基于北斗技术的高精度组合导航
基于北斗技术的高精度组合导航1方案概况自动驾驶，包括智能汽车、无人矿卡、无人清扫等，这些自动驾驶解决方案都包含了许多传感器，比如激光雷达、视觉和毫米波雷达，但是这些传感器可能在恶劣的天气条件中或者无特征点的环境中失效，导致自动驾驶“失明”出现事故，在这些基于视觉的传感器功能较差的情况下，我们的多源融合组合导航高精度定位能够持续不断的提供精确地、可靠地、可信地定位，让自动驾驶更安全、有更好的用户体验。2 背景需求智能汽车对高精度定位的需求越来越迫切，国外导航技术的发展呈现出多系统融合的发展态势，国内高精度组合导航芯片、模组等核心部件还存在提升空间。导航技术已成为人类全方位活动的重要支撑，是现代工业数字化、智能化的基础，更是现代国防装备精确打击的关键。世界航天已进入大规模进出空间和地月空间经济的新时代，精确可靠的导航技术是保证航天运输、重复使用航天运载系统和未来可学习可训练智能航天器安全入轨及精准返回的重要技术途径。北斗卫星导航产业链主要包括芯片、模组、系统集成、运营服务四个主要环节。从产业成熟化发展角度，自主设计北斗专用的集成化芯片将是北斗导航产业发展的必然趋势，直接影响到整个卫星导航产业的健康发展。定位精度不断提升是组合导航产业发展的大趋势。目前，工程机械、市政施工、城市管理等行业对高精度定位的需求越来越大，但是目前市场上的卫星导航高精度定位产品在城市复杂环境下可用性不高，严重限制了北斗高精度产业的推进。因此急需进行北斗高精度定位技术突破，掌握北斗高精度核心芯片模组设计制造的核心技术，推动北斗产品核心竞争力和规模化应用，推动区域产业聚集整合。3 技术可行性智能网联汽车对定位系统的基本要求有以下四点：1、高精度；2、高可用性；3、高可靠性；4、自主完好性。为了满足这些要求，需要将高精度卫星导航与惯性导航、视觉导航等多种传感器组合起来提供可靠的定位，技术难度较高。北云科技推动智能网联汽车领域核心技术攻关的关键在于三个方面，一是加强多源融合GNSS高精度定位芯片、算法、平台等核心技术研发，推动现有成果向智能汽车领域拓展。二是以关键技术为基础，瞄准智能汽车、人工智能、物联网等应用领域，系统推进工程化解决方案落地。三是顺应汽车智能化发展趋势，引导和集中行业资源，与合作伙伴共同打造直接面向客户的系统化产品。北云科技利用在高精度信号处理与信息处理领域的技术积累，以及在全国数万量驾考车辆上的定位场景数据分析、大数据训练，攻克了多项技术难关，基于自研芯片，研发出了高精度组合导航系统，能够提供可靠的厘米级定位。由于采用自研芯片与算法，在性能相当的前提下，成本远低于国外产品，具备较大的竞争优势。 3.1落地应用机器人随着智能化的发展，户外巡检、安防、运输、清扫、服务类机器人应用越来越多，技术发展也越来越成熟。高精度定位作为机器人自主定位的主要技术手段，通过差分定位技术、GNSS/INS组合导航技术等，为智能载体提供实时的厘米级位置、姿态和时间信息。还能结合里程计、视觉、激光雷达等多传感器融合，配合建图、路径规划等技术，准确实现机器人的定位、定向和按路径规划自动行驶。北云科技推出的C1高精度定位定向模块、A1高精度组合导航模块，能满足不同复杂场景下的机器人高精度定位需求，已经成功应用于巡检机器人、农业机器人、割草机器人等多种户外机器人产品，是户外机器人定位的首选。农业智能化GNSS高精度定位能为农机提供精确的位置信息，结合自动控制技术，使得农业机械能自主精确的完成作业。配备GNSS高精度定位的智能农机已进入到大田农业的精准灌溉、精准喷药、土地勘测、肥力分析、播种、插秧、深松、深耕、施肥、收割等诸多环节。北云科技的C1/A1高精度定位/组合导航模块，能够提供实时的厘米级位置和时间信息，支持单/双天线模式，既能进行高精度定位也能进行双天线高精度定向，协助农机进行准确的行进转向等操作。测量测绘国土资源管理、地理信息测绘、基础设施建设，城市建设规划、工程施工、土地确权、电子地图等等都离不开测量测绘，而GNSS高精度定位是测量测绘应用的重要技术支撑。测量测绘行业应用对GNSS高精度定位的定位精度、性能、稳定性、可靠性都要求较高，北云科技高精度定位产品，能有效满足测量测绘的要求，已在国内得到广泛应用，并已走出国门应用于日本、西班牙、法国等海外国家。智能驾考驾培为了提高学员考试通过率和提升市场竞争力，越来越多的驾校也开始引入基于GNSS高精度定位的智能驾考模拟系统，融入学员的学车过程中。截止到2020年底，采用北云高精度板卡的智能驾考系统，已在全国30余个省（自治区、直辖市）400多个城市的上千个驾考场地中投入使用，数万台驾考车辆安装上了北云的高精度板卡，为其提供着全天候的厘米级定位服务。4 应用效果高精度定位是智能驾驶中感知决策部分不可或缺的重要组成部分，GNSS+INS组合导航高精度定位为智能驾驶载体提供每秒输出最高达200Hz的实时、可靠、安全的厘米级位置、速度和时间信息。结合激光雷达等其他传感器、高精度地图、车联网和计算平台等，为智能驾驶的AVP代客泊车、高速自动驾驶、高速驾驶辅助、拥堵辅助等提供可靠的测量结果。A1/X1组合导航模块是北云科技基于自研高精度高精度Alita/Ripley 芯片开发的全系统多频点深耦合组合导航高精 度定位系统，性能稳定可靠，以超高性价比广获客户口碑，是智能驾驶定位的首选设备。已应用于诸多国内以及德国、埃及、奥地利等海外国家的自动驾驶企业和主机厂及智能机器人、农业智能化、无人机、测量测绘、智能驾考驾培。5特色亮点在卫星信号本身非常脆弱，使用场景中卫星信号被遮挡丢失的情况下，特别是高楼林立的市区、高架桥、隧道灯等，智能汽车靠单纯的卫星定位，也无法保证全局的高精度绝对定位。这就需要高精度组合导航。组合指的是组合高精度卫星定位和IMU（惯性导航单元）。IMU在卫星信号丢失或者很弱的情况下，暂时填补卫星定位的空缺，通过积分法推算最接近真实的定位，以实现全场景高精度绝对定位。高精度组合导航技术分为松耦合、紧耦合和深耦合组合导航技术三个层级。最简单的松耦合技术通过集成高精度定位模块和IMU模块，对两个独立模块各自输出后的结果进行简单耦合，得出组合定位结果。深耦合技术，通过在输出RTK结果之前，在信号处理芯片层用融合定位结果对观测量进行预先校准，使得卫星定位精度进一步提高，组合定位结果更加精准稳健。深耦合组合导航技术，涉及到芯片层的信号处理，因此只有具备卫星定位芯片自研能力的企业才有可能实现。北云科技组合导航产品，基于自研芯片，实现了深耦合组合导航技术，实测显示相较于松耦合技术定位精度可提升2-5倍。6企业简介*北云科技有限公司于2013年成立于*，位于中电软件园12栋。公司专注于研发高精度卫星导航核心部件，形成以芯片与算法为核心的高精度板卡、高精度接收机和组合导航系统等产品，为智能汽车、自动驾驶、驾考驾培、机器人、精准农业、工程机械、轨道交通等领域提供高精度定位与导航，产品已出口至全球30多个国家。北云科技研发团队源自北斗卫星导航系统建设主力，以6名博士为核心，曾获得4项科技进步一等奖，团队在高精度卫星定位、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，已获得项集成电路布图设计登记证书及三十多项国家发明专利。
