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    北云發布組合導航芯片 智能汽車厘米級定位成本降低30倍

    by 車東西


    北云科技A1高精度組合導航模組僅3980元起。

     

    文 | 車東西

     

    近年來,智能網聯汽車帶動自動駕駛量產加速,高等級自動駕駛研發爆發性增長,車內的硬件也不再局限于動力、車身、底盤系統,一個個聽候指令、控制車輛的芯片正在成為車輛標配。

     

    在這背后,高精度定位扮演著重要的角色。傳統的誤差在十幾米的定位技術雖然可用,但在復雜的城市環境下就會暴露出體驗不佳的問題,在自動駕駛中則完全無法滿足需求,行業內對厘米級高精度定位的需求日益迫切。

     

    長期以來,高精度定位的硬件和算法技術(深耦合組合導航)都被外國公司壟斷,價格通常在數萬元至數十萬元不等,高昂的價格嚴重影響產業發展。同時,由于用戶規模較小,高精度定位地基增強站基礎設施建設進度緩慢,收費高昂,進而制約了產業的發展。

     

    在這樣的背景下,高性能且價格厚道的國產高精度定位的硬件和算法技術就成為了行業的急需品。

     

    近日,北云科技發布了A1系列高精度組合導航芯片模組,定位精度能夠在各種復雜環境中穩定的達到厘米級。實際測試該產品的定位可用性、連續性及精度已經和國外公司的產品相當,在遮擋、干擾環境下依然可以提供可靠的高精度定位,為高精度定位產業帶來了國產替代性選項。

    ▲北云科技A1系列高精度組合導航模組

     

    那么,北云科技是如何做到在保持高精度定位性能的同時,降低整體價格的呢?北云科技的研發團隊又是怎樣使高精度定位芯片不再受制于人的呢?北云科技CEO向為解密了這一重大突破背后的故事。

     

     

    01 高精度定位成智能汽車量產攔路虎 急需國產替代

    目前,我國智能汽車產業飛速發展。根據《汽車產業中長期發展規劃》、《智能汽車創新發展戰略》等國家規劃,到今年,我國市場中L1/L2/L3級別自動駕駛新車裝配率將達到50%;到2025年,各級別自動駕駛新車裝配率將達到80%,其中L2、L3級別為50%,L4級別自動駕駛開始進入市場。

     

    在當下,智能網聯汽車如果擁有高精度定位,就可以實現車道級別導航,同時在進行路線規劃等動作時能夠更加精準。用戶也可避免因定位不準導致在高架橋下、城市峽谷中迷路,找不到目的地的情況。

     

    對于未來出行,高精度定位則讓自動駕駛更可靠。L2級自動駕駛系統的量產早已不是難題,搭配高精度定位,在安全性和可靠性方面都將得到更大的提升。凱迪拉克的Super Cruise(超級巡航)就配備了高精度定位,同時輔以高精地圖,讓凱迪拉克的超級巡航成為全球第一個允許駕駛員松開雙手的L2級自動駕駛系統。

     

    高精度定位雖然能極大提升自動駕駛的可靠性,但此前鮮有上車案例。價格、技術、基礎設施三大困境制約著高精度定位的大規模應用

     

    不過,隨著北斗定位系統完全建成、地基增強站基礎設施不斷完善,5G網絡大規模建設,基礎設施建設不足的矛盾正在逐漸得到解決。

     

    但價格依然是高精度定位上車面前的一座大山。據國內多家L4級自動駕駛研發團隊專家介紹,高精度定位解決方案前些年高達幾十萬元,近年來價格有所下降。其中,普通產品價格在數萬元,高端產品則超過十萬。這樣的價格,依然讓高精度定位無法成為新車的標配。

     

    即便如此,還是有許多整車廠沒有讓高精度定位上車,原因在于,高精度定位的解決方案基本由外國企業壟斷,業內同時精通導航基帶信號處理、高精度RTK算法、慣性導航算法、射頻與數字芯片設計等各方面技術并有能力自主完成深耦合導航算法的公司少之又少,高精度定位解決方案的價格極高。

     

    無人車的快速發展,急需高性能且價格低廉的替代品,國產解決方案迎來了發展良機。

     

     

    02 北云科技推低成本解決方案 性能追趕國際大廠

    正是在這樣的背景下,北云科技近日發布了一款基于自研ASIC芯片的高精度組合導航模組,集成深耦合組合導航算法引擎,能夠在各種苛刻環境下提供連續、穩定、可信的實時高精度位置與姿態信息。根據北云科技官網公布的價格,A1系列高精度組合導航模組的零售價為3980元,價格不到國外同檔次產品的3%

     

    ▲北云科技A1系列高精度組合導航模組,售價3980元起(點擊購買)

     

    與國外動輒幾萬甚至幾十萬的高精度組合導航產品相比,北云科技堪稱“價格屠夫”,將有可能快速提升高精度定位的普及率。

     

    一家創業公司憑什么大幅度拉低高精度組合導航模組的價格?北云科技CEO向為透露了背后的三個秘密。

     

    第一,北云科技有著自主研發并設計高精度定位芯片的能力。A1系列高精度組合導航模組中的基帶芯片Alita與射頻芯片Ripley由北云科技的工程師自主設計研發。自主研發的芯片成本比使用海外廠商的芯片模組成本低2個數量級,在芯片層面就降低了成本。

    ▲北云科技自主研發射頻和基帶芯片

     

    第二,北云科技的組合導航芯片采用了深耦合算法簡單來說,擁有深耦合算法的廠商一定需要有高精度定位芯片的設計能力,算法要深入到芯片底層的信號處理環路、定位引擎中的RTK模糊度解算。目前,高精度組合導航廠商大部分沒有高精度定位芯片設計能力,只能通過購買高精度定位模組搭配慣性導航實現“松耦合”組合導航算法。

     

    向為表示,實際測試發現,采用同等價位的IMU(慣性單元)器件時,使用深耦合算法的產品相比使用松耦合算法的產品,在惡劣環境下(如高架橋、城市峽谷等環境)的性能表現要好6倍以上。此外,采用深耦合算法時,即使用更加便宜的器件也能實現高等級的高精度組合導航定位效果。

     

    第三,北云科技和全球知名MEMS慣性導航器件廠商達成了戰略合作。北云科技與愛普生、ADI等慣性導航器件廠商達成了戰略合作,針對海量車載市場共同發布低成本的組合導航產品,讓模組總體成本再次降低。

     

    在實際的測試中,北云科技的高精度組合導航模組的性能與國際頂尖品牌產品相比如何呢

     

    從國內自動駕駛公司的測試來看,在空曠的環境下,各個高精度定位供應商的定位穩定性和精準度都相差不大,真正能拉開差距的是在干擾、遮擋等復雜條件下。

     

    在發布之前,圍繞開闊天空、城市峽谷、林蔭道路、衛星信號干擾、地下停車場、高架橋、高架輔道以及隧道8個復雜典型場景,北云科技將搭載了A1高精組合導航模組的組合導航系統X1與加拿大一頂級品牌產品(以下使用E1表示)進行了對比測試。

     

    ▲八大典型復雜場景及測試結果

     

    從北云科技提供的測試結果來看, A1系列高精度組合導航模組不但在開闊天空下的表現良好,在城市峽谷、林蔭路、高架橋、隧道、停車場、高架橋輔道以及有信號干擾的路段表現都與這一國際頂尖品牌的產品相當,穩定性、可用性與精度都保持在很高水準。

     

    國內自動駕駛公司希迪智駕常務副總經理應龍表示:“組合導航產品是自動駕駛產業鏈中的重要一環,我們在幾年前就開始布局,與北云科技合作組合導航項目。北云科技的組合導航產品已經應用在我們的無人掃地車、自動駕駛重卡等產品中,性能能夠媲美國外價格高達十多萬的產品。”

     

    ▲CIDI希迪智駕的無人掃地車和自動駕駛重卡正在使用北云科技的高精度組合導航模組

     

     

    03 芯片設計+組合導航全都自主研發 老牌高精度定位團隊解決成本難題

    性能上叫板進口產品,價格卻下探了幾個數量級,A1系列高精度組合導航模組背后是一個怎樣的研發團隊呢?

     

    據向為介紹,北云科技團隊規模超過50人,大部分都是研發人員。核心研發骨干來自北斗衛星導航系統建設團隊,研究導航定位技術超過18年,長期專注于研發高精度定位算法、芯片及模組,在高精度衛星導航、多源融合定位等領域擁有深厚的技術積累和卓越的創新能力。團隊曾獲得4項科技進步一等獎和30多項國家發明專利授權。

     

    北云科技研發團隊經歷了北斗衛星導航系統建設的洗禮,對北斗導航信號體制的優勢了然與胸,做出的高精度定位芯片有獨特的優勢,可以說,北云科技“更懂北斗”

     

    今年中南大學發布了北斗與GPS的高精度定位對比測試報告,就利用北云科技的模組與美國知名測繪公司的模組進行了高精度定位精度對比測試。結果顯示,在長沙地區,利用北斗信號進行高精度定位的效果優于GPS。

     

    “不久前,北斗全球定位系統組網完成并投入運營,但測繪行業中一部分人對北斗信號的精度與穩定性還心存疑慮,更愿意相信GPS信號。”中南大學研究生院副院長、湖南省測繪學會理事戴吾蛟教授說,“因此我們聯合國內高精度定位芯片模組制造商——湖南北云科技有限公司,一起對北斗與GPS的信號質量、RTK定位精度進行了較全面的測試。整個測試耗時3周,選取了6個典型場景,相關的測試數據全部上傳到網絡可供下載。測試結果顯示,在長沙地區,利用北斗信號進行高精度定位的效果優于GPS。”

     

    而與駕考龍頭企業的合作效果也進一步印證了北云科技來自北斗的團隊的強大研發能力

     

    北云科技從2018年和駕考龍頭企業多倫科技達成合作,多倫科技旗下的駕考車輛已經全面采用北云科技提供的高精度定位模組。

     

    向為介紹說,與駕考集成商的合作的初期,也并非一帆風順。當時,以多倫為代表的駕考集成商特別注重產品品質,全部采用海外品牌的高精度定位解決方案,如果更換為國內的解決方案,雖然硬件成本能夠大幅度降低,但兩種產品切換需要重新適配,還存在產品可靠性風險,許多國內廠商并不想花精力更換供應商。

     

    在發現這個情況后,北云科技就向駕考集成商免費提供測試產品。駕考集成商實際測試發現,在高精度定位的性能上,北云科技的產品并不差,有些數據還能超過海外供應商的產品。而在價格方面,北云科技的駕考高精度定位解決方案比國外產品低了50%,這就讓駕考集成商更愿意使用北云科技的高精度定位產品。

     

    ▲北云科技與多倫科技達成合作

     

    在兩年多的時間里,北云科技的數萬臺高精度定位模組在全國各地的駕考汽車上持續運行,經過了大規模車載場景打磨與可靠性驗證。可以說,相比傳統測繪行業的高精度定位企業,北云科技“更懂車載定位”

     

    不過,“拿下”駕考市場只是北云科技的一個階段成果,更大的目標則是打入汽車市場以及自動駕駛、智慧交通等行業。

     

     

    04 助力車載導航定位精度全面提升 沖擊百億市場規模

    根據研究機構European Global Navigation Satellite Systems Agency的市場報告,2019年,車載導航市場為4000萬套。隨著高精度定位成本下降,車載普通定位會逐漸升級為高精度定位,市場規模將達到百億級別。

     

    如今,L2級自動駕駛的量產也早已不是難題,這一駕駛輔助功能已經普及到20萬以內的量產車上。對量產車廠來說,高精度定位技術可以協助量產自動駕駛再上一個臺階,實現車道級的導航與自動駕駛,甚至允許駕駛員完全松開雙手。

     

    使用了高精度導航的量產車,或許在未來還能不斷增加自動駕駛功能,提升自動駕駛能力。

     

    除此之外,高等級自動駕駛研發正處于快速增長期。L4級自動駕駛研發所帶來的前景十分廣闊,除了無人出租車,還有無人農機、無人環衛、無人配送、無人貨運、無人巡檢等多種場景的應用。以北云科技為代表的企業通過高性能低價格的高精度定位產品將進一步加速自動駕駛的普及。

     

    實際上,不僅是行業內愈加重視高精度定位可能帶來的紅利,國家也出臺了一系列政策積極引導高精度定位行業發展。

     

    今年2月,發改委、工信部等11部委聯合印發的《智能汽車創新發展戰略》(以下簡稱《戰略》)中,也強調了要加強導航定位能力。

     

    ▲十一部委聯合印發《智能汽車創新發展戰略》

     

    《戰略》指出,要充分利用已有北斗衛星導航定位基準站網,推動全國統一的高精度時空基準服務能力建設。加強導航系統和通信系統融合,建設多源導航平臺。

     

    《戰略》還提到,要建設覆蓋全國路網的道路交通地理信息系統。開發標準統一的智能汽車基礎地圖,建立完善包含路網信息的地理信息系統,提供實時動態數據服務。制作并優化智能汽車基礎地圖信息庫模型與結構,推動建立智能汽車基礎地圖數據和衛星遙感影像數據共享機制,構建道路交通地理信息系統快速動態更新和在線服務體系。

     

    同時,今年以來,我國新基建的步伐逐漸加快,對于高精度定位行業來說,其中重要一環就是建立高精度定位的地面增強站。國內多家企業或電信運營商已經完成了全國差分服務網的建設,比如四維圖新與中國電信等共同成立的六分科技就是其中之一。未來高精度差分服務甚至包含在5G套餐中,不再單獨收費。這些都為高精度衛星定位的大規模商用奠定了堅實基礎。

     

    在市場需求的快速驅動和國產替代的大背景下,由于射頻芯片和基帶芯片全部自主設計,預計北云科技A1系列產品將迎來快速落地的良機。面向未來的芯片設計,使得北云科技的研發實力愈加強大,成為高精度定位芯片研發的領跑者更是指日可待。

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