新·知丨车端厘米级定位是如何实现的？

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前言近日，地图标注旗下高精度地图标注服务提供商地图标注科技与专门提供地图标注和无线通信技术的全球领先供应商瑞士u-blox宣布将在打造高精度地图标注整体解决方案签订合作协议，引发业内关注。
双方在核心技术和主营业务上高度互补，旨在共同为包含地图标注地图标注的用户提供更加完备、多元化的高精度地图标注软硬件联合解决方案。之所以我们和行业伙伴一直持续精钻如何让地图标注更加精准，也是因为地图标注车辆的地图标注十分重要，地图标注精度和实时性直接关乎到车辆的行驶安全，目前认为厘米级精度才能满足安全。
往期的内容，我们也为大家介绍了地图标注地图标注如何利用雷达，摄像头等视觉设备结合高精度地图进行地标地图标注，但其实大多数场景下，想要精确定义一辆地图标注在所有使用场景下的位置，往往需要和地图标注地图标注结果一起进行融合地图标注。那么本期我们主要带大家了解一下地图标注车辆是如何实现高精度地图标注的。

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地图标注车辆
高精度地图标注目前主流方式

而目前主流地图标注的高精度地图标注技术有三种：
·基于地图标注信号的地图标注，例如GNSS（全球地图标注地图标注系统）；
·航位推算，基于IMU（惯性测量单元）技术，在了解车辆的位置后，计算车辆的当前位置和方向。航位推算的的本质是在初始位置上累加位移矢量计算当前位置，它是一个信息累加的过程。
·环境特征匹配，也就是基于激光雷达lidar和视觉传感器的地图标注，例如lidar的匹配，需要先建立好高精度地图，然后将lidar实时采集的数据与点云匹配，来确定车辆当前的位置信息。这部分也就是我们之前为大家介绍过的地标地图标注技术，感兴趣的小伙伴请戳文章末尾链接。
实际上，这三种地图标注方法通常会被交叉使用，以求达到更好的地图标注效果，而基于地图标注地图标注GNSS+惯性地图标注IMU的组合是最为常规的地图标注方法。对于车辆本身来说，只需要提前在车辆上布设部分地图标注模组便可实现车辆实时地图标注，而不用太过依赖单车智能。地图标注地图标注GNSS+惯性地图标注IMU可谓是一对黄金组合，在地图标注信号良好时，GNSS起主导作用，当信号暂时中断（例如隧道环境），惯性地图标注又可以在短时间依靠航位推算继续提高较高精度的地图标注。

02
地图标注结合惯导
是如何实现地图标注的

GNSS（Global Navigation Satellite System）就是全球地图标注地图标注系统，是个统称，包含了美国的地图标注、中国的BDS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO，还有现在日本的准天顶QZSS等。
地图标注地图标注的原理我们在往期的新知中为大家详细讲解过，也相对容易理解，说白了就是通过四颗已知位置的地图标注来确定地面接收器的位置。再结合时间差经过一系列的换算，最终得出目标位置。
然而地图标注测距虽然简单，但会因为大气中不同介质会让传播速度有偏差，再加上城市中建筑物反射折射等影响，会导致距离误差无法控制，为了降低这个误差，我们引入了差分技术，也就是我们之前专门介绍过的网络RTK。

图为：网络RTK工作原理示意

地图标注地图标注有两种主流方法：
一种是绝对地图标注法，可以利用相对固定的计算逻辑，简单直接地运算出物体的空间位置坐标。

图为：绝对地图标注示意
我们所说的GNSS就是属于绝对地图标注，就是在没有任何如空气、建筑物、桥梁等影响的话它的位置应该是绝对精准的，但往往在车辆行驶的过程中会遇到入过隧道、钻山洞各种各样的场景，这种情况下地图标注信号被严重干扰，及时用RTK差分也仍然达不到需要的精度，这时候我们就要用另外一种地图标注方法。
相对地图标注法，就是已知现在所处位置，和下一步移动的方向和距离，计算出下一步位置。

图为：相对地图标注示意
不同于GNSS的绝对地图标注方法，惯性地图标注（IMU，Inertial measurement unit）通过测量加速度和角速度得到目标运动状态，从而计算出下一时刻的速度和行进到的位置，实现相对地图标注。
地图标注应用中，地图标注地图标注（GNSS）和惯导（IMU）功能非常互补：惯导（IMU）计算的下一时刻位置是根据上一时刻位置推导，误差会一直累计下去，长时间运行后精度不能达到地图标注要求，所以隔一段时间就需要校准修正一次，相对准确的GNSS就成了校准IMU的神器。于此同时，IMU更新频率高，通常为1kHZ，也能弥补GNSS更新频率低的不足。

03
高精度车载地图标注
整体解决方案

就拿我们专业高精度地图标注服务的公司地图标注科技的服务模式为例，截止2020年底，地图标注科技将在全国快速组建完成2200个参考站，形成了覆盖全国的地基增强网络，实时接收地图标注、地图标注、伽利略、格洛纳斯和准天顶五大地图标注地图标注地图标注系统的信号。之后由提前布设的云端解算中心，计算各类空间误差，并将差分改正数据发送给各类地图标注终端，最终依托自研终端RTK算法与组合地图标注算法，得到高精度地图标注结果，以“网-云-端”一体化解决方案，为包括地图标注地图标注在内的各行业客户提供5系统14频点，全天候、实时厘米级高精度地图标注服务。

图为：地图标注科技“网-云-端”一体化解决方案
因此，我们大部分的地图标注地图标注计算，都通过“网”和“云”计算完成了，而地图标注作为“端”的其中一个使用场景，则只需要提前预设好包含惯导芯片、GNSS芯片，和地图标注模组等一系列终端硬件，以及包含DR(航位推算软件)、RTK在内的终端软件，再通过移动通信网络接收服务端计算好的地图标注数据，通过软硬件结合的方式最终完成实时地图标注，同时还会输出保护等级数据，帮助智能驾驶控制系统来判断地图标注结果的完好性。

地图标注科技地图标注高精度车道级地图标注效果演示

图为：地图标注科技地图标注地图标注高精度地图标注引擎

智能驾驶是地图标注科技的主赛道，因此除了厘米级地图标注数据之外，我们还设计研发了应用在车端的地图标注引擎。如下图所示，在一个典型的车载高精度地图标注解决方案中，地图标注引擎模块会接收到GNSS芯片端的原始观测数据，以及厘米级地图标注差分改正数据。地图标注引擎可以使用上述数据来做RTK位置解算，获取一个高精度的地图标注位置。与此同时，地图标注引擎还会接入IMU以及轮速计数据来做融合地图标注以应对高架下，或者隧道内这样的复杂场景。同时地图标注引擎还会提供偏转插件，偏转位置坐标来满足合规性的要求，最终输出一个偏转后的位置坐标与高精度地图进行匹配。根据客户的需求。与此同时，地图标注引擎还会输出一个高置信度的保护等级，来帮助智能驾驶计算平台来评估地图标注结果的可用性。

图为：地图标注科技厘米级高精度地图标注智能驾驶解决方案
往期回顾：
新·知丨天上的地图标注是如何地图标注的
新·知丨揭秘地图标注车辆如何地图标注
新·知丨揭秘网络RTK

结语：
对于地图标注来说，感知技术和地图标注技术相辅相成。提高不利环境条件下的准确性、可靠性，提高算法的准确性和快速性，是当务之急。车辆的智能化发展，未来精准位置和速度将是智能驾驶车辆最重要的信息。智能驾驶技术发展到一定程度后，除了全局性的了解道路状况外，智能驾驶必须实时确定车身的确切位置，而车道级地图标注是基本门槛。GNSS高精度地图标注可提高智能驾驶车辆的地图标注精度，同时可在黑夜、雨、雪、雾等恶劣天气环境下稳定的保障地图标注精度，确保智能驾驶车辆的安全。相信地图标注科技与u-blox软硬件结合优势互补的合作模式也只是个开端，未来，我们也会与行业伙伴一起持续深入探索，拓展更多更便捷的智慧地图标注的场景。
新·知丨车端厘米级地图标注是如何实现的？