淺析自動(dòng)駕駛、的高精度GNSS芯片

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）得益于5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，自動(dòng)駕駛技術(shù)得以加速普及。GNSS芯片在汽車(chē)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的滲透率也不斷提升。如今智能終端設(shè)備對(duì)定位的精度愈發(fā)嚴(yán)格，尤其是電動(dòng)汽車(chē)的自動(dòng)駕駛、工業(yè)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等應(yīng)用中，為保證設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，定位精度需要提升至“亞米級(jí)”甚至更高精度的“厘米級(jí)”。因此，更高精度的GNSS芯片，已成為未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

談到衛(wèi)星定位，很多人首先會(huì)想到的都是美國(guó)的GPS或中國(guó)的北斗，但是這兩個(gè)系統(tǒng)并不完全是GNSS系統(tǒng)，實(shí)際上，GNSS系統(tǒng)包括了北斗系統(tǒng)（BDS）、GPS、GLONASS、Galileo，通過(guò)多個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)，集合成一個(gè)更大的GNSS定位系統(tǒng)，從而提高定位精度。在實(shí)際應(yīng)用中，GNSS系統(tǒng)并不需要使用到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，只需定位設(shè)備與衛(wèi)星信號(hào)正常連接，就不會(huì)對(duì)GNSS定位產(chǎn)生影響，從而保證了汽車(chē)自動(dòng)駕駛的安全性。

u-blox ZED-F9R厘米級(jí)高精度定位模塊

u-blox是一家瑞士芯片研發(fā)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)重心主要面向于定位與授時(shí)、蜂窩通信和短程通信三個(gè)領(lǐng)域，為汽車(chē)、工業(yè)和消費(fèi)類電子提供定位和無(wú)線通信技術(shù)的解決方案。2018年，u-blox推出了F9高精度GNSS技術(shù)平臺(tái)，該平臺(tái)提供了低功耗、高精度的GNSS接收器，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域應(yīng)用中，定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)和車(chē)道導(dǎo)航定位精度，為自動(dòng)駕駛奠定了良好的基礎(chǔ)。

ZED-F9R是一款高精度的定位模塊，具有較寬的帶寬，可以同時(shí)接收多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)，及時(shí)糾正因電離層導(dǎo)致的定位錯(cuò)誤，并且具有快速TTFF功能，縮短首次定位的時(shí)間。這款高性能的定位模塊集成了用于RTK定位的慣性測(cè)量單元（IMU），以及復(fù)雜的內(nèi)置算法。算法融合了IMU數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)校正、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型和GNSS測(cè)量等，以此為終端產(chǎn)品提供高精度的定位服務(wù)。

ZED-F9R模塊是一個(gè)完整的定位解決方案，方案集成了射頻組件和3D ADR、RTCMSPARTN、UDR多種定位優(yōu)化技術(shù)，縮短了終端廠商產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間和降低了設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。3D ADR技術(shù)是通過(guò)計(jì)算定位模塊與衛(wèi)星信號(hào)中斷期間，終端設(shè)備移動(dòng)的距離、方向以及的海拔變化來(lái)確定設(shè)備的具體位置，彌補(bǔ)了衛(wèi)星信號(hào)中斷后無(wú)法定位的問(wèn)題。RTCM和SPARTN校正技術(shù)，主要是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和實(shí)時(shí)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度的定位導(dǎo)航。UDR技術(shù)和3D ADR技術(shù)有著異曲同工之處，UDR技術(shù)是通過(guò)推算慣性傳感器與衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)位置判定，據(jù)u-blox表示，該技術(shù)主要體現(xiàn)在無(wú)法接收衛(wèi)星信號(hào)或信號(hào)強(qiáng)度弱的地方，也能實(shí)現(xiàn)高精度的定位。同時(shí)，ZED-F9R模塊還加入了抗干擾和信號(hào)誘騙檢測(cè)系統(tǒng)，防止一切外界干擾，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生。

ZED-F9R模塊是一款通過(guò)汽車(chē)AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的車(chē)規(guī)級(jí)GNSS芯片，同時(shí)也可以在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用。據(jù)官網(wǎng)信息顯示，ZED-F9R模塊已被國(guó)產(chǎn)品牌小鵬的P7車(chē)型采用，應(yīng)用于小鵬的第三代XPILOT高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），用于導(dǎo)航引導(dǎo)駕駛、自動(dòng)停車(chē)和自動(dòng)駕駛等方面，提供車(chē)輛精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)行車(chē)道的自動(dòng)更改和最佳路線的快速切換等。

華大北斗HD9100高精度厘米級(jí)GNSS SOC

華大北斗是國(guó)內(nèi)唯一進(jìn)入國(guó)際GNSS芯片排名前十的芯片廠商，公司主要從事導(dǎo)航定位芯片、衛(wèi)星定位、定位算法的研發(fā)工作，主要面向汽車(chē)互聯(lián)和智能終端等領(lǐng)域。目前華大北斗的GNSS芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)的定位精度。

HD9100是一款精度為厘米級(jí)的多系統(tǒng)單頻定位的車(chē)規(guī)級(jí)芯片，該芯片支持GNSS多模衛(wèi)星信號(hào)接入，采用了全新的CYNOSURE II引擎架構(gòu)，以及高精度差分增強(qiáng)定位技術(shù)，支持單站RTK定位模式和基于CORS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK定位模式，可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景的無(wú)縫精準(zhǔn)定位。HD9100還具有TTFF功能，在冷啟動(dòng)的情況下，啟動(dòng)時(shí)間為28s，熱啟動(dòng)時(shí)間為1s，RTK初始化時(shí)間為10s，通過(guò)TTFF功能HD9100芯片啟動(dòng)時(shí)間最快縮短到了1s。

在定位精度方面，GNSS模式的定位精度為2.5m CEP，SBAS模式的定位精度為2.0m CEP，RTK模式的定位精度為2cm+1ppm（水平），RTD模式的定位精度為1m RMS。同時(shí)，在GNSS、SBAS、IPPS三種模式下，定位時(shí)間精度分別為0.1m/s CEP、0.05m/s、25ns。HD9100可在最高行駛速度為515m/s，最高海拔為18000m狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的精準(zhǔn)定位。在靈敏度方面，HD9100衛(wèi)星信號(hào)捕捉強(qiáng)度為-148dBm，信號(hào)跟蹤強(qiáng)度為-165dBm。

HD9100 GNSS定位芯片的工作電流為25mA，待機(jī)電流為7μA，采用7.0mm*7.0mm的BGA100封裝，具有低功耗、小尺寸的特點(diǎn)。

移遠(yuǎn)通信L26-DR GNSS模塊

移遠(yuǎn)通信是一家物聯(lián)網(wǎng)模組廠商，隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，移遠(yuǎn)通信的業(yè)務(wù)范圍也逐漸向各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域持續(xù)開(kāi)拓，占領(lǐng)市場(chǎng)。目前已推出多款GNSS模塊，其中有三款產(chǎn)品通過(guò)可車(chē)規(guī)級(jí)的認(rèn)證。

L26-DR GNSS模塊是一款支持GPS、GLONASS、QZSS、伽利略和北斗多個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)接收的GNSS 模塊。這款模組在GNSS的基礎(chǔ)上計(jì)入了DR技術(shù)，共有6軸傳感器，分別為3軸陀螺儀和3軸加速度傳感器，在多傳感器與GNSS 算法引擎的加持下，即使在遮擋較為嚴(yán)重、道路環(huán)境復(fù)雜的情況下，也能對(duì)GNSS進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，通過(guò)算法結(jié)合DR傳感器與最后連接衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)據(jù)，精確的推斷出實(shí)時(shí)位置。據(jù)移遠(yuǎn)通信表示，通過(guò)這種融合定位的方式，在無(wú)衛(wèi)星信號(hào)的情況下，定位精度能達(dá)到1-2米。為提升衛(wèi)星信號(hào)的接收能力，移遠(yuǎn)通信還在GNSS模塊內(nèi)部加入了低噪聲放大器，從而放大天線接收到的微弱信號(hào)，提升定位的精度。

該模塊遵循了IATF 16949： 2016 汽車(chē)行業(yè)質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于汽車(chē)的車(chē)載導(dǎo)航、車(chē)隊(duì)管理、物流追蹤等領(lǐng)域。同時(shí)，工業(yè)和消費(fèi)類電子領(lǐng)域也適用。

結(jié)語(yǔ)

隨著汽車(chē)電氣化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，將自動(dòng)駕駛推上了風(fēng)口浪尖，自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展改變了生活，同時(shí)也保證了道路運(yùn)輸?shù)母咝?，自?dòng)駕駛儼然已成為汽車(chē)發(fā)展的主要趨勢(shì)。GNSS芯片在自動(dòng)駕駛中發(fā)揮著重要的作用，為自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供了更高精度的定位，保證了行車(chē)的安全性和穩(wěn)定性，GNSS技術(shù)正逐漸成為自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的焦點(diǎn)。

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