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(yīng)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(shù)與應(yīng)用。

　?。ㄒ唬┊a(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(dǎo)航芯片設(shè)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(wù)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(dǎo)航芯片,。

　　2010年發(fā)布了國內(nèi)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(nèi)首顆55納米北斗芯片和芯蜂鳥Humbird，面向車載導(dǎo)航,、T-Box車輛應(yīng)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(gòu)建云+IC業(yè)務(wù)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(jī),、機(jī)器人等市場方向。

　　和芯星通研制的GNSS衛(wèi)星定位導(dǎo)航芯片首個通過AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證,，并率先在車載前裝實(shí)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(jī),、機(jī)器人,、及機(jī)車等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量應(yīng)用,，無人機(jī)市場出貨量 No.1。

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

　?。ǘ┲悄苘囕d應(yīng)用與北斗定位產(chǎn)品

　　近年來，車載導(dǎo)航應(yīng)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(zhì)量,、工藝有了明顯提升。車載導(dǎo)航應(yīng)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(diǎn)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(yīng)用要求,。和芯星通北斗衛(wèi)星定位模組在車載應(yīng)用市場方面,，有應(yīng)用于V2X、T-Box,、導(dǎo)航儀,、監(jiān)控等領(lǐng)域，其次在L3,、L4的自動駕駛場景上也有相應(yīng)產(chǎn)品,。

　　下圖是和芯星通的標(biāo)準(zhǔn)精度定位模組產(chǎn)品應(yīng)用模式，主要在乘用車前裝的T-Box和IVI中規(guī)模應(yīng)用,。

　　隨著車載衛(wèi)星定位體驗(yàn)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(shí)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(dǎo)航功能，使得車輛進(jìn)入諸如隧道,、橋梁,，甚至城市峽谷等遮擋嚴(yán)重的場景時，還能夠?qū)崿F(xiàn)車輛連續(xù),、準(zhǔn)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(jī)自動駕駛,、乘用車,、擺渡車自動駕駛、高精度地圖采集的應(yīng)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(yīng)用場景，和芯星通都有成熟的產(chǎn)品,。

　　根據(jù)車載應(yīng)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(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域。

　　第二款 UM482

　　對于在車載高精度應(yīng)用,，有些模式不僅需要厘米級的位置信息,，還要求實(shí)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(zhǔn)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(jī)自動駕駛,、智能駕駛等應(yīng)用領(lǐng)域。

　　但是對于量產(chǎn)車載應(yīng)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(shè)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(shí)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(zhǔn)確率＞99.9%；高質(zhì)量滿足車規(guī)級AEC-Q104,，滿足車載前裝,、無人機(jī)、農(nóng)機(jī)應(yīng)用要求,；具備獨(dú)一無二設(shè)備ID及RSA數(shù)字簽名,，具備低功耗、小尺寸等特點(diǎn),，適用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),、智能駕駛及電信授時等多個高精度應(yīng)用領(lǐng)域。

　　而在車載應(yīng)用上,，除了芯片之外,，不同車廠的解決方案、應(yīng)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(shè)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,。

　　上圖是以17×22mm和12×16mm尺寸為主的定位模組。為高精度車載應(yīng)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(dá)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,。

　?。ㄈ霸啤狈?wù)解決方案賦能智能車載應(yīng)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(diǎn)科技將自有參考站數(shù)據(jù)與全國范圍內(nèi)合作伙伴數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，接入真點(diǎn)云端數(shù)據(jù)服務(wù)平臺,，為全國用戶提供7*24h的厘米級數(shù)據(jù)服務(wù),。

　　車輛只需通過車載終端連接到云服務(wù)平臺獲取服務(wù)數(shù)據(jù)并傳送給終端內(nèi)置GNSS芯片或模組即可在終端側(cè)實(shí)現(xiàn)厘米級的高精度定位。

　　下圖即為云服務(wù)平臺架構(gòu)圖,，基準(zhǔn)站采集數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)返回平臺,，在平臺側(cè)對定位誤差參數(shù)進(jìn)行分析和解算并完成服務(wù)數(shù)據(jù)播發(fā)，自動駕駛車輛接收到服務(wù)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(diǎn)科技提供的數(shù)據(jù)服務(wù)主要有以下幾種：

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

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

　　以外,，真點(diǎn)可以提供高精度RTK算法服務(wù)，支持在云端部署和端側(cè)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。

　　上圖是2019年基于UM220-INS產(chǎn)品在鳥巢隧道和中關(guān)村做的測試數(shù)據(jù),。該產(chǎn)品主要面向V2X或者車載導(dǎo)航應(yīng)用場景,，最新測試數(shù)據(jù)顯示,，該產(chǎn)品定位有效率達(dá)到100%。

　　對于農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動駕駛,，國內(nèi)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(jī)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(jī)自動駕駛的安裝數(shù)量看,，農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動駕駛的需求增長45%以上。因此,，在農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動駕駛領(lǐng)域?qū)Ρ倍沸l(wèi)星定位的需求也有較大的應(yīng)用需求,。

　　上圖是農(nóng)機(jī)的自動駕駛耕種場景。農(nóng)機(jī)在多機(jī)協(xié)同作業(yè)以及不同的作業(yè)模式上,，也依賴精準(zhǔn)定位實(shí)現(xiàn)自動駕駛,。市場上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多機(jī)協(xié)同作業(yè)，這要求車和車之間的位置和距離要精準(zhǔn)把控,，并且前行速度也需精準(zhǔn)匹配,，這樣才能實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同作業(yè)。

　　上圖是產(chǎn)品在封閉園區(qū)自動駕駛車輛上的應(yīng)用實(shí)拍圖,。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(fù)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(dá),、攝像頭等一系列傳感器進(jìn)行輔助。

　　傳感器依賴GNSS衛(wèi)星定位結(jié)果的校準(zhǔn)能夠?qū)囕v進(jìn)行精準(zhǔn)起始位置定位,，因此GNSS定位的有效率以及準(zhǔn)確度和精度對車輛而言就至關(guān)重要,。上圖體現(xiàn)產(chǎn)品在封閉園區(qū)行駛路徑狀況，右側(cè)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(jìn)行對比和標(biāo)注的地方就是軌跡缺失情況。

　　眾所周知，實(shí)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(jié)合其他傳感器,，實(shí)現(xiàn)對路標(biāo),，道路、場景的感知形成精準(zhǔn)高精度地圖,。

　　上圖是面向L3及L3以上自動駕駛車輛的應(yīng)用場景和展示,。我們在高精度GNSS定位里面集成了較高性能的慣導(dǎo)器件。滿足車載在L3+級別的應(yīng)用需求,，實(shí)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(zhǔn)的時間,、空間信息。

　　問答環(huán)節(jié)

　　Q1,、衛(wèi)星定位在自動駕駛的應(yīng)用除了遮擋的影響之外,，是否面臨其它挑戰(zhàn)？

　　刀禮洋：除了遮擋,、隧道對衛(wèi)星定位的影響比較大以外,，還會受到電視臺、高功率電臺等發(fā)生信號的干擾,，這些干擾信號可能會導(dǎo)致GNSS定位模組不能正常定位,。這個主要由于衛(wèi)星信號是從兩萬多公里的外太空發(fā)送到地面上,，經(jīng)過電離層,、對流層延遲，衛(wèi)星信號達(dá)到地球表面已經(jīng)非常微弱,，且衛(wèi)星信號淹沒在嘈雜無線電信號中,，所以衛(wèi)星信號也容易受到周圍電磁波的影響。但是衛(wèi)星信號之所以能被識別出來,，是因?yàn)樾l(wèi)星信號是基于偽隨機(jī)碼（PRN碼）編碼方式,，有其特殊性。另外,，電子欺騙信號也會影響GNSS衛(wèi)星定位模組在車輛上的使用,。