中電昆辰朱曉章：我們可以量產(chǎn)高精度的定位傳感器

2018年6月21-22日，由布谷鳥科技、佐智汽車主辦，艾拉比智能、ADI亞德諾半導體、索喜科技贊助支持的“2018第二屆智能座艙與智能駕駛峰會”在深圳福田區(qū)綠景錦江酒店舉辦。中電昆辰董事長、電子科技大學副教授朱曉章博士在會上做了《鷹眼超寬帶空間定位—自動代客泊車的厘米級定位》的主題演講。

中電昆辰董事長、電子科技大學副教授 朱曉章博士

朱曉章：今年年底的時候，一些4S店將可以買到帶有自主泊車功能的車型。多了兩個字“自主”，駕駛員就不用再開車到車位前面，而只需要把車開到停車場的入口，然后車會自己去泊車。不管碰沒碰，慢了還是快了，駕駛員都不用關(guān)心。當你要走的時候，用手機預約一下，車就會在路邊等待，如果車在路邊碰了，由主機廠負責。

我們就是為主機廠提供能自主泊車的功能，并可以量產(chǎn)的高精度定位傳感器，名為鷹眼。技術(shù)路線上，我們用超寬帶微波。

自動駕駛的標桿車型及定位傳感器

說到駕駛員不動方向盤開車，永遠離不開這幾個自動駕駛的標桿車型。它們的車頂上都有各種各樣一般買不到的復雜傳感器，那么有哪些傳感器呢？

LiDAR-SLAM，能發(fā)出很多條線的激光，較多的有64線或128線，激光掃描周圍環(huán)境產(chǎn)生點云圖像，然后通過不斷比對每次點云的差別來獲得車身相對移動的位置，或者通過比對基礎(chǔ)地圖來獲得厘米級的定位。

RTK-GNSS，通過抗多徑功能天線的增強衛(wèi)星接收機，在城市中獲得厘米級的定位。一般的衛(wèi)星接收機不貴，但有抗多徑功能天線的衛(wèi)星接收機就很貴，可能上萬。

360度環(huán)視SLAM，將整個車身周圍一圈的畫面高清錄制下來，并且一幀一幀地比對它的移動距離。

RF-Radar SLAM，包括前視77GHz毫米波雷達，側(cè)視或后視24GHz/77GHz毫米波雷達，根據(jù)雷達的距離分辨、速度分辨等形成圖像，也能做SLAM。

這些傳感器的目標都是希望獲得厘米級的定位，有高精的地圖、高精的定位后，車才可以自動駕駛。

整套傳感器大概需要15K美元左右，也就是10多萬人民幣，這個價格已經(jīng)遠超過車廠量產(chǎn)和4S店可承受的價格，但是這些成本只是為了獲得厘米級的定位。

來源：中電昆辰

鷹眼超寬帶定位技術(shù)

目前我國不允許自動駕駛車輛在公共道路上進行測試，只允許在封閉場地內(nèi)（或數(shù)量極少的指定道路上）測試，我們能提供很好的辦法在場地內(nèi)獲得厘米級定位。中電昆辰的方案也已經(jīng)應用到量產(chǎn)車型上，該車型在4月的北京車展已經(jīng)發(fā)布，年底就能買到。

它是全球第一個具有人工智能自主泊車系統(tǒng)的量產(chǎn)車型，而且用戶幾乎感覺不到這個功能所帶來的售價變化，同時它有正常的外觀，和完美的場地自動駕駛功能。中電昆辰就是這套系統(tǒng)高精度定位的前裝供應商。

來源：中電昆辰

中電昆辰的工作可以降低整車傳感器的成本，通過鷹眼超寬帶定位技術(shù)來實現(xiàn)厘米級的定位，系統(tǒng)會很簡潔，又非常實用。這樣厘米級的定位將不再需要傳統(tǒng)傳感器來支持：

Lidar：可以退化為激光探測儀。

RTK-GNSS：不需要抗多徑的天線，單接收機就可以，也可支持座艙儀表。

環(huán)視SLAM：只需做車道線識別。

RF-Radar：只需做前車跟蹤，類似于自適應巡航，這樣的傳感器在第一梯隊的供應商那里只需要幾百塊。

由中電昆辰“鷹眼”來完成厘米級定位，其他具有量產(chǎn)能力的傳感器來完成環(huán)境感知。一些非合作目標，比如停車場有人駕駛的車、小孩、工作人員、寵物，就由傳統(tǒng)的傳感器探測，本車在停車場的高精度定位則由鷹眼完成，這樣整車的傳感器將會是原來價格的1/10。因為我們的方案能降低相當多的成本，所以在年底會有兩三個主機廠帶自主泊車系統(tǒng)的車型量產(chǎn)。

來源：中電昆辰

量產(chǎn)及系統(tǒng)

我們在鯊魚鰭里集成了自己的PCB，包括手機的4G天線、衛(wèi)星接收天線，組成了為車輛提供高精度定位的量產(chǎn)部件。

我們還需要對停車場進行改造，就像我們買了iPhone，肯定要有3G、4G卡，有了數(shù)據(jù)流量手機才好用，大屏的優(yōu)勢才能發(fā)揮。完成后，車輛不僅知道自己在停車場的位置，同時還知道停車場其他自動駕駛車輛的位置。這相當于賽車游戲的小地圖，你知道自己在哪兒，也知道競爭對手在哪兒，從而判斷怎么超越它或者不碰到它。

測試數(shù)據(jù)

這是我們在現(xiàn)場的測試數(shù)據(jù)。首先是精度，下圖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，加起來10厘米左右，也就是99.7%的3倍標準差。這意味著有99.7%的概率可以信任我們的定位，偏離真實的位置不會超過一個蘋果那么大。

來源：中電昆辰

其他彎道以及直道我們也都做了測試，直道一共拉出去50~60米，在這么長的距離上左右方向偏離不超過3~4厘米。

這些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)證明我們可完美解決地下車庫的高精度定位，同時讓車端的部件盡可能合理，不影響消費者的駕乘感受。

來源：中電昆辰

中電昆辰發(fā)展經(jīng)歷

我們原本不是做汽車電子的，可以說是被動的加入到汽車電子洪流中。以前的客戶利用我們的高精度定位技術(shù)，在場地里面做虛擬現(xiàn)實，多個玩家戴上頭盔在場地里面打游戲、對戰(zhàn)，無人機在室內(nèi)飛行沒有衛(wèi)星定位，要做到高精度定位也需要我們的產(chǎn)品。

另外就是智慧工廠，在汽車生產(chǎn)線上有這樣的應用，梅賽德斯奔馳在土耳其的卡車生產(chǎn)線用我們的設(shè)備對工人、車輛以及大型物料進行監(jiān)督和跟蹤。富士康用我們的產(chǎn)品來跟蹤生產(chǎn)線上的手機，京東方也是我們的客戶，還有在叉車的自動駕駛、港口機械的自動駕駛、監(jiān)獄犯人看管等領(lǐng)域，都有我們傳統(tǒng)的客戶。正是因為有了在這些市場上的技術(shù)積累，我們才可以做到對停車場車輛進行高精度定位。

來源：中電昆辰

我們進入汽車電子的時候，面對非常大的挑戰(zhàn)。原本工業(yè)級、消費者級的產(chǎn)品，如何達到汽車電子這樣嚴酷的性能指標要求，和可靠性要求？我們組建了一個20~30人的團隊，花了大概半年的時間，最終使已有領(lǐng)域的成熟技術(shù)達到了汽車電子的要求?？蛻粢?40℃到85℃，我們最終做到-60℃到135℃；客戶要求1377小時的壽命實驗，我們做到了2000小時，而且是三組；客戶要求要達到2PPM的抽驗，100PM的交付，我們做到100%的出廠驗收。這些使我們這家原本不做汽車電子的企業(yè)，迅速成為了這個領(lǐng)域的定點單供。

未來社會道路應用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

今天在地下車庫做自動駕駛，不代表未來在社會道路上也一樣能鋪開，因為我們的基站在地下車庫進行改造，而社會道路那么多，不可能完全做改造。我們要為未來做準備。

社會道路方案FocuStar

這是目前做的社會道路方案的原形系統(tǒng)（見下圖）。我們和三大運營商合作，在道路上的路燈、交通標識燈、廣告牌等路側(cè)設(shè)備上附加我們的信標，車輛上有接收機，把GPS衛(wèi)星信號傳至路側(cè)設(shè)備，使車輛在很近的距離上與信標通信，避免了電離層、高層建筑以及雨、雪、云、霧霾這類天氣對衛(wèi)星信號的影響。

來源：中電昆辰

這種方案對成本很敏感，因為衛(wèi)星全球只需要幾十顆，但是道路的基站、信標需要成千上萬，我們必須為V2X系統(tǒng)的建設(shè)單位留下足夠的空間。這部分不能采用衛(wèi)星上的原子鐘，我們就用一種特別的方式來做系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

UBeacon是我們超寬帶信號的發(fā)射站，黃色的Coordinator是參考站，參考站測試這些固定位置的時間不像原子鐘那么精確，但是位置可以測得很準。同時，所有的信標和參考站都會把信息發(fā)給車輛接收端，車輛接收這些信息之后會解釋自己的位置，并可達到5厘米的精度和每秒2000次的定位，這兩個指標能保證車無論在高架橋上，還是有下穿或高樓林立的CBD區(qū)域中，都可以獲得厘米級的定位，并且支持百公里每小時的車速。這是我們準備在未來階段為主機廠提供技術(shù)支持的社會道路方案。

測試結(jié)果

下圖是初步的測試結(jié)果，大家可以重點關(guān)注標準差，單位是厘米，在自己的房間里、實驗場進行測試，都達到了鷹眼地下車庫方案相同的效果，并且兼容ECU接口協(xié)議，這意味著主機廠為現(xiàn)在鷹眼地下車庫方案做的軟件接口的編寫、控車邏輯的編寫，在未來升級到FocuStar方案的時候是可以平滑兼容的。

來源：中電昆辰

最后，我們其實是一家傳感器供應商，我們不控車，也不懂其他視覺傳感器、衛(wèi)星融合、激光雷達融合技術(shù)，我們是廉價好用的位置傳感器供應商。我們和其他供應商一起，通過技術(shù)互補，提供可量產(chǎn)、消費者可承受、可放心使用、三四線可賣、不用經(jīng)常返修的整合系統(tǒng)來支持主機廠。