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《自动驾驶说》3:环境感知技术之“软装”——定位
发布时间:Sunday 14th of April 2024 02:57:22 AM 来源:AYX在线 作者:ayx最新官网下载

  环境感知技术既然作为自动驾驶技术的先决条件,就是要准备好一切需要和有可能被需要的信息。上一期我们聊到传感器,其实单单靠传感器只能收集信息,如何将这些信息整合成用来决策的选项,最重要的便是定位技术。

  定位不止局限于对事物大小、距离、方位的认知,还能感知事物的自我运动和在环境中的规律,在三维空间中动态的确定事物的位置和体态。自动驾驶的定位技术就是要模拟出这样精准且稳定的位置关系。

  根据定位依赖的要素,定位的方法可分为基于信号的全局定位(如GPS)、基于航迹估算的局部定位(如里程估计)和基于环境特征匹配的局部相对定位(地图匹配)。自动驾驶定位技术离不开三个分支:高精度地图、车辆自定位和无线通信辅助定位。

  高精度地图(High Definition Map),又称自动驾驶地图,是面向机器(智能汽车控制系统)使用的地图。相较于传统导航电子地图,高精度地图的精度更高,道路语义信息更丰富且准确。传统导航电子地图的绝对精度在5m左右,高精度地图的绝对精度普遍认为在5~20cm之间,并且三维表征车道级道路空间信息,能够以云边协同、车路协同等方式实现信息加载,辅助车辆感知、定位、规划与控制,满足智能时代多种高层次的应用需求。

  高精度地图通常包括基础地图,语义地图,先验地图三层。基础地图通常保存为二维或三维矢量图或向量图,包含描述道路外观的基础数据;语义地图是建立在基础地图之上,保存道路语义结构的图层,通常保存为矢量图;先验地图负责提供更高层次的语义信息,主要是提供在路面上可能出现的交通参与者的各方面属性,包括种类、形态和运动状态等在地图空间内的分布情况。

  高精地图生产制作过程,需要对采集到的交通环境图像、激光点云、GPS定位等多种传感器原始数据进行处理,其中涉及车道线识别、交通标识标牌的图像处理技术、激光点云配准技术、同步定位与建图技术及OTA数据更新与回传等云端服务技术。这些关键技术决定着高精度地图的应用深度和广度。

  这些年新冠疫情的影响加速了车辆自动驾驶的发展,京东、美团、新石器慧通(NEOLIX)等公司先后将无人消毒车、无人送货车投入一线使用。但单车智能向车路协同过渡,是自动驾驶必须要经历的,高精度地图的服务在这个过程中就起着关键的作用。

  汽车定位技术也是实现自动驾驶整体定位的重要技术之一,它主要包括卫星定位、惯性导航定位、地图匹配定位和多传感器融合定位等技术。

  卫星定位应用最广泛的就是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS),目前全球GNSS又主要包括美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统 (GLONASS)、欧盟的伽利略卫星导航系统(Galileo)以及中国的北斗卫星导航系统(BDS),GPS还是占据整个行业,与其他三大系统呈现整体形成“1+3”的市场格局。

  GNSS既有成本低,定位精度一般在米级的优点,又有着易受周边环境影响,易受电磁干扰的缺点。现阶段可用于智能汽车中卫星定位增强技术主要可分为三类,即差分定位技术、伪卫星定位技术以及辅助GNSS技术。

  惯性导航定位(Inertial Navigation System,INS)是一种抗干扰、高精度、强自主性的自主导航定位。通过测量加速度和角速度计算运载体的位置信息来实现。其原理则是以牛顿惯性定律为基础的惯性技术原理。

  地图匹配定位(Map matching,MM)可以有效消除系统随机误差,校正传感器参数,弥补在城市高楼区、林荫区、立交桥、隧道中长时间GNSS定位失效而INS误差急剧增大的定位真空期。它是将自动驾驶汽车行驶轨迹的经纬度参数图片)采样序列与高精度地图路网匹配的过程。因而,高精度地图的预制是地图匹配的基础。

  多传感器融合定位,就是鉴于单一传感器无法满足所有工况的需求,所以汇集各家之所长,将传感器数据进行融合,从而大幅提升车辆定位的准确度。多传感器融合定位系统可在DR(车辆航位推算)、GNSS、GNSS/DR、DR/MM、GNSS/MM、GNSS/DR/MM这六种模式中自由切换,选择最合理的模式使车辆获得最精准可靠的定位。

  通过地图云平台、交通信心管理云平台以及V2X采集并发布实时动态的环境数据,由车载传感器感知实现定位。其中云平台负责数据的采集与发布,V2X负责补充采集实时数据,传感器则进行信息处理和传输。

  除了以上三种主要定位技术外,自动驾驶定位技术还涉及车联网技术等。目前看来,任何一种定位技术都只能处理某一区域的问题。自动驾驶定位技术不是任何一种技术的的单打独斗,任何更成熟的定位技术实际上都是某些技术的融合体。定位技术的最终形态,一定是集百家所长。


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