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北斗对自动驾驶和车路协同将有何影响?

2020-06-29 10:21:01  来源:雷锋网

6月23日9时43分,西昌卫星发射中心长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星,随着最后一颗北斗导航卫星发射成功,中国北斗导航系统完成全面部署。

目前在民用领域中,美国全球定位系统(GPS)所打造的产品约占到市场90%左右份额,汽车领域尤为明显,绝大部分都采用了其技术。随着智能网联汽车和智慧公路概念逐渐发展, 未来北斗全面完成调试后,将为用户提供全天候、高精度的全球定位导航授时服务、星基增强、交通规划、精密单点定位等。

北斗在导航领域必将逐步占领国内汽车应用市场。

2018年工信部发布的《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》,计划指出智能网联汽车将作为中国建设世界汽车强国过程中的三大方向之一,同时也要将汽车与电子等行业进行深度整合成新型汽车产业形态,突破关键技术,共同推动智能网联汽车产业发展。

随着汽车智能网联技术兴起,自动驾驶成为智能网联汽车产业发展的必不可少的一环。

作为每个车企争相研发的汽车关键功能,按照自动驾驶等级划分,共分为:L0、L1、L2、L3、L4、L5这六个等级,如今的自动驾驶领域技术研究成果显示,大多数车企都停留在L2阶段,而L3还处于实验阶段,未全面投入消费市场。

自动驾驶对芯片算力要求极高,要求自动驾驶处理器在每秒能够处理数百万次计算;同时对路面情况实时性要求极高,以一辆普通汽车按60公里时速计算,每分钟一公里,就是1000米,每秒钟行驶16.666米,任何一点延时,都可能让车辆陷入危险境地。

在可视距离感知范围中,激光雷达最远探测200米,毫米波雷达最远探测250米左右,摄像头最远探测150米,目前雷达的检测噪音较多,容易引起误判,所以雷达和摄像头的组合,自动驾驶感知硬件通常是以摄像头为主,雷达为辅。但摄像头容易受天气影响和视线遮挡,解决汽车自动驾驶状态下在严寒酷暑、刮风下雨情况下安全行驶成为重点、难点。

尽管如今许多车型配备的感知雷达、摄像头、车载芯片都已达到L4级别,如无厘米级导航定位能力和远距离态势感知能力,全速段自动驾驶也难以落地。

因此,实现自动驾驶需要突破:厘米级导航定位、环境感知、决策控制、路径规划,这四点关键技术需要借助于北斗技术。

由于北斗导航卫星具备:精密定位、厘米级导航、授时、地基增强等多种功能于一体,同时也不受环境和天气影响,对未来从L3级高度自动驾驶突破、L4级超高度自动驾驶、L5级全自动驾驶延时和精确定位起到决定性作用。

同时北斗高精度定位技术,能够基于北斗地基增强系统提供的高精度定位服务,并结合惯导等技术,为自动驾驶汽车提供位置与姿态的感知信息,当车辆前方路段出现状况时,北斗卫星能够提前预判并向车辆输送信息,结合车辆自身运算能力,共同保障导航信息的高精度与可靠性,进而实现对自动驾驶汽车的智能操控。

毫无疑问在北斗的高精度技术成熟后,将其运用至智能驾驶产业,可以加速推动L3、L4级别自动驾驶快速落地,广义上也能推进L5级全自动驾驶破局和落地。

5G技术作为政策大力发展和支持的新兴产业之一,5G传输速度理论上可以达到4G 速度的数百倍之多(数10 Gbps)。

早在2016年中国就已经发布未来智能网联汽车发展路线图,线路图将其分为三个阶段,这三个阶段都与车路协同有关。

目前我们发布的5G 标准技术主要还是在做宽带,如何提高传输速率,现阶段北斗和5G还处于相互独立,各自为战局面。未来北斗+5G强强联手,共同赋能车路协同也将成为下一阶段国内重点发展目标。

尽管理论上凭借5G基站数量优势,通过部署在路侧或道路信息感知的5G 系统,可以实现车与路之间信息互通,同时把道路进行分级,以此实现更丰富更全面的具有感知信息能力的智能网联道路,实现全面通讯网联覆盖道路,甚至依靠5G可以在某些特定场景下通过道路信息让车辆本身来做决策。但5G基站建设的高成本,面对国内公路现有情况,实现全面车路协同成本上尚且还无法控制。

在车路协同领域,环境的数字化是实现车路协同、改善出行体验的重要方式,然而目前车路协同当中的人、车、路、网各部分仍存在较多尚未突破的问题,依照现有的5G技术所集成的汽车系统和模组方案还远不能实现5G+北斗的双融合,更别说直接用于车路协同。尤其在一些特定的场景下,例如智慧交通、智能汽车,包括智慧城市里行驶的无人驾驶的方案,需要的是集成度更高的北斗+5G的一体化终端。

实现一体化终端最重要是需要一个地基增强系统,当智能汽车接收天上卫星信号的时候,还需要接受地基增强系统给到的误差信息,通过这两个系统的融合才能实现精准的定位,也可以实现全国大部分地区包括全部的高速公路实现精准定位,通过“星地一体化”服务能力,确保车路在任何地点都能接受可靠、稳定的高精准定位服务。

但在一些场景,例如:地下车库、隧道等一些智能驾驶车辆卫星信号被严重遮挡的地区,要想实现精准定位,光有高精度卫星定位还不够,所以利用5G技术可以将车辆和路面感知情况快速上传输给北斗卫星,通过北斗厘米级精准定位来实现室内室外一体化的坐标连续和定位,并把这样的一些信息通过V2X的方式传递给智能驾驶的车辆,并保持智能驾驶感知的范围和距离。

某些特定车路协同路段会受限于5G基站数量和卫星干扰,面对这些情况,最好做法就是保证冗余以及抗干扰能力,当然做好这些,肯定需要做大量车路协同仿真测试为前提。

北斗系统作为国内新建成的重要时空导航设施,5G 又是目前智能化时代必须重点发展的传输技术,二者均是自动驾驶、车路协同等应用不可或缺的基础支撑。北斗+5G在汽车领域商用普及后,凭借极低时延、极高速率、高传输、高精度导航等特征,两者将在智能网联汽车和车路协同之间相互融合和相互赋能,并获得前方预警信息,提前为智能车辆采取避险措施,极大降低汽车交通事故风险。

总结

北斗三号最后一颗全球组网卫星完成部署,通过与5G之间协作,汽车行业的转型升级时代已经来临,智能网联汽车和城市智慧交通网络也将加速完成,二者之间的协作显然对汽车领域具有颠覆性影响。

北斗高精度定位是智能网联汽车感知与高精地图采集的关键基础技术。北斗将与汽车产业紧密融合,支持我国智能网联汽车产业的快速发展。5G与北斗双结合,也会给大众生活及出行带来更多便利和可能,同时撬动万亿车联网市场。

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