六分科技陈志平:高精定位在自动驾驶中的作用以及解决方案(附下载)

如果说服务一定离不开站网和云服务平台,我们先看一下站网,右下角看到的是站点示意图,有热冗余备份,指的就是在线接收机和冗余接收机“双机结构”,另外还有完好性监控,首先是卫星信号,还有基准站,通信全链路完好性的监控,电信运维,因为六分股东包含了中国电信,所以可以帮助我们做好运维和支持。

9月13日,由盖世汽车主办的2021第三届自动驾驶地图与定位大会隆重召开。本次大会旨在聚集汽车地图定位行业杰出的技术专家分享自动驾驶地图定位领域最新的应用情况、现实挑战、创新理念及未来技术趋势等。下面是六分科技产品总经理陈志平在此次大会上的致辞。

六分科技陈志平:高精定位在自动驾驶中的作用以及解决方案(附下载)-第1张图片

大家好,我是陈志平。今天特别高兴,因为有幸参加这样好的会议,接下来我们直接进入内容。我今天演讲的主题是高精定位在自动驾驶中的作用以及解决方案。

我们先看一下公司介绍,2017年3月份六分还是四维图新下面一个项目组,做GNSS,2017年底小试牛刀在成都做了组网,2018年成立了公司,内部也发布了一个平台,小范围的差分服务。2019年三个主要的股东四维图新,电信和中国互联网投资基金完成了注册轮,到2019年6月份公司开始独立运营,12月份因为电信支持我们建站速度就比较快了。员工120人,都是做算法出身,研发人员比较多。2020年4月份腾讯入股,在3个月以后正式发布了商业服务,到去年年底建成2200多个CORS站。

六分的定位就是做高精度定位服务和运营以及相应解决方案的供应商。其实总体来说,做运营和解决方案供应商需要有些资源,比如说全国基站的建设,包括云端数据解算中心,再到用户端,这里面就涉及数据的交互,监控,诊断等内容。

这里总体说一下六分产品蓝图,下面是我们的基础设施,包含基准站网,云计算,传输网络,再往上是核心算法,比如说RTK,PPP-RTK,GNSS和INS的开发,当然有些还需要和合作伙伴一起来进行。基于这些站,基于这些算法,再基于支撑体系,比如说完好性监控,信息安全,功能安全,质量体系,运维保障等方面的能力构成了我们产品的图谱。左侧是从毫米级服务,亚米级服务到厘米级服务,当然车载还是更多关注厘米级服务,中间有加速定位服务,位置数据服务,右侧是终端产品,包括六分随行,比如说定位引擎,偏转插件功能安全监控的软件等。最上面是我们的应用领域,有智能驾驶,共享出行,车联网,测量测绘,IOT终端等行业应用。

基于整体的介绍和产品图谱的形成,我们逐步来看一下,差分服务,AGNSS,完好性分析,这个相当于在云端的东西给大家介绍一下。

如果说服务一定离不开站网和云服务平台,我们先看一下站网,右下角看到的是站点示意图,有热冗余备份,指的就是在线接收机和冗余接收机“双机结构”,另外还有完好性监控,首先是卫星信号,还有基准站,通信全链路完好性的监控,电信运维,因为六分股东包含了中国电信,所以可以帮助我们做好运维和支持。

再往下除了站之外就是云服务平台,这里有几个层面,首先是算法,也就是解算自研VRS算法平台,有高效的基线解算和自动组网能力。另外还有验证,测试仿真小概率出现的各类特殊场景。因为这个云服务平台直接对接用户,所以可以满足海量用户实时并发需求还支持企业级服务定制。因为不同的整车厂、不同的客户,包含用户隐私,用户数据,播发方式都有自己的特殊需求,我们都会针对这些需求做一些定制。

还有坐标系的拓展,目前我们服务的坐标系有ITRF2014,CGCS2000,WGS84一些坐标框架还有历元。与此同时,包含技术能力,多基站误差的综合处理,星座数据质量评估,成熟的虚拟参考站技术,差分服务完备性监测,ISO27001信息安全质量认证。还有运维能力,监测能力,服务能力等指标来支撑云服务平台。

这一页是当前差分服务的覆盖范围以及相应的指标,这里给大家汇报一下。左侧是当前覆盖的区域图,这个图还算是比较直观。底下这张是目前站网的设计图,截止上月底有2600多个站,厘米级服务可以覆盖高速公路98.5%,经济与人口覆盖高速网超过99%,厘米级位置服务覆盖城市主干道100%,到今年年底计划到2800多个站并且组网,这样就可以全面覆盖全国的高速公路网络。

整体来讲站点布设也是基于需求,比如说根据客户项目,我们要做到就是全覆盖服务。另外我们现在有160多个框架基准站,100多个监测基准站,这是从完好性方面的考量。目前六分布站思路是围绕自动驾驶这个出发点。

接下来简单提一下A-GNSS产品,它的基本原理就是建立长期稳定基准站网,利用无线通信网络做卫星导航等辅助信息的播发,提高卫星导航信号的搜索跟踪的性能以及速度,这样就可以减少冷启动的时间。其实整个框架还是在差分服务范畴内的,目标就是为了实现快速定位,可以缩短首次定位的时间,提升定位的精度和灵敏度。

这是产品逻辑架构,从左侧服务侧看支持SUPL协议,OpenAPI(SIXA协议),在终端侧比如说安卓或者智能座舱终端,还有车载的,我们会有相应的SDK集成进来,帮助用户集成六分A-GNSS差分服务。这个服务完好性其实是大家非常关注的,NRTK本身技术对于基准站依赖度相对还是比较高的,主要有以下几个原因。1、虚拟观测数据的生成必须有用户所在网格内主基准站观测数据。2、虚拟观测数据中的误差改正参数生成必须有不小于10s的网格内其他两个基准站数据。3、基准站数据的正确性要有保证。4、基准站与数据中心之间的网络应保证及时将基准站的数据传输到数据中心。它对站本身其实是有比较大的依赖度的。

除了站之外,对于网络也是有依赖的,这里主要是指移动网络,当前是4G,将来可能是5G。4G其实有很多改善,但是目前还是,相对来说,困扰NRTK做应用的挑战,如果5G以后可以看到时延在1毫秒以内,可靠性达到5个9,那么NRTK的完好性会进一步改善。

整个NRTK技术完好性我们从多个不同层面予以分析。卫星端,会去看卫星信号故障和电文的故障。单星完好性是比较通用的数据,我们可以通过SBAS增强信息来选择健康卫星,包括综合历史信息判断电文的正确性,这样在漏检率方面可以有效改善完好性。空间段,这里包括电离层,对流层干扰。基准站的故障原因有射频干扰、多径、接收机故障,一方面通过选站来规避射频干扰和多径问题,还可以通过载噪比筛选观测信息,通过周跳探测能力提升和数据剔除方法将数据进行更好地改善。

基站到解算中心通信,我们现在有5G,除此之外还可以通过增加数据播发频率,通过双链路方式做一些改善。解算中心的故障原因有系统故障,比如说坐标系漂移、时间漂移、云服务完好性。通过改进播发平台,提高数据从进入主控站直到改正数据播发出去各模块数据连续性保障。后面还有计算中心到用户通信,包括用户终端本身的完好性,其实跟上面原理上都类似,我们都有相应措施予以改进,从而进一步改善完好性。

再一个层面是我们的服务与用户,包括终端车辆之间的连接关系。这个对接方案是定制的,是根据用户需求不断地灵活调整的。上面是整个业务域,下面是安全域,企业平台其实掌握了拥有颁发和认证的平台。再往上其实是业务实时应用,从终端提取GNSS位置,反馈给企业平台,带一个安全认证的位置或者网格ID,再到企业平台转化成只有网格ID到六分平台做检验与加密,差分数据发布,到差分数据的生成和回传过程,这是目前整车厂和合作伙伴比较青睐的一种合作模式(平台对接方式)。

其实六分随行你可以认为是一个定位引擎,到偏转插件功能安全监控,这是软件端到端的解决方案。SDK产品是六分差分SDK的简称,它是连接六分服务与终端设备的纽带,目前有嵌入式、Android两个版本。它有一个比较简单的业务接口,整体流程大体分为初始化到鉴权启动,上传位置,获取差分,获取相应的状态,停止获取动作,资源释放以及其他回调日志等信息获取,基本上是这么一个简单的流程。

说完SDK之后,再说一下六分随行产品的组合。六分随行是智能驾驶高精定位引擎,这个引擎从上方有实时定位的服务,通过蜂窝天线会被通讯模块接收到,GNSS芯片也会跟蜂窝天线结合在一起,通过射频信号被GNSS捕获到。这个结果或者原始观测量放在六分随行模块上做定位引擎的算法。当然也有可能定位芯片做完了,也有可能做不了,但是六分随行都可以提供这种方案,定位引擎和定位解算的方案。当然我们也会结合轮速计和惯导来做输入,我们也会和合作伙伴加强一些合作。

整个位置输出都是有偏转插件,这块待会儿会简单介绍一下,它会输出整个位置信息,置信度保护等级给到智能驾驶计算平台,这个平台也会和高精地图做融合定位算法的。

这是PE架构简图,首先是数据预处理,包含卫星位置、速度、星地几何距离。在这个基础上会有误差改正部件,比如说电离层、对流层等误差,再往后是信息组合的计算部件,宽项组合、包含一些几何元素组合等等。再往后是位置速度初始化的部件,包括单点定位、测速、接收机自主完好性监控,IMU周跳探测,粗差的探测,左侧都是跟原始数据相关的处理。右侧是RTK的实现,RTK部件里面有时间同步,另外会涉及到单差和双差计算,还有做周跳,粗差的探测。再往后就是RTK滤波部件,会涉及到浮点解的计算,再往后是模糊度固定部件,包括浮点解,模糊度搜索,模糊度确认,再往后是到了精度和完好性部件。

无论如何,PE还是有些特点。1、支持多系统多频点,可以灵活配置。2、支持多星RAIM解决方案可以高效地检测出问题卫星。3、独有的卫星升降处理方案,让参考星始终是高度角最高卫星,避免了双差时引入过大误差和参考星消失引起的模糊度重搜索。4、VRS差分数据无缝切站技术,可以始终保持模糊度固定状态实现切站5、多手段周跳、粗差探测技术,确保精度输出的稳定性。6、自适应定权技术确定最优的随机模型,为后面最优解输出提供支持。7、自适应组合算法,自动根据基线长度、噪声水平等选择不同的解算组合。

刚才提到了PE和偏转插件。国家关于地理信息安全都有一些法规,地图都会加入偏转插件,要想用偏转后的地图,在终端上也必须要集成位置插件,才能让两个输出进行匹配。但是测规院提供的是不符合功能安全,一方面四维跟测规院有长期合作,另一方面我们一直在用位置偏转插件,所以我们有一个组合方案满足ASIL-B要求,这其实也解决了行业的痛点问题,另外也把自动驾驶在中国能够合规的安全地落地。设计目标是达到功能安全,Monitor遵循ASPICE开发流程和ASIL-B规范要求。

那我们如何去做呢?六分在偏转插件功能安全方面拿到了好多豪华品牌的项目在做,我们也因此摸索出来了,做功能安全监控一套整个流程,包括从概念的建立到功能的开发到软件的实现。

概念部分主要聚焦在偏转插件的特征,去做一些仿真测试和路试分析,基于SOTIF分析概念做相应的分析,主要是危害识别、看看相应触发的条件。在功能开发阶段所做的目标就是怎么样监控这个偏转插件的故障,就是覆盖前面所分析出来的安全的概念。最后一个阶段是通过V流程的匹配,比如说ASPICE-SOTIF-FuSa,聚焦偏转插件完好性风险,研究已知场景和未知场景的SOTIF去做相应的确认。

最后的时间说一下公司另外两个产品,一个是PPK,一个是PPP-RTK。PPK产品介绍,左侧一二栏有两个方面的后处理解算,一个是卫星后处理解算和卫星惯导后处理解算,它们的应用场景是不一样的。六分PPK会生成VRS数据,基于这些数据会做一些轨迹的解算,轨迹数据的生成,姿态数据的生成。VRS数据下载,就是有些客户、伙伴其实他们是有比较强的动态后处理解算能力,它只需要我们VRS数据,这也是可以的,我们也都是会完全开放出来的。

PPK产品优势,首先六分做这个东西主要还是我们在国内有2600多个站可以提供VRS数据,可以提供全天候无间断服务。另外,PPK是基于互联网的云服务,用户不需要建这个站,也不用买相应的解算软件,上传云端就可以直接解算,使用效率得到了极大的提高。它的主要优势就是全覆盖、高精度、高效率、降本增效。

再说一下NRTK与PPP-RTK的区别。技术路线有些区别,一个是基于观测空间表达,一个是状态空间表达。收敛时间NRTK相应有些优势,定位精度也略有一些优势,播发方式,PPP-RTK可以支持卫星播发。通信方式,PPP-RTK用卫星可以去做广播,而不是双向通信。差分数据,NRTK是每秒播发一次,PPP-RTK是仅有钟差需要每10秒播发一次,其他误差数据可以每分钟更新一次。带宽方面,NRTK数据用户数量线性上升,PPP-RTK采用卫星播发时,带宽恒定不变。CORS站密度,NRTK是50km,PP-RTK是150-250km。数据格式标准,NRTK是有RTCM标准,而PPP-RTK没有标准。

六分PPP-RTK在近期会有相应的产品发布,简单来说,服务区域在中国,技术方案是PPP-RTK,静态最高定位精度2.5cm,高速路定位精度10cm。收敛时间5-13秒之间,可用性99.95%。功能安全和完好性,在明年年底把ASIL-B认证做完,支持服务端,播发侧完好性监控也在全国商用后(明年6月份)计划,完好性监控的工作。支持IP播发,数据播发间隔从1s到10s到15s,定位结果输出频率有1Hz/10Hz,商用时间——今年10月份POC做完,明年6月份做全国服务推广,终端硬件适配包括ublox F9p等,还有一些高通的芯片我们都是支持的。以上是我汇报内容的全部,非常感谢大家,谢谢。

报告下载地址:面向智能驾驶的高精度定位解决方案 (lingpa.net) 

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
零帕网 » 六分科技陈志平:高精定位在自动驾驶中的作用以及解决方案(附下载)

发表评论

您需要后才能发表评论