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北云发布组合导航芯片 智能汽车厘米级定位成本降低30倍

www.fmhc.net by 车东西


北云科技A1高精度组合导航模组仅3980元起。

 

文 | 车东西

 

近年来,智能网联汽车带动自动驾驶量产加速,高等级自动驾驶研发爆发性增长,车内的硬件也不再局限于动力、车身、底盘系统,一个个听候指令、控制车辆的芯片正在成为车辆标配。

 

在这背后,高精度定位扮演着重要的角色。传统的误差在十几米的定位技术虽然可用,但在复杂的城市环境下就会暴露出体验不佳的问题,在自动驾驶中则完全无法满足需求,行业内对厘米级高精度定位的需求日益迫切。

 

长期以来,高精度定位的硬件和算法技术(深耦合组合导航)都被外国公司垄断,价格通常在数万元至数十万元不等,高昂的价格严重影响产业发展。同时,由于用户规模较小,高精度定位地基增强站基础设施建设进度缓慢,收费高昂,进而制约了产业的发展。

 

在这样的背景下,高性能且价格厚道的国产高精度定位的硬件和算法技术就成为了行业的急需品。

 

近日,北云科技发布了A1系列高精度组合导航芯片模组,定位精度能够在各种复杂环境中稳定的达到厘米级。实际测试该产品的定位可用性、连续性及精度已经和国外公司的产品相当,在遮挡、干扰环境下依然可以提供可靠的高精度定位,为高精度定位产业带来了国产替代性选项。

▲北云科技A1系列高精度组合导航模组

 

那么,北云科技是如何做到在保持高精度定位性能的同时,降低整体价格的呢?北云科技的研发团队又是怎样使高精度定位芯片不再受制于人的呢?北云科技CEO向为解密了这一重大突破背后的故事。

 

 

01 高精度定位成智能汽车量产拦路虎 急需国产替代

目前,我国智能汽车产业飞速发展。根据《汽车产业中长期发展规划》、《智能汽车创新发展战略》等国家规划,到今年,我国市场中L1/L2/L3级别自动驾驶新车装配率将达到50%;到2025年,各级别自动驾驶新车装配率将达到80%,其中L2、L3级别为50%,L4级别自动驾驶开始进入市场。

 

在当下,智能网联汽车如果拥有高精度定位,就可以实现车道级别导航,同时在进行路线规划等动作时能够更加精准。用户也可避免因定位不准导致在高架桥下、城市峡谷中迷路,找不到目的地的情况。

 

对于未来出行,高精度定位则让自动驾驶更可靠。L2级自动驾驶系统的量产早已不是难题,搭配高精度定位,在安全性和可靠性方面都将得到更大的提升。凯迪拉克的Super Cruise(超级巡航)就配备了高精度定位,同时辅以高精地图,让凯迪拉克的超级巡航成为全球第一个允许驾驶员松开双手的L2级自动驾驶系统。

 

高精度定位虽然能极大提升自动驾驶的可靠性,但此前鲜有上车案例。价格、技术、基础设施三大困境制约着高精度定位的大规模应用

 

不过,随着北斗定位系统完全建成、地基增强站基础设施不断完善,5G网络大规模建设,基础设施建设不足的矛盾正在逐渐得到解决。

 

但价格依然是高精度定位上车面前的一座大山。据国内多家L4级自动驾驶研发团队专家介绍,高精度定位解决方案前些年高达几十万元,近年来价格有所下降。其中,普通产品价格在数万元,高端产品则超过十万。这样的价格,依然让高精度定位无法成为新车的标配。

 

即便如此,还是有许多整车厂没有让高精度定位上车,原因在于,高精度定位的解决方案基本由外国企业垄断,业内同时精通导航基带信号处理、高精度RTK算法、惯性导航算法、射频与数字芯片设计等各方面技术并有能力自主完成深耦合导航算法的公司少之又少,高精度定位解决方案的价格极高。

 

无人车的快速发展,急需高性能且价格低廉的替代品,国产解决方案迎来了发展良机。

 

 

02 北云科技推低成本解决方案 性能追赶国际大厂

正是在这样的背景下,北云科技近日发布了一款基于自研ASIC芯片的高精度组合导航模组,集成深耦合组合导航算法引擎,能够在各种苛刻环境下提供连续、稳定、可信的实时高精度位置与姿态信息。根据北云科技官网公布的价格,A1系列高精度组合导航模组的零售价为3980元,价格不到国外同档次产品的3%

 

▲北云科技A1系列高精度组合导航模组,售价3980元起(点击购买)

 

与国外动辄几万甚至几十万的高精度组合导航产品相比,北云科技堪称“价格屠夫”,将有可能快速提升高精度定位的普及率。

 

一家创业公司凭什么大幅度拉低高精度组合导航模组的价格?北云科技CEO向为透露了背后的三个秘密。

 

第一,北云科技有着自主研发并设计高精度定位芯片的能力。A1系列高精度组合导航模组中的基带芯片Alita与射频芯片Ripley由北云科技的工程师自主设计研发。自主研发的芯片成本比使用海外厂商的芯片模组成本低2个数量级,在芯片层面就降低了成本。

▲北云科技自主研发射频和基带芯片

 

第二,北云科技的组合导航芯片采用了深耦合算法简单来说,拥有深耦合算法的厂商一定需要有高精度定位芯片的设计能力,算法要深入到芯片底层的信号处理环路、定位引擎中的RTK模糊度解算。目前,高精度组合导航厂商大部分没有高精度定位芯片设计能力,只能通过购买高精度定位模组搭配惯性导航实现“松耦合”组合导航算法。

 

向为表示,实际测试发现,采用同等价位的IMU(惯性单元)器件时,使用深耦合算法的产品相比使用松耦合算法的产品,在恶劣环境下(如高架桥、城市峡谷等环境)的性能表现要好6倍以上。此外,采用深耦合算法时,即使用更加便宜的器件也能实现高等级的高精度组合导航定位效果。

 

第三,北云科技和全球知名MEMS惯性导航器件厂商达成了战略合作。北云科技与爱普生、ADI等惯性导航器件厂商达成了战略合作,针对海量车载市场共同发布低成本的组合导航产品,让模组总体成本再次降低。

 

在实际的测试中,北云科技的高精度组合导航模组的性能与国际顶尖品牌产品相比如何呢

 

从国内自动驾驶公司的测试来看,在空旷的环境下,各个高精度定位供应商的定位稳定性和精准度都相差不大,真正能拉开差距的是在干扰、遮挡等复杂条件下。

 

在发布之前,围绕开阔天空、城市峡谷、林荫道路、卫星信号干扰、地下停车场、高架桥、高架辅道以及隧道8个复杂典型场景,北云科技将搭载了A1高精组合导航模组的组合导航系统X1与加拿大一顶级品牌产品(以下使用E1表示)进行了对比测试。

 

▲八大典型复杂场景及测试结果

 

从北云科技提供的测试结果来看, A1系列高精度组合导航模组不但在开阔天空下的表现良好,在城市峡谷、林荫路、高架桥、隧道、停车场、高架桥辅道以及有信号干扰的路段表现都与这一国际顶尖品牌的产品相当,稳定性、可用性与精度都保持在很高水准。

 

国内自动驾驶公司希迪智驾常务副总经理应龙表示:“组合导航产品是自动驾驶产业链中的重要一环,我们在几年前就开始布局,与北云科技合作组合导航项目。北云科技的组合导航产品已经应用在我们的无人扫地车、自动驾驶重卡等产品中,性能能够媲美国外价格高达十多万的产品。”

 

▲CIDI希迪智驾的无人扫地车和自动驾驶重卡正在使用北云科技的高精度组合导航模组

 

 

03 芯片设计+组合导航全都自主研发 老牌高精度定位团队解决成本难题

性能上叫板进口产品,价格却下探了几个数量级,A1系列高精度组合导航模组背后是一个怎样的研发团队呢?

 

据向为介绍,北云科技团队规模超过50人,大部分都是研发人员。核心研发骨干来自北斗卫星导航系统建设团队,研究导航定位技术超过18年,长期专注于研发高精度定位算法、芯片及模组,在高精度卫星导航、多源融合定位等领域拥有深厚的技术积累和卓越的创新能力。团队曾获得4项科技进步一等奖和30多项国家发明专利授权。

 

北云科技研发团队经历了北斗卫星导航系统建设的洗礼,对北斗导航信号体制的优势了然与胸,做出的高精度定位芯片有独特的优势,可以说,北云科技“更懂北斗”

 

今年中南大学发布了北斗与GPS的高精度定位对比测试报告,就利用北云科技的模组与美国知名测绘公司的模组进行了高精度定位精度对比测试。结果显示,在长沙地区,利用北斗信号进行高精度定位的效果优于GPS。

 

“不久前,北斗全球定位系统组网完成并投入运营,但测绘行业中一部分人对北斗信号的精度与稳定性还心存疑虑,更愿意相信GPS信号。”中南大学研究生院副院长、湖南省测绘学会理事戴吾蛟教授说,“因此我们联合国内高精度定位芯片模组制造商——海洋之神,海洋之神发现海洋之富,海洋之神之发现海洋财富,一起对北斗与GPS的信号质量、RTK定位精度进行了较全面的测试。整个测试耗时3周,选取了6个典型场景,相关的测试数据全部上传到网络可供下载。测试结果显示,在长沙地区,利用北斗信号进行高精度定位的效果优于GPS。”

 

而与驾考龙头企业的合作效果也进一步印证了北云科技来自北斗的团队的强大研发能力

 

北云科技从2018年和驾考龙头企业多伦科技达成合作,多伦科技旗下的驾考车辆已经全面采用北云科技提供的高精度定位模组。

 

向为介绍说,与驾考集成商的合作的初期,也并非一帆风顺。当时,以多伦为代表的驾考集成商特别注重产品品质,全部采用海外品牌的高精度定位解决方案,如果更换为国内的解决方案,虽然硬件成本能够大幅度降低,但两种产品切换需要重新适配,还存在产品可靠性风险,许多国内厂商并不想花精力更换供应商。

 

在发现这个情况后,北云科技就向驾考集成商免费提供测试产品。驾考集成商实际测试发现,在高精度定位的性能上,北云科技的产品并不差,有些数据还能超过海外供应商的产品。而在价格方面,北云科技的驾考高精度定位解决方案比国外产品低了50%,这就让驾考集成商更愿意使用北云科技的高精度定位产品。

 

▲北云科技与多伦科技达成合作

 

在两年多的时间里,北云科技的数万台高精度定位模组在全国各地的驾考汽车上持续运行,经过了大规模车载场景打磨与可靠性验证。可以说,相比传统测绘行业的高精度定位企业,北云科技“更懂车载定位”

 

不过,“拿下”驾考市场只是北云科技的一个阶段成果,更大的目标则是打入汽车市场以及自动驾驶、智慧交通等行业。

 

 

04 助力车载导航定位精度全面提升 冲击百亿市场规模

根据研究机构European Global Navigation Satellite Systems Agency的市场报告,2019年,车载导航市场为4000万套。随着高精度定位成本下降,车载普通定位会逐渐升级为高精度定位,市场规模将达到百亿级别。

 

如今,L2级自动驾驶的量产也早已不是难题,这一驾驶辅助功能已经普及到20万以内的量产车上。对量产车厂来说,高精度定位技术可以协助量产自动驾驶再上一个台阶,实现车道级的导航与自动驾驶,甚至允许驾驶员完全松开双手。

 

使用了高精度导航的量产车,或许在未来还能不断增加自动驾驶功能,提升自动驾驶能力。

 

除此之外,高等级自动驾驶研发正处于快速增长期。L4级自动驾驶研发所带来的前景十分广阔,除了无人出租车,还有无人农机、无人环卫、无人配送、无人货运、无人巡检等多种场景的应用。以北云科技为代表的企业通过高性能低价格的高精度定位产品将进一步加速自动驾驶的普及。

 

实际上,不仅是行业内愈加重视高精度定位可能带来的红利,国家也出台了一系列政策积极引导高精度定位行业发展。

 

今年2月,发改委、工信部等11部委联合印发的《智能汽车创新发展战略》(以下简称《战略》)中,也强调了要加强导航定位能力。

 

▲十一部委联合印发《智能汽车创新发展战略》

 

《战略》指出,要充分利用已有北斗卫星导航定位基准站网,推动全国统一的高精度时空基准服务能力建设。加强导航系统和通信系统融合,建设多源导航平台。

 

《战略》还提到,要建设覆盖全国路网的道路交通地理信息系统。开发标准统一的智能汽车基础地图,建立完善包含路网信息的地理信息系统,提供实时动态数据服务。制作并优化智能汽车基础地图信息库模型与结构,推动建立智能汽车基础地图数据和卫星遥感影像数据共享机制,构建道路交通地理信息系统快速动态更新和在线服务体系。

 

同时,今年以来,我国新基建的步伐逐渐加快,对于高精度定位行业来说,其中重要一环就是建立高精度定位的地面增强站。国内多家企业或电信运营商已经完成了全国差分服务网的建设,比如四维图新与中国电信等共同成立的六分科技就是其中之一。未来高精度差分服务甚至包含在5G套餐中,不再单独收费。这些都为高精度卫星定位的大规模商用奠定了坚实基础。

 

在市场需求的快速驱动和国产替代的大背景下,由于射频芯片和基带芯片全部自主设计,预计北云科技A1系列产品将迎来快速落地的良机。面向未来的芯片设计,使得北云科技的研发实力愈加强大,成为高精度定位芯片研发的领跑者更是指日可待。

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