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高精度GNSS是自动驾驶的核心传感器之一

发布日期:2020-10-09 05:09

  地图与定位工作组协办的“2020 第二届自动驾驶地图与定位大会”隆重召开。本次会议主要聚焦高精地图、高精度定位等自动驾驶关键技术,共探产业未来发展之路。下面是天宝公司中国区自动驾驶总监尹飞涛在本次论坛上的发言。

  今天我的演讲分为三个部分,第一部分是回顾,因为今年3月份盖世汽车邀请我参加了一个论坛,我做了45分钟的分享,引起了很大的的共鸣,得到了很多的反馈,我想今天借几分钟的时间做一个快速的回顾。第二部分是趋势,就是过去这半年我们行业发生了什么,技术、产品、客户有哪些变化,跟大家做一个汇报。最后一部分是快速的总结。

  接下来的PPT是我3月份分享的PPT,今天我把它拿出来重申一下,我们做自动驾驶汽车的时候有很多的传感器,有毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头,我们随便搜索一下就会发现,基本上没有GNSS高精度定位做传感器,我的表情就是这样的,觉得不对吧?那我们就摆事实,讲道理,把传感器的优缺点都拿出来,没有道理GNSS不是一个自动驾驶的核心传感器,从任何角度来看它都是必需的,你几乎不可能在任何一辆自动驾驶车上找到没有GNSS的,是不是?

  我说高精度GNSS是自动驾驶的核心传感器之一,还是比较谦虚的,它的价值我就不念了,都在这个图上面。我想分享做完自己演讲之后的一些小故事,演讲完当天大概有几十个人要加我的微信,我当时是挺高兴的,我想客户都这么主动了,我也不能太矜持,对不对?都通过了,让我很意外的是加我微信的一大部分都是友商、同行和GNSS初创公司,他们上来的台词都基本上是一样的,说Tony老师,您说得太好了,我有很大的共鸣,我做这个行业几年了,你让我对这个行业的前景更加看好了。下次你来我的城市一定要告诉我,我请你吃饭,这些朋友分布在上海、北京、长沙、武汉、深圳。本来我是想带点货的,想不到给行业代言了,不过得到大家的认可也是很开心的。

  说完这些,那么我想分享一些新的东西,先聊一聊高精度的地图采集。先上一道硬菜,为什么说它是硬菜呢?它有两个特点,这是我们天宝的MX9移动测量解决方案,说它是硬菜,第一个硬是它的硬件配置非常硬,用了Applanix最高精度的组合导航设备AP60,用了两个Riegl的高精度激光雷达,还有前后摄像头等等,总共35kg,可以非常方便地安装在车顶。

  它的第二硬在于它的价格,我一直再想怎么能把它的价格说得亲民,便宜一点,那我就这么说吧,这一台高效率、高质量移动测量设备,它的价格才不到1百万美元。听上去会便宜一点?但是为什么要这么贵呢?很简单,因为你需要高精度高质量的数据,为什么需要?是因为重采率,重采率代表什么?是你要回去重新采集的比例,这不光代表了外业工作量的增加,你的油费和人员工作量,还有内业工作量的增加,所以在选择设备的时候别光看着你的设备要便宜,你要考虑整个生产周期、数据处理流畅,别光考虑外业,还得考虑内业。综合来看选择一个高质量的仪器设备还是值得投资的。

  那可能有朋友会问,不到1百万美元,你这里有没有稍微便宜的或者说符合我预算需求的解决方案?这里我要隆重向大家推出我们的合作伙伴北京里尔诺公司,他们有能力根据您的预算、精度需求帮助您来配置一台符合您要求的高精度地图采集设备,为什么他们有这个能力?因为他们是我们中国区的代理商,他们有多年为高精度地图头部企业提供咨询、集成服务的经验,以及他们对于各种传感器有非常深厚的知识,我强烈推荐大家在会议间隙可以到对面里尔诺的展台找我们的工程师进行咨询,这里有很多的专业知识,车辆结构、电气设计、时间同步、传感器的标定、安装调试等等。你只要把点云融合之后的工作自己做,前面的工作全部可以交给我们的合作伙伴。

  当然这些核心的零部件是基于天宝的高精度组合导航设备,根据您的需求和预算我们推荐不同档次的产品。除了高精度地图我们还提供增值的设备,帮助你来检测你要发布的L2或者L2+的系统,除此以外我们还提供自动驾驶的定位和导航。

  在座也有一些OEM车厂,那我多说一句,从去年开始有很多的车厂找到我们要做真值检测应用,最好的检测方法就是装一台高精度的设备来检测你的将要上车的ADAS系统有多少的精度。 我这里提醒大家几点,第一,一定要看看这个测试的目的,第二是是否易安装,第三点是数据后处理否流程顺畅,是否可以很快给你测试结果。这些设备我都欢迎到我们对面的展台上找里尔诺的小伙伴进行咨询。

  接下去我要说一下车规级量产GNSS+DR的导航模块,我们都知道要实现更高精度的自动驾驶需要两部分,第一部分是高精度的定位模块,第二部分是星基差分的服务,如果大家希望了解基于PPP技术的话,我希望大家可以到盖世的网站上搜索三月份我在“自动驾驶云论坛”上演讲,我今天主要是介绍天宝的车规级量产定位模块上面,就是我们图上蓝色的部分。

  第一个产品Bison 3 DR,是一个19毫米×19毫米的小模组,里面集合了GNSS+DR的算法,这个不能用来做ADAS系统,主要是用来做导航的,它升级了以后叫Bison 5,成为了双频的,仍然在这个模组里面进行解算,不需要借助其他的差分方式,这个也很快提供给客户交付。为了让自动驾驶的汽车获得更高的精度,我们开发了新的模组Bison MM,这个模组可以输出GNSS原始观测的数值,它的输出协议变成NMEA, RTCM的格式,提供原始数据以后输出到另一个解算CPU,把算法放进去以后直接可以得到差分后的结果,这是我们正在和客户一起测试的模组。

  为了跟客户能够更好地接收我们这个天宝RTX差分的卫星信号,我们开发了一个模组Bison L,它可以用来接收RTX数据。Bison 5系列的终极形态是Bison 5 PVT,它是把我们各部分融合进去以后做成的最强模组,这个模组是我们认为未来支持自动驾驶的一个核心模块。

  为了让客户能够更好地体验所有的Bison系列家族产品,我们推出了一个B5000测试板,这个测试版可以插上任何一个我之前说的Bison模组,它甚至可以支持其他厂商的定位GNSS模组,它在这个里面集成了一个高算力的GPU和我们所有的算法,可以集成卫星差分信号,这样你就可以得到一个非常高精度的解算结果。

  说了这么多,我想大家很关心测试的结果怎么样,对不对?我跟大家做一个简单的介绍,我们做了3个测试,两个测试是在两个礼拜之前刚刚做完的,应该是全球范围内第一次跟大家分享。 第一个测试是在郊区的高速公路,为什么呢?因为遮挡比较少,多路径效应比较少,这种相对来说是GNSS信号非常友好的环境,它测试下来的结果还是不错的,B500的测试版里面是放的bison5的MM模块,我们直接用RTX差分,纯GNSS的精度是25.5厘米,因为没有什么遮挡,所以DR基本上不介入了,融合上DR也是25.5厘米的精度。Bison3单频模组我们就没有做了。

  第二个测试是在加州101高速公路,这个高速公路的特点就是在1小时的路程里面有超过100个高架桥,平均三个30秒钟左右就会经过一个高架桥,这个环境还是比较有挑战的,我们看一下测试结果,2周前的测试,还是Bison MM的,精度还不错,RTK达到26左右,Bison5 DR还不错,我们这次测试的是用了一个Teseo V新的工程版的SDK,我们感觉这个SDK还是不错的,提供比较可靠的精度,当然我们还要继续测试。

  去年7月份的时候我们做了单频的Bison 3 DR测试,它大概在1.3米左右的精度。第三个就是到城市里面去了,看看城市峡谷多路径效应比较严重的情况下,简单跟大家分享一下,具体数字就不说了,反正这个线路跑下来轨迹还是非常清晰的。

  这是我今天跟大家介绍Bison系列车规级的模组。做一个小的总结,Bison系列是20多年来我们给汽车厂商提供的主要定位模块,它满足各种精度的需求,它有非常灵活的商业模式,哪怕你要买一个车规级的IMU我们也卖,如果你要我们提供参考设计我们也帮你提供,如果说我喜欢你里面的DR算法我们也可以提供DR算法,因为灵活的方式就是帮客户在不同预算和不同精度之间做出选择的时候有非常好的组合。

  最后一点我为什么说多年来是帮助客户成功呢?我们在跟客户谈的过程当中经常遇到一些初创公司,初创公司他们非常激进,非常有想法。他们对于汽车行业的了解真的不是特别多,我们经常帮他们普及一些基础的知识,汽车行业应该要做成什么样子,我们认为我们在汽车行业20多年的经验可以帮助到车厂客户,特别是新一代的车厂客户,能够把我们的经验交给他们,帮助他们节约时间。

  接下来我们还有一些时间,我想谈时间同步的话题,这个话题过去一年多我一直发现是一个行业普遍的痛点,但是我觉得很少有人提,这是很奇怪的事情,可能都认为AI更重要,更高的精度更重要,但其实我发现这个自动驾驶是非常庞大复杂的系统,在这个里面有非常多的参与者,如果我们不知道时间,速度是没有意义的,所以比如说在V2X的系统里面,车与车之间、车与基础设施之间都需要一个非常高精度的时间同步,对不对?

  在车本身系统里面有底盘系统、车身系统、动力系统、ADAS系统,这些也需要高精度的时间同步。我们再来看一下自动驾驶系统,随随便便一个自动驾驶系统,4个、8个摄像头,1个5个LiDar都有可能,怎么把这些数据都同步,融合做出来,都在几毫秒之间做出决定,没有一个好的时间系统是不可能实现这些任务的,大家基本上用的都是NMEA等方式,那有没有更好的方式?

  今天我想跟大家分享的就是说,我们知道过去这几年一种叫PTP的精准授时模式变得非常流行起来,每当我们跟客户介绍的时候客户说好像听说过,没有用过,但是一旦他用了以后就觉得这是未来的一个趋势,它是IEEE1588,是专门针对一个对时间敏感传感器里面需要有多个设备需要高精度时间同步做出的协议,这是一个纳米级的精准度,所有的协议通过以太网完成,为了支持自动驾驶和自动化还专门做了一个802.1AS的文件,让我们更好的应用。

  我们来举个例子,就像这张图,我们用NMEA去授时,触发4台摄像头同时曝光,然后往回传,还要给它供电,很多线,每一根线都要算手工的计算延迟,然后手工把这个延迟补偿进去。但如果你用了这个PTP协议以后呢?首先是一根线同时做触发和授时,你的供电也是这根线完成,它是纳米级的精度,可以智能的补偿,它知道这根线有多长,它预计这根线给你带来多少延迟自动给你补偿,一根线可以完成授时、控制、触发以及数据同步所有的工作,我们简单称它为是一线智能搞定,线数变得非常少,变得少了以后其实就是减少了一个系统的风险点,同时它的授时精度很高,同时它又可以很好地把你的相机保证它的同时曝光,加上时间以后回到系统里面进行很好的数据融合,然后交给AI去处理。

  天宝在这里率先支持PTP协议,同时也有越来越多的厂商开始支持。天宝有一个PTP的解决方案,我们叫GM200,它是一个蓝色的小盒子,在我们的展位上就有,欢迎大家到展位上去了解。它是全星座的,北斗也是支持的,它的精度是15纳秒的,一般我们微秒就够了,这里它有一个恒温晶振,它有一个守时的功能,有什么用呢?在24小时之内失去北斗卫星信号的时候,可以达到小于10微秒的守时能力这是什么概念?它是在自动驾驶里面非常实用的功能,如果我们GPS信号失去了,我们在高架桥和长隧道里面的话,这个时候主要依赖我们的视觉SLAM或者LiDAR SLAM,但是它需要GPS给它一个秒脉冲的时间,这个时间会飘走的,有了恒温晶振以后把这个时间守住给你提供一个非常好的精度,希望大家可以记住这一点。目前GM200好像是市面上维持之一802.1AS配置文件的设备,当然它同时也支持NTP,如果你用NTP来做授时或者希望用NMEA秒脉冲的话它们还是支持的,温度是40到85度,还是比较不错的。

  天宝一直赋能我们自动驾驶的客户,主要有几点,第一是提供高精度的定位解决方案,有硬件的、软件的、服务的,但是我们自己也经常说我们是躬身入局,我们自己有一个庞大的团队在做矿山机械、精准农业和工程机械的自动驾驶,我们认为这些是我们比较擅长的行业,我们在这些行业里面投入了大量的人力物力,我们要实现这些行业的自动化这些行业的经验反过来也帮助我们提供给客户更多的解决方案。

  我把我们的方案叫做随需定制,你可以选择我们不到1百万美元的移动采样设备,也可以选择我们特别便宜的DR算法都可以。如果您是一个农业的客户,我们可以提供您整套农业自动驾驶的解决方案,随需定制,根据您的需求来。

  在会议的最后,我给大家一些小的福利,包括不到1百万美元的移动测量车,如果大家对我刚刚介绍的产品、技术或者是集成服务感兴趣的话,欢迎大家扫描屏幕上方的二维码,留下您的联系方式,我跟我的小伙伴会尽快跟大家联系,可以了解一下PTP的授时技术。或者您对真值的设备比较感兴趣,想要体验的话,欢迎跟我们联系。另外我们快速RTX在中国暂时还没有,但是如果您在美国或者欧洲有研发机构的话,我可以提供在欧洲和美国的免费测试帐号给你,你可以了解一下星基的RTK的服务。

  最后,非常感谢大家的时间,今天是七夕,我祝愿大家在今天晚上都能:月上柳梢头,人约黄昏后,期待跟大家下次见面,谢谢!

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