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UWB高精度定位在自动驾驶中的应用前景

2020-10-26 16:41:56  171 UWB 自动驾驶
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自动驾驶的实现高度依赖环境感知、控制执行、高精度定位、路径规划等方面的核心技术。其中通过环境感知,实时准确地识别出车辆行驶路径周边对其安全行驶可能存在隐患的物体,为车辆的控制执行提供可靠信息源;通过高精度地图及高精度定位技术实现车辆位置的实时定位,并通过大数据算法为车辆行驶提供路径规划与调度。
在一些细分领域,自动驾驶却可以率先实现落地,例如固定路线低速行驶的环卫车、港口的集装箱货车、封闭小区的物流车、室内停车库,以及园区的接驳车等场景。而自动驾驶大规模落地在车辆定位方面仍存在较大挑战:
高速行驶状态下,GPS/GNSS数据时延高。室外高速移动可以依靠GPS/GNSS定位,一些区域靠RTK精准定位。移动站通过对所采集到的卫星数据和接收到的数据链进行实时载波相位差分处理(历时不足一秒),得出厘米级的定位结果。车辆速到达到120KM/H后,每秒移动33米,100MS3.3米,加之GPS的数据传输时延较高,需要DSRC/V-2X等技术车路协同,才能支持满足自动驾驶安全需要。
大型室内或准室内场地遮挡严重,存在GPS/GNSS信号盲区。在立交桥、涵洞、隧道、林荫道、地下停车场、楼宇间等场景下,由于无法收到GPS/GNSS信号,且现在某些场景,如立交桥需要定位区分上下层,现有技术难以满足这样的精度要求,无法对车辆定位,需要其他方式的定位手段,尤其是需要无盲区定位,确保车辆平滑稳定的自动行驶。
自动驾驶依赖高精度地图技术、差分GPS技术和惯性导航来实现厘米级定位,可满足室外的需求。但GPS/GNSS存在高速行驶信号时延和信号遮挡问题,同时惯性导航长时间内又会存在较大的累计误差,成为自动驾驶高精度定位的瓶颈。正因如此,超宽带UWB定位技术进入了人们的视野,成为弥补GPS和惯性导航在复杂环境及室内无法定位的不足,保证自动驾驶室内外一体化的高精度定位技术首选。
通过采用UWB定位以作为一种观测手段,并辅助激光雷达评估行驶过程中位置和姿态,实现自动驾驶实际运行的可靠性。在UWB定位系统的布设中,基站采用无需联网离线供电安装,通过标签直接解算相对坐标(转换为WSG84坐标)提供给ECU,可与GPS信号无缝融合,作为自动驾驶室内GPS”的可靠位置数据源。
通过产品架构创新、融合算法等实现了UWB定位技术在自动驾驶领域的可用性:
1. 广播式发射,分布式解算;
2. 定位系统无容量限制;
3. 定位响应时延大大缩短;
4. 拓扑结构等同GPS/GNSS
5. 实现UWB定位与GPS/GNSS定位无盲区的切换;
6. 车辆定位精度达到厘米级;
7. 可开发位置大数据云平台,实现定位数据实时上云;
8. 定位基站全无线同步连接。
若要实现UWB定位技术在自动驾驶领域的大规模落地应用,前提是需要进行定位基站等基础设施的建设,建设成本可观。而新基建则成为UWB定位基站大量布设的良好契机,UWB定位技术可有效地针对5G小基站进行信号补盲,同时智慧灯杆作为智慧城市新型公共基础设施,在全国各地开始快速落地,成为定位基站搭载的绝佳载体,这均为UWB定位技术在自动驾驶领域的市场开拓提供的机会。

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