中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

佐思汽车研究 发表于 2018-07-16 08:38:53 收藏 已收藏
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中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

佐思汽车研究 发表于 2018-07-16 08:38:53

2018年6月21-22日,由布谷鸟科技、佐智汽车主办,艾拉比智能、ADI亚德诺半导体、索喜科技赞助支持的“2018第二届智能座舱与智能驾驶峰会”在深圳福田区绿景锦江酒店举办。中电昆辰董事长、电子科技大学副教授朱晓章博士在会上做了《鹰眼超宽带空间定位—自动代客泊车的厘米级定位》的主题演讲。

中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

中电昆辰董事长、电子科技大学副教授 朱晓章博士

朱晓章:今年年底的时候,一些4S店将可以买到带有自主泊车功能的车型。多了两个字“自主”,驾驶员就不用再开车到车位前面,而只需要把车开到停车场的入口,然后车会自己去泊车。不管碰没碰,慢了还是快了,驾驶员都不用关心。当你要走的时候,用手机预约一下,车就会在路边等待,如果车在路边碰了,由主机厂负责。

我们就是为主机厂提供能自主泊车的功能,并可以量产的高精度定位传感器,名为鹰眼。技术路线上,我们用超宽带微波。

自动驾驶的标杆车型及定位传感器

说到驾驶员不动方向盘开车,永远离不开这几个自动驾驶的标杆车型。它们的车顶上都有各种各样一般买不到的复杂传感器,那么有哪些传感器呢?

中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

LiDAR-SLAM,能发出很多条线的激光,较多的有64线或128线,激光扫描周围环境产生点云图像,然后通过不断比对每次点云的差别来获得车身相对移动的位置,或者通过比对基础地图来获得厘米级的定位。

RTK-GNSS,通过抗多径功能天线的增强卫星接收机,在城市中获得厘米级的定位。一般的卫星接收机不贵,但有抗多径功能天线的卫星接收机就很贵,可能上万。

360度环视SLAM,将整个车身周围一圈的画面高清录制下来,并且一帧一帧地比对它的移动距离。

RF-Radar SLAM,包括前视77GHz毫米波雷达,侧视或后视24GHz/77GHz毫米波雷达,根据雷达的距离分辨、速度分辨等形成图像,也能做SLAM。

这些传感器的目标都是希望获得厘米级的定位,有高精的地图、高精的定位后,车才可以自动驾驶。

整套传感器大概需要15K美元左右,也就是10多万人民币,这个价格已经远超过车厂量产和4S店可承受的价格,但是这些成本只是为了获得厘米级的定位。

中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

来源:中电昆辰

鹰眼超宽带定位技术

目前我国不允许自动驾驶车辆在公共道路上进行测试,只允许在封闭场地内(或数量极少的指定道路上)测试,我们能提供很好的办法在场地内获得厘米级定位。中电昆辰的方案也已经应用到量产车型上,该车型在4月的北京车展已经发布,年底就能买到。

它是全球第一个具有人工智能自主泊车系统的量产车型,而且用户几乎感觉不到这个功能所带来的售价变化,同时它有正常的外观,和完美的场地自动驾驶功能。中电昆辰就是这套系统高精度定位的前装供应商。

中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

来源:中电昆辰

中电昆辰的工作可以降低整车传感器的成本,通过鹰眼超宽带定位技术来实现厘米级的定位,系统会很简洁,又非常实用。这样厘米级的定位将不再需要传统传感器来支持:

Lidar:可以退化为激光探测仪。

RTK-GNSS:不需要抗多径的天线,单接收机就可以,也可支持座舱仪表。

环视SLAM:只需做车道线识别。

RF-Radar:只需做前车跟踪,类似于自适应巡航,这样的传感器在第一梯队的供应商那里只需要几百块。

由中电昆辰“鹰眼”来完成厘米级定位,其他具有量产能力的传感器来完成环境感知。一些非合作目标,比如停车场有人驾驶的车、小孩、工作人员、宠物,就由传统的传感器探测,本车在停车场的高精度定位则由鹰眼完成,这样整车的传感器将会是原来价格的1/10。因为我们的方案能降低相当多的成本,所以在年底会有两三个主机厂带自主泊车系统的车型量产。

中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

来源:中电昆辰

量产及系统

我们在鲨鱼鳍里集成了自己的PCB,包括手机的4G天线、卫星接收天线,组成了为车辆提供高精度定位的量产部件。

我们还需要对停车场进行改造,就像我们买了iPhone,肯定要有3G、4G卡,有了数据流量手机才好用,大屏的优势才能发挥。完成后,车辆不仅知道自己在停车场的位置,同时还知道停车场其他自动驾驶车辆的位置。这相当于赛车游戏的小地图,你知道自己在哪儿,也知道竞争对手在哪儿,从而判断怎么超越它或者不碰到它。

测试数据

这是我们在现场的测试数据。首先是精度,下图右下角可以看到最大正差,最大的左偏是7厘米,最大的右偏是1.3厘米,加起来10厘米左右,也就是99.7%的3倍标准差。这意味着有99.7%的概率可以信任我们的定位,偏离真实的位置不会超过一个苹果那么大。

中电昆辰朱晓章:我们可以量产高精度的定位传感器

来源:中电昆辰

其他弯道以及直道我们也都做了测试,直道一共拉出去50~60米,在这么长的距离上左右方向偏离不超过3~4厘米。

这些基础的数据证明我们可完美解决地下车库的高精度定位,同时让车端的部件尽可能合理,不影响消费者的驾乘感受。

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来源:中电昆辰

中电昆辰发展经历

我们原本不是做汽车电子的,可以说是被动的加入到汽车电子洪流中。以前的客户利用我们的高精度定位技术,在场地里面做虚拟现实,多个玩家戴上头盔在场地里面打游戏、对战,无人机在室内飞行没有卫星定位,要做到高精度定位也需要我们的产品。

另外就是智慧工厂,在汽车生产线上有这样的应用,梅赛德斯奔驰在土耳其的卡车生产线用我们的设备对工人、车辆以及大型物料进行监督和跟踪。富士康用我们的产品来跟踪生产线上的手机,京东方也是我们的客户,还有在叉车的自动驾驶、港口机械的自动驾驶、监狱犯人看管等领域,都有我们传统的客户。正是因为有了在这些市场上的技术积累,我们才可以做到对停车场车辆进行高精度定位。

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来源:中电昆辰

我们进入汽车电子的时候,面对非常大的挑战。原本工业级、消费者级的产品,如何达到汽车电子这样严酷的性能指标要求,和可靠性要求?我们组建了一个20~30人的团队,花了大概半年的时间,最终使已有领域的成熟技术达到了汽车电子的要求。客户要求-40℃到85℃,我们最终做到-60℃到135℃;客户要求1377小时的寿命实验,我们做到了2000小时,而且是三组;客户要求要达到2PPM的抽验,100PM的交付,我们做到100%的出厂验收。这些使我们这家原本不做汽车电子的企业,迅速成为了这个领域的定点单供。

未来社会道路应用系统结构设计

今天在地下车库做自动驾驶,不代表未来在社会道路上也一样能铺开,因为我们的基站在地下车库进行改造,而社会道路那么多,不可能完全做改造。我们要为未来做准备。

社会道路方案FocuStar

这是目前做的社会道路方案的原形系统(见下图)。我们和三大运营商合作,在道路上的路灯、交通标识灯、广告牌等路侧设备上附加我们的信标,车辆上有接收机,把GPS卫星信号传至路侧设备,使车辆在很近的距离上与信标通信,避免了电离层、高层建筑以及雨、雪、云、雾霾这类天气对卫星信号的影响。

来源:中电昆辰

这种方案对成本很敏感,因为卫星全球只需要几十颗,但是道路的基站、信标需要成千上万,我们必须为V2X系统的建设单位留下足够的空间。这部分不能采用卫星上的原子钟,我们就用一种特别的方式来做系统结构。

UBeacon是我们超宽带信号的发射站,黄色的Coordinator是参考站,参考站测试这些固定位置的时间不像原子钟那么精确,但是位置可以测得很准。同时,所有的信标和参考站都会把信息发给车辆接收端,车辆接收这些信息之后会解释自己的位置,并可达到5厘米的精度和每秒2000次的定位,这两个指标能保证车无论在高架桥上,还是有下穿或高楼林立的CBD区域中,都可以获得厘米级的定位,并且支持百公里每小时的车速。这是我们准备在未来阶段为主机厂提供技术支持的社会道路方案。

测试结果

下图是初步的测试结果,大家可以重点关注标准差,单位是厘米,在自己的房间里、实验场进行测试,都达到了鹰眼地下车库方案相同的效果,并且兼容ECU接口协议,这意味着主机厂为现在鹰眼地下车库方案做的软件接口的编写、控车逻辑的编写,在未来升级到FocuStar方案的时候是可以平滑兼容的。

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来源:中电昆辰

最后,我们其实是一家传感器供应商,我们不控车,也不懂其他视觉传感器、卫星融合、激光雷达融合技术,我们是廉价好用的位置传感器供应商。我们和其他供应商一起,通过技术互补,提供可量产、消费者可承受、可放心使用、三四线可卖、不用经常返修的整合系统来支持主机厂。

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