RAC,更适合量产的汽车高精度卫星定位
GIVC
2021-11-10 15:58
资讯
我要评论(0

导语



行车定位技术的成本和精度一直是两大难以攻克的关卡。RAC技术的出现给业内又提供了一种新的解题思路。


9月14日我们有幸邀请到博盛尚科技有限公司创始人兼CEO申研先生来到GIVC线上社群作有关RAC技术的分享。

作者:李查

技术指导:申研


随着科技的发展,越来越多的设备与行业开始智能自动化。在汽车行业,近几年最热门的讨论问题之一正是无人驾驶。但由于诸多未成熟的技术桎梏,无人驾驶的发展道阻且长。而作为无人驾驶最核心技术之一的行车定位技术有了新的突破。博盛尚科技有限公司向市场推出一种新型的RAC高精度卫星定位接收机,其特点是不使用差分技术(RTK),仅采用普通民用单频信号(GPS L1或北斗B1),就能实现绝对定位优于亚米/分米级,相对动态定位厘米级的定位精度。


 RAC高精度卫星定位接收机


RAC技术即Realtime Array Calibration(实时阵列校准),通常与RTK (Real - time kinematic,实时动态)作类比。RAC卫星定位的工作原理图如下图:是由安装在车端的三组普通定位接收机和处理单元组成的。

RAC卫星定位的工作原理图


RAC卫星定位的原理是由三个顶点的接收机天线相位中心的所围成的物理几何图形为三角形ABC;另一个是以位于顶点的接收机的观测值所画出的几何图形A’B’C’;三角形几何图形A’B’C’与ABC对比即:各个接收机天线相位中心的坐标观测值之间的相对位置的矢量,与已知的各个接收机天线相位中心之间的相对位置的矢量对比,从而提取误差,提高定位精度。在产品形态上,有天线电路内部集成一体机和天线模组分离安装两种模式。


天线与接收机电路内部集成一体机(可当作有源天线安装)


天线模组分离安装:三个天线分别安装在车端不同的位置,比如沙鱼鳍和A/B柱。


按照RAC的逻辑,对用户来说:一个天线是普通定位,三个天线就实现车道级定位,RAC采用阵列天线分离方式,便于车辆前装的集成与小形化。原车沙鱼鳍天线中集成了GNSS天线,可以直接使用减少成本。RAC天线尺寸小方便集成A/B柱中。对汽车来说,还是普通定位的天线、芯片、模组和信号源。只是多了两个天线。无需地基增强网和通讯网络支持,全球可用。


RAC的内部零件


RTK载波相位差分技术,是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法,RTK技术基准站建在已知或未知点上,基准站接收到的卫星信号通过无线通信网实时发给用户,用户接收机将接收到的卫星信号和收到基准站信号实时联合解算,求得基准站和流动站间坐标增量(基线向量),可以实现厘米级的测量精度。


然而,原本用于测绘的RTK技术想运用于无人驾驶、智能汽车还存在许多问题。首先是成本,RTK技术由于需要基站的辅助,导致该技术的终端硬件费用昂贵,获得差分修正数据也需要缴纳额外的服务费。此外,还需缴纳流量费给4g运营商用于用户端与增强系统间的数据传输。


RTK产品图(图源网络,侵权请联系删除)


其次是保密性,地基增强网是双向数据,用户位置数据会被运营方自动无偿获取,在人们越来越注重隐私的今天,位置数据被轻易获取也让大家多了一丝不安全感。RTK技术的事故后定责也难以划分。RTK技术相较于RAC技术更复杂,其中涉及到卫星网络、地基增强网络、网络运营商、终端供应商等多方因素,难免会导致事故后各方相互“甩锅”的现象。最后是使用范围,RTK技术只能在差分站覆盖范围内使用,实际上有保障可用信号的范围目前还十分有限,同时也因为高精度测量型的RTK天线过厚而无法安装在量产车型上。


而RAC技术则很好地解决了以上痛点。RAC产品有着良好的独立性,它不依赖地面基站和差分数据,也不需要增强用户端与系统间的数据传输,也就不需要缴纳通讯流量费。这使得应用RAC的整体使用成本较低。同时也因为RAC的独立性,位置数据也得到了很好的保护事故后定责明晰,出事了由RAC产品方承担。更重要的是,因为不依赖地面基站,意味着RAC在有卫星信号的地方便可以广泛的范围使用


RTK与RAC的对比


此外,RAC技术在有遮挡场景里有着比RTK更好的数据完整性。在城市环境下出现金属的遮挡,RAC的技术是能够穿过的,但是RTK就不可以。比如在港口,上方金属遮挡较多,周围又有集装箱反射的场景下,RAC表现更好。这是因为RTK技术的数据链信号在传输过程中易受外界环境影响,如高大山体、建筑物、多路径和各种高频信号源的干扰所导致。


写到这里,读者可能会有疑惑,RAC是不是一种可以完全取代RTK的技术呢?对此,博盛尚科技有限公司创始人兼CEO申研表示:


RAC与RTK是两种不同的定位路线,不存在相互取代,只是在不同应用场景下有不同的选择。RTK来源于测绘的技术路线,是把测绘技术拿过来用在车上;RAC来源于车载定位导航的技术路线,是增强型车载定位导航:增强了精度和可用性;


但在汽车L4自动驾驶、L2+辅助驾驶、V2X、智能座舱等场景下,目前RAC已经足够用了。RTK更适合于测绘,而RAC是更适合于汽车量产落地的高精度卫星定位。



目前,低成本、精度够、应用范围广的RAC技术在汽车行业已经得到了一定范围内的使用。据悉,全球首个城市级商业化运营的L4级低速无人车队已经标配了RAC卫星定位,按规划将达到数万台,对此申研表示:“RAC已经成为L4级低速无人车的行业标配。” L4级低速无人车量产方案是 RAC+激光雷达+高精地图SLAM:RAC卫星定位提供绝对定位坐标用于SLAM高精度地图初始化匹配、路径规划和累计相对误差的校准消除。雷达/视觉+高精度地图实现厘米级地图相对定位。基于RAC的方案比基于RTK的整体成本低很多。


使用RAC技术的无人配送车


在V2X应用方面,RAC定位能够满足2020年12月31日由中国智能网联汽车产业创新联盟修订的行业标准(定位精度优于1.5米)。2020年智能网联汽车C-V2X“新四跨”暨大规模先导应用示范活动中,百度Apollo、PSA采用RAC定位现场演示,满足V2X场景应用,且实际客户体验优于RTK(见下面现场体验视频)。作为全国最早服务社会的V2X高精定位案例之一的智能网联公交车,就采用了RAC卫星定位,已经规模化稳定运营。


在L2+自动(辅助)驾驶方面,采用RAC能够在全球范围内精准实现车道级卫星绝对定位,已有多家客户采用RAC作为进入前装量产降低成本的定位方案

实际客户全程体验记录视频

(视频中白色车为装载RAC的车辆,灰色为装载RTK车辆。)


诚然在静态精度方面,RTK技术有着无法比拟的优势,RTK作为一种成熟的测绘技术在各行各业,如建筑、农林等都大有作为。但在追求量产的汽车市场,高精度带来的高成本让RTK技术成为了最大的硬伤。而对比RAC技术,在满足精度需求的情况下极大地降低了整体使用成本,是更适合于量产落地的高精度卫星定位。