高精度地圖，星輿科技打造自動駕駛利器

　　【太平洋汽車網(wǎng) 行情頻道】

高精度地圖和高精度定位，一直是自動駕駛行業(yè)的熱門話題。無論是輔助駕駛中基于場景的自動泊車、高速公路巡航，還是無人駕駛中的共享出行、貨運物流等應用，都離不開它的身影。要提高自動駕駛感知、決策的可靠性，高精度地圖和高精度定位始終是不可或缺的利器。

但由于資質、采集成本、定位精度、商業(yè)模式等問題，鮮少有創(chuàng)業(yè)公司敢涉足，國內幾家知名的圖商也未做過多的披露，行業(yè)發(fā)展緩慢。

破局，勢在必行。

構建北斗高精度定位網(wǎng)絡 亞太地區(qū)使用北斗更有利于高精度定位

星輿科技，通過建設和運營覆蓋全國主要地區(qū)的北斗高精度定位網(wǎng)絡，研發(fā)全場景、高精度、多源融合的下一代定位技術和高精度地圖，欲以此破局。

其下一代定位技術的技術路線是：RTK+機器視覺+ IMU+高精度地圖。這種技術路徑目前從業(yè)界來看非常獨特，而且具有自身特色。而打造這種下一代定位技術，又離不開北斗高精度定位網(wǎng)這個基礎設施。依托自身構建的北斗高精度定位網(wǎng)絡，為星輿下一代定位技術中的“RTK”絕對定位奠定了基礎。

RTK（Real-time kinematic實時動態(tài)載波相位差分技術）定位是一種衛(wèi)星導航定位技術，用于提高基于衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位精度，它能夠實時解算移動站點在指定坐標系的精確位置，達到厘米級的定位效果。

RTK定位精度的可靠性，依賴于移動站的搜星數(shù)和北斗高精度定位網(wǎng)絡播發(fā)的差分數(shù)據(jù)質量，分兩方面進行。搜星數(shù)需要依賴行駛路況和導航系統(tǒng)的總衛(wèi)星數(shù)，最優(yōu)的情況是在空曠的道路環(huán)境下，可以接收到盡可能多的衛(wèi)星信號。前者是固定條件，后者則要看北斗GPS GLONASS等衛(wèi)星系統(tǒng)的表現(xiàn)。不同的衛(wèi)星系統(tǒng)，覆蓋不同區(qū)域的密度也不同。“北斗是中國自主研發(fā)的導航定位系統(tǒng)，因此在亞太地區(qū)覆蓋密度較高。GPS衛(wèi)星，在中國或整個亞洲，頭頂上衛(wèi)星一般可搜到6-7顆左右，北斗衛(wèi)星，會長時間維持在9顆以上，如果再加北斗三的話，大概可同時觀測到13顆衛(wèi)星。”

星輿科技定位技術部總監(jiān)杜洪偉表示，在亞太地區(qū)使用北斗，不僅可搜到的衛(wèi)星數(shù)量更多更穩(wěn)定，北斗還是最新研制、發(fā)射的衛(wèi)星系統(tǒng)，因此都可以使用三頻信號，而GPS大部分是老舊衛(wèi)星，只有等老衛(wèi)星退役，發(fā)射的新衛(wèi)星才能使用三頻信號，GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星要全部替換有個時間過程。“相比起雙頻，三頻信號有更高的可靠性和抗干擾能力。因此在技術上，北斗具有先進性，結合亞太的布設密度，可以為這個地區(qū)提供更優(yōu)的服務。”

2018年12月27日，北斗三號基本系統(tǒng)完成建設，開始提供全球服務。根據(jù)規(guī)劃，北斗三號2020年實現(xiàn)35顆衛(wèi)星全球組網(wǎng)，網(wǎng)眼最密處在中國上空，屆時，亞太地區(qū)使用北斗，比起使用GPS將具有更大優(yōu)勢。

當然，要讓高精定位的產(chǎn)品更容易商業(yè)化，成本和技術實現(xiàn)要做平衡，為了達到更好的結果，星輿科技在RTK之外，還使用了雙目視覺和IMU進行融合定位。

融合雙目視覺和IMU用于高精度定位  雙目比單目更具優(yōu)勢

雙目視覺識別，常見于ADAS前視，由于對硬件品質要求較高，不常見于高精度定位。杜洪偉表示，雙目用于高精度定位其實有著明顯的優(yōu)勢：可以提高計算位置的準確性和可靠性，避免單目攝像頭的故障，當然挑戰(zhàn)也不少，如兩路視頻數(shù)據(jù)量大，需要的算力高，功耗也大，數(shù)據(jù)同步也非常關鍵。

“雙目是為了提高計算的準確性，雙目和單目區(qū)別就是類似人的眼睛，人的雙眼和單眼，如果使用兩個眼睛去估測前面物體的距離，肯定比單眼更為準確，另外，雙目的好處在于，哪怕一個眼睛看不清，另一個可持續(xù)測量的話，還是可以單點故障問題，而單目一旦故障直接就不可用了”。杜洪偉說，雙目挑戰(zhàn)性也比單目更大，雙目因為有兩目的圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同步上存在比較大的挑戰(zhàn)，必須做到毫秒級數(shù)據(jù)同步，如果做不到毫秒級同步，兩邊圖像不一致，到時測量的誤差會更大。此外，杜洪偉解釋說，在數(shù)據(jù)量和計算量上，雙目要處理的量都會比單目的更大。

基于RTK、IMU、雙目攝像頭等多傳感器高度集成的終端產(chǎn)品——AI定位終端

除了機器視覺，星輿的高精度定位方案中也融合了IMU，IMU常見的應用包括制導導彈、無人機、機器人、航姿參考系統(tǒng)。高精度IMU可作純慣性導航，近來也用于自動駕駛高精度導航、定位應用。IMU的缺點是累積誤差，因此需要校正。通常誤差越小的IMU，所使用的慣導系統(tǒng)也越精密，價格也越昂貴。

杜洪偉表示，在自動駕駛的應用中，常見的IMU定位設備造價昂貴，但事實上可根據(jù)不同場景使用不同規(guī)格的軟硬件配置（如選用不同價位的IMU），滿足各類差異化場景的需求。“同時還要可通過算法的優(yōu)勢，讓價格較低的硬件發(fā)揮出更好的優(yōu)勢。”

基于北斗高精度定位網(wǎng)制作高精度地圖  自研多傳感器后處理融合定位算法

星輿科技也擁有完善的高精度地圖解決方案。星輿科技地圖技術部總監(jiān)古明輝表示，高精度地圖制作的一個主要難點就是要依賴高精度定位。而星輿科技的一項核心能力在于可提供全場景的高精度定位能力，依賴自身的北斗高精度定位網(wǎng)絡的覆蓋，保證大部分區(qū)域定位都是2厘米以內的高精度位置，同時，依靠自身研發(fā)的多傳感器后處理融合定位算法，可以解決困難場景下的定位問題，始終保證采集區(qū)域的高精度定位輸出，為高精度地圖制作提供最基礎的依據(jù)。

星輿科技自主研發(fā)的千元級別高精度地圖采集終端

“融合定位算法是星輿科技的核心能力之一，保證了全場景下的高精度位置服務的質量。融合定位算法對輸入的包容性很強，包括：RTK定位數(shù)據(jù)及衛(wèi)星原始觀察數(shù)據(jù)、IMU數(shù)據(jù)、視覺數(shù)據(jù)、激光數(shù)據(jù)、高精度地圖數(shù)據(jù)。按照使用方式可以分為實時融合定位算法和后處理融合定位算法。這兩類用法的區(qū)別在于實時融合定位是實時獲取到高精度的位置信息，后處理融合定位則可以事后進行高精度軌跡恢復。”古明輝介紹說。

在初始建立高精度地圖的時候，星輿團隊會使用后處理融合定位算法對數(shù)據(jù)進行雙向處理，保證高精度軌跡的精度更加高。而在具有高精度地圖的區(qū)域，則通過實時融合定位算法始終保持高精度的定位，“比如，自動駕駛車行駛在高架橋下、隧道等城市復雜場景的時候，我們會采用不同的算法策略，如果是在衛(wèi)星定位良好區(qū)域，RTK定位質量處于固定解，將會直接實時輸出RTK定位數(shù)據(jù)；如果衛(wèi)星定位可能出現(xiàn)失鎖，將充分利用多種傳感器的輸入進行實時計算獲取高精度位置。具體來說：就是在RTK失鎖的時刻，提取地圖上可用于自定位的特征數(shù)據(jù)和方位，在指定的方位搜索目標，進行匹配和測距，反向計算出自己的定位。然后持續(xù)對這些目標進行跟蹤和測量，利用IMU提供的姿態(tài)數(shù)據(jù)作為約束，保證輸出的高精度定位的可靠性。如果在沒有可供使用的自定位數(shù)據(jù)的地方，算法還會進行進一步的處理來應對。也就是說，我們會根據(jù)不同復雜場景的情況，采用不同的算法策略，保證高精度實時定位結果的可靠和準確。”

車輛行駛在高架橋下依然可以實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的基于RTK的自定位

古明輝表示，通過兩三年的積累，星輿科技的高精度地圖采集系統(tǒng)對各種場景的處理能力已經(jīng)比較成熟，不僅自主研發(fā)了千元級別的高精度地圖采集終端，而且高精度地圖生產(chǎn)流程能達到90%的自動化處理，自動化率較高，為未來大規(guī)模數(shù)據(jù)量產(chǎn)奠定了基礎。

目前，星輿高精度地圖采集的數(shù)據(jù)有兩類，一類是終端實時計算后的輕量級的數(shù)據(jù)，一類是完整記錄型的原始數(shù)據(jù)，兩者都將被用于地圖制作。輕量級地圖需要依靠邊緣計算，將現(xiàn)實場景地圖進行矢量化處理，提取位置信息的關鍵元素，上傳平臺，目前的數(shù)據(jù)量約在每公里KB級。而記錄型數(shù)據(jù)，則需要記錄完整的視頻、定位數(shù)據(jù)，上傳到云平臺用于高精地圖的底圖制作。前者可以依賴現(xiàn)有的網(wǎng)絡，不消耗大量流量的情況下低成本實現(xiàn)，但后者則需要依賴同貨運、公交、出租車等車隊平臺合作，統(tǒng)一安裝相應的采集終端，依靠WIFI定點傳輸數(shù)據(jù)。

中山一立交是廣州的城市主流干道樞紐，高精度地圖制作尤為復雜

依托“高精度定位+高精度地圖” 打造車載多元化應用服務

依托高精度定位和高精度地圖，星輿能涉足的車載多元化應用服務就變得豐富起來。比如，傳統(tǒng)的商用車安裝行車記錄儀等設備，在有了高精度地圖和高精度定位的服務后，可以通過大數(shù)據(jù)更精準的測算車輛的運行軌跡，厘米級的定位精度可以提前預防事故的發(fā)生。

星輿科技車道級導航在車載中的應用

另外，通常車輛在發(fā)生交通事故后，需要保險公司去到現(xiàn)場勘驗，但有了高精度定位和高精度地圖這些精準服務，保險公司就可以做到遠程操控，仍明察秋毫，了解事故車輛當時行駛的具體車道、以及發(fā)生碰撞時的各種實際情況等，從而可以快速厘定各方的交通責任，也同時降低了保險公司的運營成本。

除此之外，自動駕駛應用率先落地商業(yè)化的場景，也可以從中獲益。如機場的無人擺渡車、園區(qū)物流車、自動泊車等等。隨著高精度定位和高精度地圖技術的日益成熟，越來越多的場景將會被其服務。

（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 合肥01）