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        車聯網高精度定位發展趨勢分析

        來源:高瞻智庫  瀏覽數:  發表日期:
          1、車聯網高精度定位發展趨勢分析
          1.1車聯網高精度定位現狀
          根據場景以及定位性能的需求不同,車輛定位方案是多種多樣的。在大多數的車聯網應用場景中,通常需要通過多種技術的融合來實現精準定位,包括GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)、無線電(例如蜂窩網、局域網等)、慣性測量單元(InertialMeasurementUnit,IMU)、傳感器以及高精度地圖。其中,GNSS或其差分補償RTK(Real-timeKinematic),是最基本的定位方法??紤]到GNSS技術在遮擋場景、隧道以及室內的不穩定(或不可用),其應用場景受限于室外環境?;趥鞲衅鞯亩ㄎ皇擒囕v定位的另一種常見方法,然而高成本和對環境的敏感性也限制了其應用前景。通常,GNSS或傳感器等單一技術難以滿足現實復雜環境中車輛高精度定位的要求,無法保證車聯網定位的穩定性。因此會通過其他一些輔助方法例如慣性導航、高精度地圖等,以滿足高精度定位需求。
          1.2產業情況
          高精度定位硬件、軟件、位置校正服務是自動駕駛汽車的核心要素。惡劣天氣、重復場景、非視距場景和車載傳感器不穩定情況下,高精度定位在自動駕駛中起決定性作用。通過調查,車廠的需求見表1-1。
          表1-1 車企對高精度定位需求舉例

          隨著ADAS功能逐步的進入傳統汽車,使之成為傳統汽車的標配,而自動駕駛汽車的量產計劃也會在在未來3-5年內實現。高精度定位服務在汽車行業的應用具有非常廣闊的前景。
          2018年,中國汽車產銷分別為2781萬輛和2808萬輛,其中乘用車共銷售2251萬輛,汽車保有量超2.4億輛。2017年我國衛星導航與位置服務市場規模達到2620億元。巨大的汽車市場為車聯網的發展奠定了堅實的基礎。目前高精度導航設備市場的成本在3萬元左右。然而,在星地基增強系統一體化建成后以及導航終端芯片化集成后,高精度導航設備技術方案必然會明顯簡化,當其形成明顯規模優勢后,成本將降到汽車市場認可的量產價格。2020年,中國V2X用戶將超4000萬,若按30%需求實現高精度定位能力,市場規模就將達到1200億元。
          2、車聯網定位需求與挑戰
          2.1車聯網定位需求指標
          車聯網主要涉及三大業務應用,包括交通安全、交通效率和信息服務,對于不同業務應用,有不同的定位性能指標需求。同時,車輛作為移動的實體會經歷不同的應用場景,包括高速公路、城市道路、封閉園區以及地下車庫等。不同的應用場景,對定位的技術要求也各不相同。典型的交通安全類業務包括交叉路口碰撞預警、緊急制動預警等;典型的交通效率業務包括車速引導、緊急車輛避讓等;典型的信息服務業務包括近場支付、地圖下載等。典型的車聯網業務對定位的業務需求表2-1所示。
          表2-1 C-V2X主要應用場景及定位指標

          同時,自動駕駛作為車聯網的典型應用已經逐步滲透到人們的生活中,封閉或半封閉園區的無人擺渡、無人清掃、無人派送,以及礦區的無人采礦、無人運輸等,已經成為無人駕駛的典型應用。高精度定位是實現無人駕駛或者遠程駕駛的基本前提,因此對定位性能的要求也非常嚴苛,其中L4/L5級自動駕駛對于定位的需求如表2-2所示。
          表2-2 L4/L5級自動駕駛汽車定位系統指標要求

          2.2車聯網定位面臨的挑戰
          目前,目前車聯網場景的定位需求主要面臨以下三個方面:定位精度及定位范圍、通信時延和網絡部署。
          ·滿足不同應用場景下的定位需求:目前室外的定位技術以實時動態差分技術(Real-timeKinematic,RTK)為主,在室外空曠無遮擋環境下可以達到厘米級定位,但考慮到城市環境密集高樓區,以及會經歷隧道、高架橋、地下停車場等遮擋場景,需要結合慣性單元使用融合算法保持一定時間的精度。所以如何保障車輛在所有場景下的長時間穩定高精度定位,是車聯網應用場景下車輛高精度定位的巨大挑戰。因此需要結合蜂窩網定位、慣導、雷達、攝像頭等,通過多源數據融合保障車輛隨時隨地的定位精度。
          ·高精度地圖的繪制和更新。高精度定位需要有與之匹配的高精度地圖才有意義。從定位技術上,對于攝像頭、雷達等傳感器定位,需要有相應的高精度地圖匹配,以保證實現厘米級的定位。另外,從車聯網業務上,路徑規劃、車道級監控和導航,也需要高精度地圖與之配合才能實現。然而繪制高精度地圖成本高且復雜,且需要定期更新才能保證定位性能和業務需求。
          ·高精度定位成本較高。為保障車輛高精度定位的性能需求,需要融合蜂窩網、衛星、慣導、攝像頭以及雷達數據,而對于慣導、雷達等,成本較高,難以實現快速普及,限制了車輛高精度定位的商業應用。
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