導讀

2021第五屆ADAS與自動駕駛論壇上，和芯星通高精度產(chǎn)品經(jīng)理刀禮洋先生做了題為《北斗高精度芯片賦能智能車載應用》的演講，本次演講主要通過三個方面來介紹和芯星通最新產(chǎn)品技術與應用。

（一）產(chǎn)品研發(fā)歷程與市場地位

和芯星通成立于2009年，是北斗星通旗下專業(yè)從事GNSS衛(wèi)星定位導航芯片設計、研發(fā)與高精度定位算法、多源融合核心算法，以及GNSS數(shù)據(jù)服務提供的科技企業(yè)。成立12年以來，先后發(fā)布了十多款衛(wèi)星定位導航芯片。

2010年發(fā)布了國內首款兼容北斗的多系統(tǒng)多頻高性能SoC芯片和芯星云Nebulas。2013年發(fā)布了國內首顆55納米北斗芯片和芯蜂鳥Humbird，面向車載導航、T-Box車輛應用的GNSS芯片。2017年發(fā)布了首款28nm支持北斗全球信號的最小芯片和芯火鳥Ufirebird；同年北斗星通收購了加拿大RX Networks，構建云+IC業(yè)務板塊。2020年發(fā)布了22nm的射頻基帶及高精度算法一體化GNSS SoC芯片NebulasIV，面向未來智能駕駛、無人機、機器人等市場方向。

和芯星通研制的GNSS衛(wèi)星定位導航芯片首個通過AEC-Q100車規(guī)認證，并率先在車載前裝實現(xiàn)商用，國產(chǎn)芯片前裝出貨No.1。北斗高精度厘米級產(chǎn)品率先在無人機、機器人、及機車等領域實現(xiàn)批量應用，無人機市場出貨量 No.1。

2015年，和芯星通設計的北斗衛(wèi)星定位芯片技術唯一獨立獲得國家科技進步二等獎；2018年，和芯星通研制的北斗衛(wèi)星定位芯片應用成果獲得國家科技進步一等獎。

（二）智能車載應用與北斗定位產(chǎn)品

近年來，車載導航應用對北斗衛(wèi)星定位的精度、可靠性，以及駕駛舒適度要求日益提高，使得北斗衛(wèi)星定位產(chǎn)品的定位精度、質量、工藝有了明顯提升。車載導航應用模組從開始的支持單GPS衛(wèi)星系統(tǒng)，到如今的支持多系統(tǒng)聯(lián)合定位解算，并且支持多系統(tǒng)多頻信號；定位精度從初始的3米-5米精度的單點定位精度，上升到了厘米級的RTK定位精度，滿足智能駕駛、自動駕駛應用要求。和芯星通北斗衛(wèi)星定位模組在車載應用市場方面，有應用于V2X、T-Box、導航儀、監(jiān)控等領域，其次在L3、L4的自動駕駛場景上也有相應產(chǎn)品。

隨著車載衛(wèi)星定位體驗要求不斷提高，為了滿足在隧道、高架橋梁等場景時無衛(wèi)星信號也能實現(xiàn)連續(xù)定位的需求，UM220-INS集成了MEMS器件，具備GNSS+INS組合導航功能，使得車輛進入諸如隧道、橋梁，甚至城市峽谷等遮擋嚴重的場景時，還能夠實現(xiàn)車輛連續(xù)、準確的定位。

另一方面，在面向精度需求較高的場景，比如農(nóng)機自動駕駛、乘用車、擺渡車自動駕駛、高精度地圖采集的應用場景，要求北斗衛(wèi)星定位模組能到厘米級的定位精度。在上述應用場景，和芯星通都有成熟的產(chǎn)品。

根據(jù)車載應用模式不同，和芯星通定義了以下2款產(chǎn)品：

第一款 UM4B0

以前衛(wèi)星定位厘米級精度的產(chǎn)品還只存在于測量測繪上，現(xiàn)在厘米級定位精度的北斗衛(wèi)星定位模組UM4B0，可在高精度車載上使用。UM4B0 是基于 NebulasII 高性能高精度芯片開發(fā)的全系統(tǒng)全頻 RTK 定位模塊，支持 BDS B1I/B2I/B3I/B1C/B2a、GPS L1/L2/L5、 GLONASS L1/L2、Galileo E1/E5a/E5b、QZSS L1/L2/L5 等衛(wèi)星信號，支持窄帶抗干擾，主要面向高精度地圖采集、智能駕駛和無人機等應用領域。

第二款 UM482

對于在車載高精度應用，有些模式不僅需要厘米級的位置信息，還要求實時精確確定車輛的航向，甚至即使在停車狀態(tài)下也有精準的航向值。和芯星通針對此類需求開發(fā)了全系統(tǒng)多頻高精度定位定向模塊——UM482。該產(chǎn)品支持兩個天線信號輸入，同時輸出RTK定位和Heading航向信息。

UM482 是基于 NebulasII 高性能高精度芯片開發(fā)的全系統(tǒng)多頻高精度定位定向模塊，支持 BDS B1I/B2I、GPS L1/L2、 GLONASS L1/L2、Galileo E1/E5b、QZSS L1/L2 等衛(wèi)星信號，面向農(nóng)機自動駕駛、智能駕駛等應用領域。

但是對于量產(chǎn)車載應用而言，30×40mm的模組尺寸依舊較大。因此，和芯星通去年發(fā)布了22納米射頻基帶及高精度算法一體化的GNSS SoC芯片——NebulasIV。NebulasIV芯片秉承了All in one的設計理念，把所有射頻部分的信息處理、基帶信號捕獲跟蹤、高精度厘米級算法、抗干擾算法等都集成到該芯片上，真正實現(xiàn)片上高精度厘米級北斗衛(wèi)星定位功能。

NebulasIV 兼?zhèn)涓呒啥?，高可靠性，RTK fix準確率＞99.9%；高質量滿足車規(guī)級AEC-Q104，滿足車載前裝、無人機、農(nóng)機應用要求；具備獨一無二設備ID及RSA數(shù)字簽名，具備低功耗、小尺寸等特點，適用于精準農(nóng)業(yè)、智能駕駛及電信授時等多個高精度應用領域。

而在車載應用上，除了芯片之外，不同車廠的解決方案、應用模式不同，對于GNSS衛(wèi)星定位產(chǎn)品的形態(tài)要求有些差異。例如一些車廠使用17×22的表貼模塊，而一些車廠使用的設備上直接集成GNSS芯片，和芯星通基于NebulasIV芯片開發(fā)了一系列不同產(chǎn)品形態(tài)的高精度厘米級RTK定位模組。

為高精度車載應用提供不同的產(chǎn)品形態(tài)。其中以UM960為例，尺寸是12×16mm，尺寸兼容車載市場主流 GNSS 模組產(chǎn)品，具備片上RTK定位解算功能，可達厘米級定位精度。UM960模組可做到高精度小尺寸主要源自于22納米射頻基帶及高精度算法一體化的GNSS SoC芯片中將射頻部分的信息處理、基帶信號捕獲跟蹤、高精度厘米級算法、抗干擾算法等有效融合到一顆芯片上的功效。

（三）“云”服務解決方案賦能智能車載應用

為了更好地在終端展現(xiàn)極致的定位精度，北斗星通旗下真點科技將自有參考站數(shù)據(jù)與全國范圍內合作伙伴數(shù)據(jù)進行融合，接入真點云端數(shù)據(jù)服務平臺，為全國用戶提供7*24h的厘米級數(shù)據(jù)服務。

車輛只需通過車載終端連接到云服務平臺獲取服務數(shù)據(jù)并傳送給終端內置GNSS芯片或模組即可在終端側實現(xiàn)厘米級的高精度定位。

下圖即為云服務平臺架構圖，基準站采集數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)返回平臺，在平臺側對定位誤差參數(shù)進行分析和解算并完成服務數(shù)據(jù)播發(fā)，自動駕駛車輛接收到服務數(shù)據(jù)后完成高精度定位解算，從而提升定位精度。

針對“云”+“端”一體化解決方案，真點科技提供的數(shù)據(jù)服務主要有以下幾種：

其一，是A-GNSS輔助定位數(shù)據(jù)服務。包含實時星歷服務和預測星歷兩類服務，主要用于車輛等載體的快速定位，改善用戶體驗。其中，實時星歷服務可以將定位時間從十幾秒甚至幾十秒縮短至3秒以內，預測星歷服務可以提供最長14天星歷預測數(shù)據(jù)，用于在弱網(wǎng)絡環(huán)境下的快速定位。

其二，是GNSS增強定位數(shù)據(jù)服務，主要包含D-GNSS、RTK數(shù)據(jù)服務、PPP及PPP-RTK數(shù)據(jù)服務等，其中最主要的是RTK數(shù)據(jù)服務。受益于大規(guī)模部署的參考站網(wǎng)絡和RTK算法的性能優(yōu)勢，RTK數(shù)據(jù)服務已經(jīng)在智慧農(nóng)業(yè)、無人機、智能駕駛等行業(yè)得到廣泛應用。其他類型服務也逐漸開始在不同行業(yè)、不同場景下應用。

以外，真點可以提供高精度RTK算法服務，支持在云端部署和端側集成兩種模式。面向共享單車等監(jiān)控行業(yè)和智能駕駛行業(yè)，提供一體化高精度定位解決方案。

對于農(nóng)業(yè)機械的自動駕駛，國內在農(nóng)業(yè)的耕、種、管、收四個環(huán)節(jié)基本上具備了農(nóng)機的自動駕駛。在智慧農(nóng)業(yè)的耕、種、管、收各個環(huán)節(jié)中，北斗高精度衛(wèi)星定位產(chǎn)品均發(fā)揮著重要的作用。從2019年至2020年農(nóng)機自動駕駛的安裝數(shù)量看，農(nóng)業(yè)機械的自動駕駛的需求增長45%以上。因此，在農(nóng)業(yè)機械的自動駕駛領域對北斗衛(wèi)星定位的需求也有較大的應用需求。

市場上已經(jīng)實現(xiàn)了多機協(xié)同作業(yè)，這要求車和車之間的位置和距離要精準把控，并且前行速度也需精準匹配，這樣才能實現(xiàn)多機協(xié)同作業(yè)。

對于低速無人自動駕駛車輛而言，基本都在一個封閉園區(qū)里作業(yè)，但是場景較為復雜，如高樓、樹蔭遮擋等對衛(wèi)星信號影響比較大。因此在此類車輛上不僅有衛(wèi)星定位，還有雷達、攝像頭等一系列傳感器進行輔助。

傳感器依賴GNSS衛(wèi)星定位結果的校準能夠對車輛進行精準起始位置定位，因此GNSS定位的有效率以及準確度和精度對車輛而言就至關重要。上圖體現(xiàn)產(chǎn)品在封閉園區(qū)行駛路徑狀況，右側兩圖中上面體現(xiàn)自有產(chǎn)品，下面是國際知名產(chǎn)品的軌跡情況，進行對比和標注的地方就是軌跡缺失情況。

眾所周知，實現(xiàn)自動駕駛離不開高精度地圖。而高精度地圖的采集，需要北斗高精度衛(wèi)星定位作為基站。同時結合其他傳感器，實現(xiàn)對路標，道路、場景的感知形成精準高精度地圖。

我們在高精度GNSS定位里面集成了較高性能的慣導器件。滿足車載在L3+級別的應用需求，實際測試車輛行駛經(jīng)過了一條2.8公里的隧道之后，依舊保持在車道上。上圖是重慶的測試圖，車輛經(jīng)過了2.8公里的隧道其顯示線路仍是非常連貫的。

在未來，和芯星通會繼續(xù)專注于打造自動駕駛的核心傳感器——衛(wèi)星定位芯片，為自動駕駛提供精準的時間、空間信息。

原文標題：和芯星通：北斗高精度芯片賦能智能車載應用

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責任編輯：haq