慣性導(dǎo)航系統(tǒng)由于具有的輸出信息不間斷、不受外界干擾的獨(dú)特優(yōu)勢(shì);同時(shí)可以將多種傳感器的信息以及車身信息進(jìn)行更深層次的融合，為決策層提供精確可靠的連續(xù)的車輛位置，因而將成為自動(dòng)駕駛定位信息融合的中心。隨著智能駕駛的興起和快速發(fā)展，預(yù)計(jì)慣性傳感器在2018年的全球市場(chǎng)空間為1.6億美元，到2022年將達(dá)9億美元。為此各大廠商都在加緊部署自己的導(dǎo)航芯片或者模組。
2019年5月21日，定位及無(wú)線通信技術(shù)提供商u-blox公司在京召開發(fā)布會(huì)，宣布推出內(nèi)置慣性傳感器的u-blox ZED-F9K高精度多頻段GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))模塊。該模塊組合了最新一代GNSS接收器技術(shù)、信號(hào)處理算法和校正服務(wù)，可在數(shù)秒鐘內(nèi)將精度提升至分米級(jí)，以滿足先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛市場(chǎng)不斷發(fā)展的需求。據(jù)了解，多頻段、多星座RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))的ZED-F9K接收模塊可接收來(lái)自所有軌道GNSS星座的GNSS信號(hào)。更多的衛(wèi)星數(shù)量可以在部分遮擋的條件下提高定位性能，而增加衛(wèi)星信號(hào)的多樣性可以在信號(hào)中斷時(shí)加快收斂時(shí)間。
車輛定位所面臨的挑戰(zhàn)
如今車輛定位的標(biāo)準(zhǔn)和要求越來(lái)越嚴(yán)苛，u-blox定位產(chǎn)品中心產(chǎn)品策略部慣性導(dǎo)航產(chǎn)品經(jīng)理Alex Ngi告訴我們：隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展，我們對(duì)于GNSS系統(tǒng)的要求也會(huì)逐步升級(jí)，主要表現(xiàn)三個(gè)方面的差異：實(shí)時(shí)響應(yīng)，在自動(dòng)駕駛的應(yīng)用場(chǎng)景下我們要做到毫秒級(jí)別，這樣才會(huì)更加安全準(zhǔn)確;其次，在車道識(shí)別上，在傳統(tǒng)的地圖定位上可能只需要識(shí)別出你在哪條路上即可，但是在這些新的應(yīng)用場(chǎng)景下我們必須精確到車道;最后對(duì)于通用時(shí)標(biāo)和位置參考要更加的精確和豐富，畢竟隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，新的應(yīng)用層出不窮，這可能需要車與車之間去共享他們的時(shí)間和定位，來(lái)與其他系統(tǒng)進(jìn)行交互。
為了能滿足以上這些全新的變化，u-blox全新定位模塊應(yīng)運(yùn)而生，Alex Ngi詳細(xì)介紹了F9K的產(chǎn)品亮點(diǎn)。在高要求應(yīng)用場(chǎng)合上的F9K可以進(jìn)行精準(zhǔn)的車道定位;此外，集成到模塊中的慣性傳感器能夠持續(xù)監(jiān)控移動(dòng)車輛軌跡的變化，并在衛(wèi)星信號(hào)部分或完全受阻時(shí)(如車輛位于停車場(chǎng)、隧道、城市峽谷或林區(qū))繼續(xù)提供車道精確定位。當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)恢復(fù)時(shí)，該模塊將慣性傳感器數(shù)據(jù)與GNSS信號(hào)相結(jié)合，提供快速的收斂時(shí)間，并帶來(lái)分米級(jí)定位的高可用性。
分米級(jí)定位，助力自動(dòng)駕駛發(fā)展
F9K是如何做到分米級(jí)別的定位精度的?答案就在高精度GNSS系統(tǒng)+IMU上。Alex講到：自動(dòng)駕駛使用的定位系統(tǒng)是以高精地圖為依托，通過(guò)慣性傳感器(IMU)和全球定位系統(tǒng)(GNSS)，來(lái)定位車輛的位置。高精地圖(HD MAP)為車輛環(huán)境感知提供輔助，提供超視距路況信息，并幫助車輛進(jìn)行規(guī)劃決策;慣導(dǎo)系統(tǒng)是不依賴于外部信息、使用慣性傳感器來(lái)進(jìn)行定位的自主式導(dǎo)航系統(tǒng);全球定位系統(tǒng)是通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)定位，使用三角定位法定位地球表面或近地空間的任何地點(diǎn)的定位系統(tǒng)。
對(duì)于ADAS或者說(shuō)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，u-blox提供了非常精準(zhǔn)的定位服務(wù)的高可用性，可以通過(guò)實(shí)時(shí)更新高分辨率的高精地圖，通過(guò)更新的定位來(lái)輔助駕駛員更好的操控汽，并且通過(guò)融合了不同科技來(lái)實(shí)現(xiàn)了分米級(jí)的精準(zhǔn)定位。據(jù)Alex介紹，F(xiàn)9K主要針對(duì)汽車廠商OEM，因?yàn)樗軌蚱鹾纤麄冊(cè)诩虞dADAS之后的應(yīng)用場(chǎng)景;
并且這款產(chǎn)品也是一個(gè)交鑰匙的整體解決方案，所謂交鑰匙整體解決方案的意思就是u-blox除了生產(chǎn)出來(lái)這款芯片之外，還做好了軟件的集成，客戶只需要把它放到主板之上，并且開始讀取芯片所傳輸?shù)男盘?hào)就可以了。對(duì)于要求比較高的自動(dòng)駕駛功能，這款產(chǎn)品延遲低于10個(gè)毫秒，所以他能夠以一個(gè)非常高的更新率來(lái)支持這些服務(wù)。
除此之外，通過(guò)一些可選的通訊衛(wèi)星，起到一個(gè)輔助通訊的作用，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送到GNSS接受器。“這是為了能夠確保即便是在市郊或者農(nóng)村，遠(yuǎn)離城市的地方，我們也可以通過(guò)衛(wèi)星通訊的通道將修正服務(wù)發(fā)送到GNSS接受器端，使我們的定位更加精準(zhǔn)牢靠。”Alex解釋道。
為此，F(xiàn)9K這款產(chǎn)品有兩個(gè)頻段選項(xiàng)，采用了選項(xiàng)A的頻段之后， ZED-F9K能夠接收所有L1頻段、L2頻段的信號(hào)和部分L5頻段的信號(hào)，這也是u-blox的一個(gè)非常主要的特色，它在非常寬的頻段當(dāng)中可以接收來(lái)自所有不同GNSS星座的通訊信號(hào)。更加與眾不同的是ZED-F9K這款產(chǎn)品完全與主機(jī)資源相隔離，并不依賴于主機(jī)的運(yùn)算能力、內(nèi)存，完全是可以自主運(yùn)行，所以在相隔離的條件之下，它能夠獨(dú)立的提供定位服務(wù)。
裝有F9K的汽車在隧道中行駛，即使它和實(shí)際的車道之間有一定的誤差，但是隨著汽車在駛出隧道之后，系統(tǒng)又快速的收斂到了原先車道當(dāng)中。ZED-F9K能達(dá)到低于20厘米的精準(zhǔn)度。
對(duì)于自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，感知技術(shù)和定位技術(shù)相輔相成。提高不利環(huán)境條件下的準(zhǔn)確性、可靠性，提高算法的準(zhǔn)確性和快速性，是當(dāng)務(wù)之急?？梢钥吹?，目前越來(lái)越多的資金和人力已經(jīng)開始集中到自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)當(dāng)中。但我們能夠意識(shí)到，自動(dòng)駕駛技術(shù)目前依然面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，完全自動(dòng)駕駛在短時(shí)間內(nèi)并不會(huì)飛入尋常百姓家。
