而就在剛剛結束的WGDC 2021大會上,高精度定位核心部件研發制造商北云科技,帶著最新推出的車規級組合導航定位單元X2亮相展會。北云科技CEO向為先生在演講中提到,“智能汽車應用高精度組合導航,已經是大勢所趨”。

所謂組合導航,是指將多種系統組合在一起的綜合導航系統。而目前在智能汽車自動駕駛中,主要應用的是以高精度衛星定位和IMU(慣性導航單元)結合而成的組合導航方案。

（圖：北云科技榮獲WGDC2021年度口碑產品獎）

泰伯網對向為專訪時獲悉,高精度組合導航目前已經成為了解決汽車高精度定位問題的最優解,對于未來的智能汽車以及自動駕駛發展來說尤為重要。事實上,今年上海車展上各大廠商展出的高級別自動駕駛解決方案中,幾乎全都包含了高精度組合導航。

專為智能汽車前裝定制

作為國內最早一批深耕高精度定位領域的科技公司,北云科技于去年初推出X1組合導航系統后,在智能汽車后裝市場大受歡迎,以高性價比和高性能贏得了廣泛口碑,獲得了“WGDC2021年度最佳口碑產品獎”。北云科技乘著在后裝市場發展的強勁勢頭,順勢突圍,在今年發布了全新的車規級組合導航定位單元X2,意圖進一步推動各大整車廠和自動駕駛企業的量產化進程。

（圖：北云科技車規級深耦合組合導航定位單元X2）

據了解,X2基于GNSS/INS深耦合組合導航技術架構,可在城市峽谷、隧道、高架橋、高架輔道、濃霧雨雪沙塵惡劣天氣以及堵車、霓虹燈夜市、車道線磨損、開闊無特征點路段等惡劣場景下,輸出200Hz以上的絕對厘米級位置信息,能夠彌補激光雷達、攝像頭等傳感器在這些惡劣場景中的不足。還可融合里程計等,進一步提高組合定位精度和穩定性。

與此同時,X2增加了更豐富的接口,不但能夠支持車載以太網、GPTP(精確時鐘協議),針對N-RTK服務覆蓋不佳的區域以及海外用戶,增加了L波段信號接收以及PPP/PPP-RTK功能,以及RTK/PPP模式的無縫切換,在沒有移動信號的環境下,仍然能夠通過星基增強信號提供高精度定位。

（圖：X2深耦合組合導航系統架構）

向為告訴泰伯網,由于X2針對的主要是量產客戶,所以單臺產品的價格將會有大幅下降。至于價格究竟能夠下探到什么程度,向為并未明說。X2的官方宣傳語中寫的是:“RTK的價格、專業級組合導航的性能”,從中可以窺探一二。

專業級組合導航性能比肩國際水平

目前在全球組合導航產品領域,經過了近些年的你追我趕,國內和國外廠家在RTK算法部分已經比較接近了,沒有太大差異。現在,大家都在比拼集成度和組合導航算法。

Trimble、Novatel和國內的北云科技等做衛星定位起家的廠家,都是基于自家RTK芯片做出的組合導航產品,所以在集成度方面更有優勢。北云科技的新品X2車規級組合導航產品,便是基于北云科技自研的RTK芯片,通過單板卡的設計實現衛星定位與IMU的底層融合,使得X2的整體大小做到了跟一張身份證大小近似。

從更深的底層算法層面來看,當下的組合導航算法分為松耦合、緊耦合及深耦合三種,算法實現難度依次遞增。

松耦合采用的是RTK定位結果+IMU原始數據來實現融合,在隧道、地下車庫等完全無衛星信號的場景下與緊耦合、深耦合相當,但在有衛星信號但是信號被遮擋的場景下,如城市峽谷等,定位效果不如緊耦合、深耦合。

而緊耦合采用RTK定位結果+GNSS的原始數據+IMU原始數據。可以有效利用信號遮擋環境下的衛星觀測數據,提升定位效果。緊耦合算法的實現需要廠家同時具備RTK定位算法和組合導航算法兩種研發能力。

然而緊耦合算法在GNSS原始數據質量較差時,仍然無法達到最佳效果。實際上,在林蔭、樓宇遮擋等惡劣環境下,GNSS容易出現頻繁失鎖、觀測量跳變等異常現象,容易引發定位異常。深耦合組合導航算法可以有效解決這個問題。

深耦合算法在緊耦合算法的基礎上,利用IMU原始數據輔助GNSS信號捕獲跟蹤,通過IMU準確的相對多普勒變化信息輔助載波跟蹤環路,提高惡劣環境下多普勒估計準確度,從而提高惡劣環境下載波相位、偽距等觀測量的精度和連續性,減少觀測量中斷和跳變,從而有效提高組合導航精度和可靠性。另外,利用深耦合算法還可以有效檢測出欺騙信號,保護組合導航設備不受干擾。

深耦合算法實現上最難,在城市峽谷中的定位效果也是最好。深耦合算法的實現,除了需要具備緊耦合算法研發能力外,還需要具備GNSS射頻和基帶接收能力,目前只有自研RTK芯片的公司可以做。北云科技的車規級組合導航單元X2,便是基于自己的RTK定位芯片,又融入深耦合組合導航算法的這樣一款產品,實測結果顯示,深耦合相較普通的松耦合定位精度可提升3～7倍,較緊耦合定位精度可提升2～5倍。

而在行業內,目前只有極少數擁有自研RTK芯片的公司掌握此項技術,大多數組合導航廠商以松耦合技術為主。

深耦合實測優勢

此路段,固定解比例為15.18%,可用星數不小于兩顆比例為76.34%,松耦合主要使用固定解,深耦合可以使用可用星數大于2顆的數據。

實測顯示在高架環島等惡劣環境下,深耦合定位相較于松耦合定位,誤差減小3-7倍。

成本下探至可前裝量產階段

在專訪中向為認為,組合導航在智能汽車領域大有可為,而要想大規模切入智能汽車市場,組合導航還需要進一步的降低成本。而降低成本的方式目前主要有三個:一是關鍵芯片與器件自主研發,掌握BOM成本優勢;二是自動化生產,提升工藝質量擴大單位人時產能;三是規模上量,分攤研發成本。

北云科技已擁有兩款自主研發并批產應用的高精度定位芯片,取得了兩項集成電路布圖設計登記證書及30多項國家發明專利。

從蘋果采用自研芯片比采購intel芯片成本降低四分之三可以看出,掌握關鍵芯片和器件的自主研發對于成本控制來說至關重要。與此同時,北云科技下一代集成度更高的組合導航芯片即將量產,將進一步提高性能,降低成本。

其次,北云科技導入了ISO26262、ASPICE、AECQ認證,基于自研芯片的高精度組合導航定位產品已通過了德國萊茵IATF16949車規級認證、CE認證、FCC認證、RoHS認證和德國SGS全方面的測試認證等。并投入重金打造全自動化生產線,產能可達到20萬套/條/年,并能在3個月將產能快速擴充到300萬套/年。全自動化生產可有效提升產品工藝和質量,擴大單位人時產能,人工成本大幅降低。

最后,北云推出的車規級組合導航定位單元X2,正在逐步擴大北云科技在智能汽車前裝市場的份額。目前正在導入多家知名車廠和自動駕駛公司的量產車型。有望在短期內形成規模上量、成本降低的正向循環。

國產組合導航廠商競爭力日趨強大

據了解,北云科技于2018年與駕考龍頭多倫科技簽署戰略合作協議,全面替換國外同類產品。目前在全國30余個省市400多個城市的上千個駕考場地中,每天有數萬臺北云產品運行在全國各地,為各個城市的駕考系統提供可信的厘米級定位。北云科技以此在車載駕考領域形成了歷經數個冬夏的,橫跨大江南北的,十萬量級的大規模驗證,針對車載應用場景進行了大量工程優化,擁有大量實測數據訓練算法。

截至2021年5月,北云科技的產品已出口至全球30多個國家。其中,在智能汽車后裝市場的組合導航出貨量已經超過1萬套,主要應用在了自動駕駛測試車、無人掃地車、自動駕駛重卡等車型上。

不得不承認,北云科技在高精度定位、多源融合定位等領域已擁有了較深厚的技術積累與不凡的創新能力。北云科技通過對關鍵芯片和器件的自主研發,以及大規模的測試與應用,逐步建立起了獨樹一幟的技術優勢、成本優勢與應用優勢。

基于北云科技多年以來的技術積累和市場探索,組合導航似乎已經來到了市場爆發的前夜。泰伯網有理由相信,在市場需求快速驅動和國內大循環的大背景下,國產車規級高精度組合導航產品將迎來需求爆發,而北云科技也必將在這其中扮演著非常重要的角色。