内定位技术如WiFi、蓝牙、超宽带等能实现局域室内高精度定位,但节点布设密度大、投入高,一个大城市需要数百万个甚至上千万个节点设备,运维难度也大,不利于向广域普适低成本推广应用,全球室内位置服务发展遇到了很大的瓶颈。

在室外,我们通过卫星信号覆盖做导航。但是人们80%以上的时间都在室内,越密集的区域,建筑空间越多、遮蔽空间越多,在一个城市往往40%至50%的区域都收不到卫星信号,这就意味着在这些空间用卫星很难满足位置服务的需求。同时,室内室外定位有空间连续性需求。不管是未来的无人机、无人车还是自动驾驶,这一系列需要位置服务的应用需要打通空间的连续性,实现室内到室外的位置服务无缝化。

在科技部支持下,我国研制了全球首个室内外无缝高精度导航位置服务平台“羲和”系统,提出了通信导航一体化的新型信号体系,制定了全球首个5G高精度定位国际标准。该技术有效节约了室内定位成本,把移动通信网变成了一张既能通信又能高精度定位的网,从而率先解决了北斗卫星导航系统“最后一公里”的难题,实现全空域、全时域的便捷定位导航和位置服务保障。

“把天上的卫星网与地面上的通信网有效融合起来,构成强大的‘天地一体’网络,就能实现信号覆盖与服务能力互补。这意味着我们在建设通信网的同时,可以让它具有跟卫星网络一样的高精度定位服务能力,满足我们的定位导航需求,特别是位置服务的商业化应用难题。”邓中亮说。

北斗和5G相互赋能可实现室内外无缝定位。比如,可以在地下停车场快速找到合适的停车位,在小区方便地找到朋友家的地址,在会议中心找到该去的会议室,在展览馆找到感兴趣的展品。从更高层面说,定位导航与位置服务可以赋能各个行业,为国家应急救援、公共安全及广域室内外导航定位服务提供重要技术基础。

中国工程院院士刘经南认为,北斗作为全球性、高精度时空基准,其高精度导航增强技术与5G移动通信网、互联网、物联网等融合,能在全球移动互联网中对流动的信息实现时空位置动态跟踪,解决工业互联网、车联网中的区域、广域或全球的智能规划、决策、协同控制难题,是智能化时代不可或缺的时空信息基础设施。

北斗与5G相互赋能对提升我国相关产业核心竞争力具有重要意义。比如,室内精准定位就是我国北斗在技术上超越GPS的关键之一。

2、精度提高到1米

近两年,在北斗系统全球组网成功的大背景下,高德地图与通信、手机、汽车领域等伙伴通力合作,进一步探索北斗系统民用方面的创新技术,高德定位系统首席专家方兴认为,“车道级导航”的上线,便是一项重量级的民用服务。

当前,车道级导航可在高德地图APP的“设置”中选择开启和关闭,从对产品体验的程度看,绝非是简单的功能升级,而是技术上的全面革新。方兴告诉《新民周刊》,其创新技术主要有车道级定位和车道级导航两个方面。相较传统的地图导航,高德车道级导航最大的不同在于:利用高清渲染技术,在屏幕上最大程度地体现真实道路场景,包括当前道路的车道数量、地面标识标线、出入口、特殊车道等;应用北斗系统亚米级的高精度定位,实现定位精度从5—10米的道路级,进化到亚米1米以内的车道级别。

“精度1米左右,就能很准确地精确到每个车道,以及所有行进的方向。”一个常见的痛点场景是,如果在高速路或者城市快速路上开车,一旦错过了某个路口(上下高架或高速),后续将增加大量路程去修正。在普通导航场景里,可能确实会提前指示用户下高速,但由于定位精度不足,无法识别车辆具体在哪条车道,因此也很难给出变道这种精确指示。而有了车道级导航以后,能够通过语音、指示箭头、道路信息标记等辅助形式,为用户提供更加精细化、同时相较普通导航完全不同的引导体验。

例如早在2020年10月,高德地图就与华为基于HUAWEI Mate 40系列手机共同发布了高德车道级导航。这也是业内首次通过智能手机为用户提供的车道级导航服务。而在2021年1月,小鹏汽车成为了全球首家搭载高德车道级导航的汽车企业。双方在技术上深入合作,将车载导航从原本的“导人”进化为“人车共导”,路线规划及引导更为精准。

3、北斗系统优势更明显

事实上,基于北斗系统近年来的建设历程,另一个广为人知的卫星导航系统“GPS”,则成为了一个重要参照物。有专家表示,自北斗3号组网成功后,无论是定位、授时、测速、测高的精度还是覆盖范围,北斗系统都不比GPS差,此前,北斗系统在许多方面确实还比不上GPS导航系统,但在组网成功后,北斗的能力优势就全面显现出来。

北斗导航系统全面组网完成后,在卫星数量和分布完整度上,北斗都更占优势。方兴告诉《新民周刊》,首先,北斗卫星越多,定位越准,即使某一个卫星有问题,其他卫星数据也可及时修正,容错能力更强,自然而然精度会提升;其次,北斗空间分布均匀,属于几何构型较为理想,卫星分布越散,其对精度影响越好。

目前,北斗与GPS最大的区别是,其在亚太区有一颗增强卫星,只在这个区域活动,也大大提升了定位精度。最后,针对高精定位有一个差分定位,由于卫星信号传达过程中会存在一些误差,会受到大气层的干扰,如果不做修正,时间与距离将测量不准。

这时,差分定位的作用就是,通过地面的一些参考站,将数据发送到手机,再根据数据来修正卫星的测量结果,从而消除误差,提高精度。因此,北斗在地图导航的应用中,也呈现出定位信号更稳定、定位质量更高、定位速率更快的特点。

据了解,高德车道级导航目前已覆盖苏州、杭州、重庆、广州、深圳、东莞、天津、成都8地的城市快速和高速路段,支持华为P40系列、P50系列、Mate 40系列、Mate X系列、nova8pro,荣耀30pro、荣耀30pro+、荣耀V40,OPPO Find N以及小米部分机型。而高德车道级导航高清版的推出,则是为了尽可能地克服当前支持高精度定位的硬件及道路数量较少的制约,支持市面上大部分主流的iPhone和安卓手机机型,让更多用户即便在定位精度有限的条件下,也能够体验到高精细的导航指引服务。

而从2021年11月2日开始,高德车道级导航高清版支持全国的高速和城市快速路,意味着高德车道级导航服务已覆盖全国用户。那么,高德车道级导航应该如何使用?其实非常简单,如果所在城市和机型目前在高德车道级导航支持之列,可升级高德地图APP至最新版,打开后点击首页中“我的”-右上角“设置”-“导航设置”,下拉页面可看见“车道级导航”,确认该选项处于开启状态(默认处于打开状态)。

在驾车导航状态下,车辆如进入支持的高速或快速路段,高德地图即会自动切换至车道级导航界面,无需其他操作。反之,如果在上述页面中没有找到“车道级导航”这个选项,则说明所在城市或手机机型尚未开通。据了解,高德车道级导航后续会不断更新数据。争取让更多用户早日体验到这一面向未来的下一代导航产品。

诚如北斗首任总师孙家栋院士所说,“北斗不仅天上要建好,关键地上要用好”。北斗作为一个国家的时空基础设施,它与千行百业间都存在着紧密的联系,在路面导航、防震抗灾、国际救援、养老健康等民用领域也将取得更多跨越性的成就。

文章来源: 汽车之心Autobit,新华网,新民周刊

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