UWB高精度定位在自動駕駛中的應用前景

2020-10-27 17:00:37

自動駕駛的實現高度依賴環境感知、控制執行、高精度定位、路徑規劃等方面的核心技術。其中通過環境感知,實時準確地識別出車輛行駛路徑周邊對其安全行駛可能存在隱患的物體,為車輛的控制執行提供可靠資訊源;通過高精度地圖及高精度定位技術實現車輛位置的實時定位,並通過巨量資料演演算法為車輛行駛提供路徑規劃與排程。
在一些細分領域,自動駕駛卻可以率先實現落地,例如固定路線低速行駛的環衛車、港口的集裝箱貨車、封閉小區的物流車、室內停車庫,以及園區的接駁車等場景。而自動駕駛大規模落地在車輛定位方面仍存在較大挑戰:
高速行駛狀態下,GPS/GNSS資料時延高。室外高速移動可以依靠GPS/GNSS定位,一些區域靠RTK精準定位。移動站通過對所採集到的衛星資料和接收到的資料鏈進行實時載波相位差分處理(歷時不足一秒),得出釐米級的定位結果。車輛速到達到120KM/H後,每秒移動33米,100MS為3.3米,加之GPS的資料傳輸時延較高,需要DSRC/V-2X等技術車路協同,才能支援滿足自動駕駛安全需要。
大型室內或準室內場地遮擋嚴重,存在GPS/GNSS訊號盲區。在立交橋、涵洞、隧道、林蔭道、地下停車場、樓宇間等場景下,由於無法收到GPS/GNSS訊號,且現在某些場景,如立交橋需要定位區分上下層,現有技術難以滿足這樣的精度要求,無法對車輛定位,需要其他方式的定位手段,尤其是需要無盲區定位,確保車輛平滑穩定的自動行駛。
自動駕駛依賴高精度地圖技術、差分GPS技術和慣性導航來實現釐米級定位,可滿足室外的需求。但GPS/GNSS存在高速行駛訊號時延和訊號遮擋問題,同時慣性導航長時間內又會存在較大的累計誤差,成為自動駕駛高精度定位的瓶頸。正因如此,超寬頻UWB定位技術進入了人們的視野,成為彌補GPS和慣性導航在複雜環境及室內無法定位的不足,保證自動駕駛室內外一體化的高精度定位技術首選。
通過採用UWB定位以作為一種觀測手段,並輔助鐳射雷達評估行駛過程中位置和姿態,實現自動駕駛實際執行的可靠性。在UWB定位系統的佈設中,基站採用無需聯網離線供電安裝,通過標籤直接解算相對座標(轉換為WSG84座標)提供給ECU,可與GPS訊號無縫融合,作為自動駕駛「室內GPS」的可靠位置資料來源。
通過產品架構創新、融合演演算法等實現了UWB定位技術在自動駕駛領域的可用性:

  1. 廣播式發射,分散式解算;
  2. 定位系統無容量限制;
  3. 定位響應時延大大縮短;
  4. 拓撲結構等同GPS/GNSS;
  5. 實現UWB定位與GPS/GNSS定位無盲區的切換;
  6. 車輛定位精度達到釐米級;
  7. 可開發位置巨量資料雲平臺,實現定位資料實時上雲;
  8. 定位基站全無線同步連線。
    若要實現UWB定位技術在自動駕駛領域的大規模落地應用,前提是需要進行定位基站等基礎設施的建設,建設成本可觀。而「新基建」則成為UWB定位基站大量佈設的良好契機,UWB定位技術可有效地針對5G小基站進行訊號補盲,同時智慧燈杆作為智慧城市新型公共基礎設施,在全國各地開始快速落地,成為定位基站搭載的絕佳載體,這均為UWB定位技術在自動駕駛領域的市場開拓提供的機會。