盤點近2年自動駕駛高精度定位產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況

現(xiàn)有的定位技術(shù)可分為室外定位技術(shù)和室內(nèi)定位技術(shù)。室外定位技術(shù)包括傳統(tǒng)的衛(wèi)星定位、雷達定位、慣導定位（IMU）、蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)定位等。室內(nèi)定位技術(shù)則包括WLAN定位、Zigbee定位、藍牙定位、UWB定位、紅外定位、計算機視覺定位、超聲波定位等。

要實現(xiàn)車輛的自動駕駛，要解決在哪里（初始位置）和要去哪里（目標位置）的問題，因此自動駕駛離不開定位，要實現(xiàn)高級別自動駕駛還需要達到厘米級精度的定位。高精度定位技術(shù)對于L3以上自動駕駛的實現(xiàn)至關(guān)重要。

自動駕駛高精度定位從定位方式上可分為三類：

第一類，基于信號的定位，代表性技術(shù)有GNSS、UWB、5G等；

第二類，航跡推算，依靠IMU等，根據(jù)上一時刻的位置和方位推斷現(xiàn)在的位置和方位；

第三類是環(huán)境特征匹配，基于Lidar、視覺等傳感器的定位，用觀測到的特征和數(shù)據(jù)庫里存儲的特征進行匹配，得到現(xiàn)在車輛的位置和姿態(tài)。

來源：百度Apollo公開課

基于信號的定位技術(shù)中，GNSS和4G/5G一般用于戶外定位， UWB一般用于室內(nèi)定位。

來源：5GPPP

綜合對比各種自動駕駛定位技術(shù)，人口稠密地區(qū)的L4/L5自動駕駛的最佳定位技術(shù)方案有兩種，一種是5G定位方案，另一種是汽車傳感器融合定位方案（radar+camera+lidar+map）。

在人口稀少地區(qū)，不適合大規(guī)模鋪設(shè)5G基站，將主要依靠衛(wèi)星定位技術(shù)。

GNSS的定位精度在米級，離自動駕駛的要求甚遠。衛(wèi)星定位要做到厘米級，就需要做GNSS校正，糾正電離層導致的定位錯誤，通常采用RTK（Real Time Kinematic 載波相位差分）的方式。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，RTK技術(shù)已由傳統(tǒng)的1+1或1+2發(fā)展到了廣域差分系統(tǒng)，有些城市建立起CORS（Continuous Operational Reference System）系統(tǒng)，這就大大提高了RTK的測量范圍。

通過在地面大量建立固定的參考站(CORS站)來校正衛(wèi)星定位測量時的誤差，叫做“地基增強”?；诒倍返那の恢孟到y(tǒng)，已在全國建設(shè)了超過2400個地基增強站，總用戶量已突破1.9億。

地基增強的精度雖然很高，但覆蓋范圍卻有一定限制。定位目標必須處在通信信號覆蓋的范圍之內(nèi)，但在通信信號難以覆蓋的高空、海上、沙漠和山區(qū)，則形成了大范圍的定位盲區(qū)。為了解決更大范圍的高精定位需求，人們把從參考站獲取到的校正參數(shù)上傳至衛(wèi)星，再通過衛(wèi)星向全球播發(fā)。這樣，用戶終端不必再受到通信能力的限制。這種校正方式叫星基增強。

地基增強系統(tǒng)（CORS）有很多技術(shù)缺陷，除了通訊受限，還有框架不統(tǒng)一，并發(fā)壓力大，維護成本高等問題。所以，從地基增強走向星基增強是必然。

未來想要實現(xiàn)所有場景所有地區(qū)的無人駕駛，汽車除了要安裝激光雷達等傳感器外，還必須要具備任何地區(qū)的厘米級絕對定位能力。星基增強系統(tǒng)將會是L5級無人駕駛的不二選擇。因為只有星基增強系統(tǒng)才能快速實現(xiàn)極低成本的全球覆蓋，且能夠同時支持幾十億用戶。（參見佐思公眾號文章《為何L5自動駕駛必須是星基增強系統(tǒng)定位？》）

星基與地基增強技術(shù)的一體化、通信與導航功能的一體化已成為衛(wèi)星導航和定位系統(tǒng)建設(shè)方向。

眾多企業(yè)都開始建設(shè)星基增強系統(tǒng)。

來源：泰伯網(wǎng)，佐思產(chǎn)研

由于參與企業(yè)較多，就使得用戶不得不綁定接收器硬件或某家星基增強系統(tǒng)，不利于高精度定位技術(shù)面向大眾市場的推廣，Sapcorda由此成立。

Sapcorda

2017年8月8日，博世、Geo++、三菱電機和u-blox宣布將聯(lián)合組建合資公司Sapcorda Services GmbH，為大眾市場應(yīng)用提供高精度的GNSS定位服務(wù)。他們認為現(xiàn)有的GNNS定位服務(wù)解決方案無法滿足新興的高精度GNSS大眾市場的需求。因此決定攜手合作，為系統(tǒng)集成商、原始設(shè)備制造商和接收器制造商打造全球可用的高性價比解決方案。

Sapcorda將通過互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星廣播提供全球適用的GNSS定位服務(wù)，使GNSS定位精確度達到厘米級。服務(wù)主要面向自動駕駛汽車、工業(yè)和消費者市場。實時校正數(shù)據(jù)服務(wù)將以公共、開放的方式傳遞數(shù)據(jù)，不綁定接收器硬件或系統(tǒng)。

Sapcorda希望開創(chuàng)新一代洲際GNSS校正數(shù)據(jù)服務(wù)，覆蓋范圍包括歐洲和美國。Sapcorda將主要利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)在整個歐洲大陸廣播, 而不是依靠衛(wèi)星鏈接。用戶不會與特定的GNSS制造商捆綁在一起。數(shù)據(jù)將以開放的格式分發(fā), 以便設(shè)備制造商能夠準確地創(chuàng)建用戶想要的解決方案。

Sapcorda自成立之后，就沒有再發(fā)布任何信息。可能是遇到了多方合作上的困難，也可能是在憋大招。

Sapcorda股東中的博世、三菱電機和u-blox，都是定位技術(shù)圈的大腕，協(xié)調(diào)難度可想而知。

U-blox主要開發(fā)和銷售 GNSS的芯片和模塊，在全球超過66個國家擁有5900多個客戶。2007至2017年U-blox單位出貨量從450萬增加到了9000萬。奔馳、寶馬、法拉利、保時捷、奧迪等品牌的GPS前裝市場，大多都采用u-blox芯片。U-blox最新的 F9定位技術(shù)平臺，支持和提供主流的GNSS校正服務(wù)（包括千尋位置），同時也提供開放接口，接收傳統(tǒng)GNSS校正服務(wù)商提供的服務(wù)。

博世在自動駕駛產(chǎn)業(yè)鏈的絕大多數(shù)環(huán)節(jié)都有布局，當然也包括至關(guān)重要的高精度定位。首先，博世本身就提供慣導傳感器，2016年對外發(fā)布了六軸慣性運動傳感器SMI130。一般認為，InvenSens是慣導傳感器的行業(yè)領(lǐng)袖之一，長期獨家為蘋果iPhone提供運動傳感器組件。2017年5月，Bosch開始為蘋果公司下一代iPhone提供部分運動傳感器組件，打破了InvenSens的獨家壟斷。

同時，博世在汽車攝像頭、毫米波雷達、激光雷達都有深厚的技術(shù)積累，攝像頭和毫米波雷達的裝車量業(yè)界領(lǐng)先。博世在高精度定位領(lǐng)域有三套解決方案，在高速路、城市道路、在沒有GNSS的長隧道里，都能解決高精位定位問題：

基于汽車攝像頭和毫米波雷達的定位技術(shù)

GPS+修正，提供VMPS（車輛運動位置傳感器）產(chǎn)品；

博世道路特征+高精度地圖定位

三菱電機開發(fā)了一種名為“厘米級增強服務(wù)”（CLAS）的定位手段，它基于日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（QZSS）實現(xiàn)，而三菱電機是這個國家級項目QZSS的主要政府承包商。CLAS從衛(wèi)星獲取數(shù)據(jù)，基于地面?zhèn)鞲衅髯R別車輛位置，然后再利用“位置增強”算法進行一些誤差糾正。通常衛(wèi)星精度在10米左右，而CLAS的算法能夠?qū)⑦@個數(shù)字進一步優(yōu)化到厘米級。CLAS水平精度12cm，垂直精度24cm。

三菱電機將其自動駕駛技術(shù)取名為“Diamond Safety”，該技術(shù)結(jié)合了：寬視角前向毫米波雷達、前向攝像頭、后向側(cè)置毫米波雷達、高精度3D地圖及厘米級定位增強（CLAS）技術(shù)。

除了這三巨頭耕耘定位技術(shù)，還有布局更加宏大的馬斯克星鏈計劃。

馬斯克的星鏈計劃

馬斯克旗下最知名的兩家公司，一家是生產(chǎn)電動車并不斷改進自動駕駛技術(shù)的特斯拉，一家是發(fā)射衛(wèi)星的SpaceX。

SpaceX的Starlink（星鏈）項目，計劃投資100億美元，發(fā)射4400多顆衛(wèi)星，旨在從近地軌道提供穩(wěn)定的全球互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。每顆衛(wèi)星尺寸為4×1.8×1.2米，重約390公斤。它們的軌道位于地球表面上方1,150到1,325公里之間。

SpaceX將于2019年正式啟動發(fā)射工作，并于2020年提供有限的服務(wù)，預(yù)計到2025年，SpaceX將吸引4000多萬名用戶，收入將超過300億美元。

2018年11月， SpaceX調(diào)整了技術(shù)方案，接下來會在距離地球表面550公里的軌道中部署1584顆衛(wèi)星，大約是公司原計劃發(fā)射衛(wèi)星總數(shù)（4400+）的三分之一。時延也將從25毫秒降低到15毫秒。

2019年2月，SpaceX向美國聯(lián)邦通信委員會提交一份申請，請求獲得建造和運營100萬個地面站的許可。地面站的作用是向衛(wèi)星發(fā)射信號，同時接收由終端用戶或其他地面站轉(zhuǎn)發(fā)來的信號，以供終端用戶聯(lián)入“星鏈”。

根據(jù)中國工程院院士劉經(jīng)南分析，Starlink具備高精度、高可用、高可靠優(yōu)勢，不僅能提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，可進行通信，也能用作厘米級定位增強、導航服務(wù)。因此可用于高精度定位，服務(wù)于自動駕駛等行業(yè)。

中國也有類似Starlink的項目——航天科技集團的“鴻雁”系統(tǒng)，有54顆核心骨干衛(wèi)星組成，同時有270個小衛(wèi)星進行補網(wǎng)，合計形成300以上規(guī)模的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。鴻雁系統(tǒng)也具備衛(wèi)星定位增強功能，可以為北斗導航系統(tǒng)進一步提高定位精度。鴻雁系統(tǒng)在2020年前發(fā)射6顆星，實現(xiàn)局域網(wǎng)鏈路驗證，到2023年完成發(fā)射54顆骨干衛(wèi)星。

從2018年起，自動駕駛放慢了發(fā)展步伐，L2-L3成為當前發(fā)展重點。L4以上自動駕駛的大規(guī)模應(yīng)用，需要等通訊網(wǎng)絡(luò)從C-V2X到5G-V2X的落地，衛(wèi)星定位從大規(guī)模地基增強（千尋位置等）到大規(guī)模星基增強（星鏈、鴻雁等）的落地。

自動駕駛產(chǎn)業(yè)在循序漸進中發(fā)展，2023年后的未來值得期待。