在智能駕駛迅猛發展的最初幾年里,我們往往可以見到車輛上高聳的激光雷達和白色的天線。
白色的天線,是組合定位系統的一部分,即RTK 天線。
有的車型裝備有一根用于高精度定位;有的車型安裝兩根,如福特,可以實現定位+定向;更有甚者如 Cruise,安裝了更多,那就實現了定位+定向+定姿。
2018 年之前,行業以外的人士對 RTK 知之甚少,很多人都不相信通過 GNSS 可以做到厘米級定位。
實際上,90%的的智能駕駛初創公司都使用了此技術,而且該技術的供應商基本上就是同一家公司:位于加拿大卡爾加里的 NovAtel(諾瓦泰)。
然而,沒有公司會主動提及他們對RTK的使用,原因是RTK+IMU的組合實在是太貴了。
諾瓦泰的 RTK+IMU 組合導航系統,即使是最低端的型號,價格也在 20 萬人民幣左右。
同時,這波智能駕駛浪潮的始作俑者,大名鼎鼎的Mobileye和特斯拉都是靠視覺起家的。如果過多的宣傳 RTK,會讓投資人感覺技術檔次不夠,從而降低估值。
時間來到 2022 年,行業格局發生了根本的變化。
國內智能駕駛零部件創業公司的快速崛起。
在視覺領域,我們有地平線;在激光雷達領域我們有速騰聚創、禾賽和圖達通;在RTK領域,我們有千尋、六分、和芯、司南和導遠。
RTK 成本隨之迅速下降,相比于以前 20 萬的售價,幾千元的零部件成本使得主機廠談論 RTK 也不再羞澀。
蔚來、理想、智己、飛凡、吉利等諸多車企就大大方方在產品頁上介紹起了自家車型搭載了兩個高精度定位單元。
然而 RTK 具體是什么?
可能大家的第一反應,這不就是差分GPS。
其實并不盡然。
RTK 是英文 Real-Time kinematic 的縮寫,翻譯成中文,為實時動態。
這讓人相當困惑,實時動態的什么?——這個說法缺少主語。
RTK 這項技術是怎么和智能駕駛聯系上的?在智能駕駛系統中處于什么地位?
待我一一道來。
01、雷蒙迪——RTK 之父
時間回溯到 1972 年底,時任美國空間與導彈系統中心司令的舒爾茨中將找到了中心的帕金森上校(Bradford Parkinson),想請他幫忙推進 621B 項目的研究和開發,這便是美國的 GPS 項目的開端。
有趣的是,帕金森在很多回憶錄中說起了他和舒爾茨的討價還價,他告訴將軍,如果他能夠被任命為項目負責人,他就干,否則就算了。
于是,將軍拒絕了他,他也回絕了將軍。
如果當時他們中間沒有一個人妥協,也許我們還要等幾年才能用上 GPS。
幸運的是,但當他邁出將軍的辦公室門,大度的將軍讓步了,將他叫住并任命其為項目負責人。
從 1973 年到 1993 年,美國花了 20 年的時間致力于建設 GPS 系統,此后帕金森上校被稱為 GPS 之父。
另外,早在 1978 年帕金森上校就計劃將 GPS 應用于無人駕駛拖拉機上,并在 1997 年和約翰迪爾拖拉機公司一起將這個概念付諸實施。
這應該是最早的智能駕駛,比 2004 年的第一屆 DARPA 要早了 7 年。至于為什么是 90 年代,那是因為 RTK 到了 90 年代才真正實現了商用。
TI 的 GPS 接收機
Magnavox 的接收機
在 GPS 衛星發射第一階段的 8 年里,美國發射了 11 顆 Block I 實驗衛星。
而 MIT 的 Charles Counselman 教授設計出了第一臺 GPS 接收機。軍方指定了一家設備廠 Magnavox 來開發接收機。
后來 TI 和 Magnavox 相繼做出了各自的商用化接收機TI-4100(1981 年)和 WM101(1985 年)。
但人們發現,GPS 沒辦法達到之前的設計指標(水平 3-5m,垂直 10-15m)。
GPS 的定位原理其實也是通過計算飛行時間來測距,因此電磁波在大氣中飛行的速度被默認為光速。
但是地球大氣層并不是真空,復雜的大氣層使得電磁波出現了折射和傳播損耗。
例如,電離層中的帶電粒子以及對流層中的水蒸氣都是影響飛行時間估計的關鍵因素。同時,地面的多徑效應也導致了定位精度的下降。
另外一個問題是,由于接收機體積龐大,就算是商用化的接收機也只能做靜態測量(static surveying),沒辦法帶著移動(kinematicsurveying)。
這就是 RTK 這個莫名其妙的名字由來(實時動態測量,Real-Time kinematic surveying,實時得到高精度的相對位置)。
但是,真正的 RealTime 要等到 21 世紀伽利略和北斗衛星足夠多的時候了。
在此之前,由于有很多的操作,只能說準實時。
雷蒙迪教授和他的博士論文
GPS在上世紀 80 年代就進入了可用狀態,但是 RTK 技術要等到 1992 年。
原因是RTK在等他的主人,這個人就是本杰明·雷蒙迪(Benjamin Remondi)。
雷蒙迪之前在 NASA 和美國國家海洋和大氣管理局工作,專門研究衛星軌道計算。
后來加入了美國國家大地測量局并在德州大學Austin攻讀博士學位,寫出了 RTK 領域的開山之作:
《Using the global positioning system (GPS) phase observable for relative geodesy : modeling, processing, and results.》
這篇論文使用 TI4100 證明了使用載波差分可以實現分米級別的定位精度。
然而,這其實也是一種靜態測量,計算精確位置依然需要幾分鐘的時間,做不到動態實時測量。
而且在實際的應用中需要大量的內業后處理。
RTK 算法模型的出現是 7 年后的 1991 年,雷蒙迪老爺子最終完成了 OTF(on-the-fly, 利用多普勒效應,通過計算載波相位,可以在不進行靜態初始化的情況下處理動態采集的數據)算法的實現。
OTF 算法意味著 RTK 進入實際應用。
雖然和雷蒙迪同時代的研究者有很多,如 NavCom 的 Ron Hatch。但由于雷蒙迪在 RTK 領域做了大量里程碑式的貢獻,因此被公認為 RTK 之父。
一個小八卦是雷蒙迪和他的很多同行最后都去了美國 Trimble(天寶)公司,造就了 Trimble 在 90 年代和 20 世紀第一個十年里,在 GPS 測量領域無可撼動的霸主地位。
GPS\DGPS\RTK
02、天寶和其他先驅的故事
1978 年,天寶博士(Charles R. Trimble)和另外兩名同事從大名鼎鼎的 HP 公司離職,創建了天寶(Trimble)公司,他們在 HP 期間就開始研究 GPS 技術,因此輕車熟路地干起了接收機。
1984 年,天寶公司搞出了全世界第二個商用接收機 4000A(第一個是 TI),其研發主力是賈瓦德(Javad Ashjaee)。
到了 5 年后的 1989 年,天寶收購了 TAU 公司的導航系統部,這使得他們獲得了 DGPS 的技術。
請大家注意,差分 GPS 說的是 DGPS,不是 RTK。
天寶教授
美國陸軍工程兵團
天寶作為一家商業公司,沒有資金支持,是沒辦法研究高科技的,其實真正推動 RTK 技術進步的金主爸爸是美國軍方。
1988 年,美國陸軍工程兵團為了疏浚河道,決定資助開發一臺 RTK 原型機。
這個原型機的論證工作交給了加拿大新不倫瑞克大學,同時讓天寶負責系統設計。
1991 年,經過了無數天才科學家的努力(主要是雷蒙迪),RTK 的原理樣機終于被造了出來。
隨后,工程兵團尋求商業合作,Magnavox 和 Trimble 接下了商業化任務。
1992 年,天寶在工程師 Nick Talbot 的努力下,生產出了第一臺商用 RTK 接收機 4000SSE。
Nick 在澳大利亞攻讀博士期間就仔細研讀了雷蒙迪教授的博士論文, 并和他有諸多交流。
Magnavox的RonHatch博士也搞出來一個樣機。
但是很不幸,Magnavox 沒有堅持到最后,早在 1994 年就賣給了徠卡,后來徠卡成了 RTK 市場的另一大玩家。
1992 年,請記住這個年份,因為國產的 RTK 接收機是 2012 年,這可是二十年以后的事情。
如果雷蒙迪是RTK算法之父,那么賈瓦德算的上 RTK 接收機之父。他首先在天寶搞出了 T4000S,然后 1989 年自己創業成立 Ashtech,這個公司幾經易手,2011 年最后賣回給了天寶。
1998 年,他又成立了 JAVAD Positioning Systems,然后賣給了 Topcon。
然后,2007 年,他又創立了 JAVAD GNSS 公司。
一個人帶起了業內好幾家重量級的玩家。
賈瓦德
1992 年,天寶將 RTK 商用化
GPS 在美國的迅速發展也刺激了北方鄰國加拿大的 GPS 產業。
1980 年,在加拿大的卡爾加里,一名叫杰拉德(Gérard Lachapelle) 的工程師與朋友一同建立了 Nortech(Surveys) Canada,后來又建立了 Norstar Instruments, 后來這家公司就改名成了大名鼎鼎的 NovAtel。
幾年后的 1988 年,杰拉德教授加入卡爾加里大學成為了一名教授,并一手創立了卡爾加里定位導航研究小組(Position, Location And Navigation (PLAN) Group)。
1989 年,這個小組開始研究差分 GPS 技術。
值得一提的是,杰拉德教授夫人 M. Elizabeth Cannon 教授與他在同一個實驗室工作,并在 2010~2018 年成為了卡爾加里大學的校長,足見 GPS 方面的研究對于卡爾加里大學學術聲譽的影響。
1992 年教授夫婦和 NovAtel 公司的 Patrick C. Fenton 聯合發表論文,說明他們一家完成了 RTK 原型樣機的開發,僅僅比天寶的進度晚了一年。
有點遺憾的是,諾瓦泰于 2008 年以3.9 億美元的價格賣給了海克斯康。
而收購了 Magnavox 的徠卡地理信息部門也早在 2005 年就以 14 億瑞士法郎的價格賣給了海克斯康。
GPS 的兩大先驅公司就這樣投入了不差錢的海克斯康門下。
不過我搜索了一下,就算在瑞典,海克斯康也不算是一家頂級的公司,年銷售收入在45 億歐元左右,居然排不進中國企業 500 強,但是人家含稅凈利率是真心高,達 30%。
杰拉德教授
諾瓦泰關于 RTK 的研究
RTK 接收機供應商發展圖
03、CORS 站
在美軍工程兵團推進 RTK 接收機研發的同時,美國海洋與大氣管理局下屬的國家地理測繪局已經開始建立國家空間參考系統(NSRS)。
1987 年,美國地理測繪局在田納西州建立了一第一個參考站,名字叫做國際合作 GPS 網絡(CIGNET)。
他們使用了高精度雙頻接收機,7X24 小時連續記錄衛星信號。
到了 1994 年,鑒于很多機構都在做相同的事情, 例如美國海岸警衛隊,美軍工程兵團,聯邦航空管理局,噴氣推進實驗室(錢老創立),有專家就呼吁建立一個統一的網絡。
最終,在 CIGNET 的基礎上,建成了美國的CORS( Continuously Operating Reference Stations , 連續運行參考站系統) 系統。
目前,美國的 CORS 系統有3050 個站點,廣泛的分布于美國、加拿大、太平洋還有波斯灣。
美國 CORS 覆蓋圖
日本的 CORS 網絡起步也很早,1994 年,日本就建成了第一個基準站。
截止 2007 年,日本 GEONET 有1308 個站分布在全日本各地。而歐洲建站則相對較稀疏,全歐洲只有398 個固定站。
日本 Cors 覆蓋
歐洲 Cors 覆蓋
當然,隨著技術的發展,我們又有了PPP-RTK 技術,可以單機計算時鐘誤差、軌道誤差、相位偏差,并通過接收衛星播發改正數來計算電離層和對流層延遲。
于是就有了 Omistar、RTX 、Starfire 、TerraStar 這樣的播發系統, 通過播發衛星就可以覆蓋全球,日本的天頂衛星更是自帶 PPP-RTK 支持。
RTK vs PPP
PPP-RTK無需建設高密度的地面參考站也可以實現實時分米級別的定位。
但是相對于 RTK 也有著接收機硬件要求高,改正數數據量大,初始化時間長,受到天氣及太陽活動影響大,定位精度容易降級等一系列的問題,尤其是建立實時動態的高精度本地電離層模型是其面臨的一大挑戰。
有專家認為,在 RTK 基準站密集的地區,使用 PPP-RTK 技術意義不大。
RTX 全球覆蓋情況
04、篳路藍縷的國產 RTK 之路
當我打開卡爾加里大學 PLAN 實驗室的主頁,歷屆校友的名錄讓我驚訝的發現,這才是中國 RTK 的祖師爺,杰拉德教授一到卡爾加里就招聘了很多中國學生,從這些 1991 年到 1994 年的畢業論文中,我發現了很多中國人的名字,其中就有大名鼎鼎的高楊教授。
當然,除了 PLAN,同時期卡爾加里的其他老師也做了很多 RTK 和組合定位方面的研究。
到了 2000 以后,卡爾加里出現的中國學生名字就更多了…
雖然中加兩國培養了大量的 GPS 人才,但是回顧中國 GPS 接收機的發展史,和其他行業一樣,走的還是進口、消化、仿制、創新、出口的常規路徑,這也是中國高科技產業發展的一個縮影。
說起中國的 GPS/RTK 事業,那就離不開一個學校:武漢測繪科技大學,也離不開一個公司,南方測繪。
中國的測繪事業是從夏堅白院士創立的武漢測量制圖學院開始的。
1939 年,夏堅白院士從柏林工業大學畢業,回國后擔任同濟大學校長。
1955 年,院系大調整,夏院士上報國家,將同濟大學、清華大學、天津大學、華南工學院、青島工學院等院校的測量專業都集中到了武漢,成為我國測繪行業的黃埔軍校。
因此,可以看到,中國的很多測繪人才都是畢業于武測(現武大),其中就有南方測繪的創始人楊震澎。
在 90 年代,中國是沒有自己的測量型 GPS 接收機的,受限于硬件條件,那時候的 GPS 接收機也不像現在的 ublox 一樣是小小的一個模塊,是一個大盒子。
目前民用 GPS 玩家主要是博通、SiRF、ublox 等等。
SiRF為我國的GPS事業培養了大批人才,我認識的很多同仁都有在 SiRF 工作的經歷,我們每天都在用 SiRF 的產品,因為 SiRF 現在是高通的一部分。
至于 Ublox,特斯拉一直用的就是 Ublox。
大約在2019年,Ublox發布P9K后,這家公司才開始進入RTK市場。
但實際上,Ublox 的產品主要是便宜,性能其實一般。
對于單點GPS接收機,2007年之后,隨著北斗衛星導航系統的商用化,出現了國產化的浪潮。
國家隊的航天、兵器和中電是研究主力,而后來一眾耳熟能詳的公司也開始加入這個行列,比如北斗星通、華力創通、廣州海格、中海達、華測、合眾思壯、泰斗、西安華訊、東方聯芯。
雖然上述公司的老板們來自五湖四海,但廣大的武測畢業生應該這些公司的研究主力。
回到本文的主題 RTK 接收機,那就要從測量測繪這個領域談起。
將測量型接收機引進中國的第一人,是苗履豐教授。
1984 年,苗教授就和 Trimble 開展技術合作。
1989 年,苗教授和苗衛東、楊建和徐衛林創辦了北京天測公司。
從 1989 年到 1998 年的這段時間里,天測集團作為天寶在中國的獨家代理,將天寶的接收機引進到全國各地,帶動了我國的 GPS 接收機產業。
雖然彼時還有徠卡、Topcon、阿斯泰克這樣的對手,天寶還是穩穩占據了我國 GPS 接收機 70%~90% 的市場份額。
雖然天測集團沒有獨立研發自己的產品,但是他們和武測合作建立了中國第一個 RTK 參考站系統。
國外巨頭們憑著先進的技術,可以說在中國市場上躺贏 20 年。
1998 年,南方測繪推出了第一臺國產 GPS 靜態測繪接收機原理樣機,同時開發了單頻靜態 DGPS 系統。
看過《只手摘星斗》的讀者應該對其中一次沙漠比測有印象,其中就有國產接收機的身影。
到了 2000 年左右,中海達也推出了單頻靜態 DGPS 產品。但是在 DGPS 領域,主要還是南方、中海達在進行相關的產品化工作。
從 DGPS 到 RTK,中國的 RTK 技術和產品自主研發就不能不提司南導航的創始人王永泉。
1996 年,王永泉加入南方測繪負責攻關差分定位技術,后又進入中海達設計出國內第一套商用 RTK 接收機。
2003 年,王永泉聯合創立華測導航,設計出國內首套商用雙頻 GNSS 板卡。
王永泉依靠自己在差分 GPS 方面的技術積累和工程經驗,研究出了一整套商業化 RTK 算法,隨后于 2012 年創辦司南導航,開始了國產化北斗高精度板卡的研制和大規模商用。
全世界來看,RTK 這個領域完全靠的是 Benjamin 老爺子的天才算法和 Ashjaee 的工程能力,帶動了整個行業的前進。
而對于中國,王永泉卻是一個帶動國產 RTK 實現從 0 到 1 突破的代表人物。
當然,除了司南,我國的自主 RTK 接收機還有另外一條線,就是和芯星通。
在諸多清北高材生的加持下,2015 年和芯星通發布了全球首款多系統 RTK SoC Nebulas II UC4C0,這就使得國產芯片真正具備了和天寶、諾瓦泰抗衡的實力,成功取得了國產化的另外一大突破。
經過司南與和芯的努力, 一整套完整的測量級 RTK 設備從之前的 3 萬, 降低到了 1 萬不到。
RTK 最早的應用,一個是測繪,一個是駕考。
在GLONASS和北斗沒有上天之前,RTK是一個準動態系統,因為天上的衛星不夠多,有很多干擾和噪聲,所以有一個必不可少的后處理環節,就是所謂的測繪內業。
國內的 DGPS 算法也是從后處理起步的。
等到北斗二代完成之后,天上的衛星足夠多了,RTK 的應用也就慢慢的廣了起來,尤其是駕考領域,出現了一次熱潮。
這次熱潮,就連天線企業華信也火了起來,測繪市場大約在 10 萬臺套的量級,駕考市場大概是5 萬臺套。
如果按照 1 套 2 萬人民幣的價格,這也是一個 30 億的市場,司南自然是測繪和駕考領域的霸主。
2012 年,汪滔的大疆無人機橫空出世,帶火了 RTK 的另外一個市場。
和芯星通抓住了這次機會,2015年,和芯與大疆開始合作。
我有幸聽大疆的工程師提過與和芯的合作過往,那是一段非常痛苦的調試和解決問題的經歷。
一個毫不相關的設備開機,都有可能影響到固定解的解算。無數個日日夜夜,都撲在解決各種 BUG 上面。
功夫不負苦心人,和芯成功壟斷了無人機領域的 RTK 供應。
到了 2019 年,巨大的商機使得國內外的公司紛紛進入局 RTK 市場。
那他們是如何越過 RTK 如此高的技術門檻的呢?
故事回到 2006 年,日本東京海洋科技大學高須知二建立了一個開源項目,叫做 RTKLib,也就是把 RTK 的算法開源了出來。
很難說這個算法寫的有多好,畢竟大學老師無法積累像司南和和芯這樣的海量數據和實測。
于是,在北京、上海、武漢、長沙、成都等地,新公司像雨后春筍般的冒出,紛紛入局 RTK 接收機。
但是對于借鑒RTKLib的新玩家來說,RTKLib工程處理不足的問題會一直伴隨他們,如果有公司會像大疆和駕考學校一樣,沒日沒夜的忍受公司投訴,耐心的陪著他們解決問題,他們最終也能積累足夠多的工程數據。
可惜,激烈的商業競爭,又有哪家車廠有這樣的耐心呢?
RTKLib 軟件界面
在 CORS 站的領域,由于國家的大力支持和投入,發展一直非常順利。
1998 年,天測、武大、天寶就在深圳建立了我國第一個參考站實驗網。
現在,僅僅是千尋位置,在全國就建設了兩千多個參考站。南方測繪、六分科技、中國移動都在進行相關的網絡建設。我國的 CORS 網絡發展應該是相當成熟,而且費用低廉。
六分科技厘米級 Cors 覆蓋圖
05、RTK 與智能駕駛
RTK 與智能駕駛最早的結合應該就是前文所提到的帕金森上校到斯坦福任教以后,1997 年和約翰迪爾的合作。
想不到 GPS 之父也是手握智能駕駛時代鑰匙的那個人。
2005年,也是在斯坦福, Thrun 教授取得了 DARPA 挑戰賽的冠軍,智能駕駛時代就此開啟。
從智能駕駛誕生的第一天起,我們就可以看到高高的測量天線。
智能駕駛和 RTK 本就不可分割。
我查閱了早期所有大廠的智能駕駛原型車,無論是Google、Cruise、福特、通用、大眾、奧迪、寶馬等等,兩個設備一開始就必不可少:一個是RTK、一個是激光雷達。
Cruise 的原型車上居然裝了三個測量天線,意味著使用了 GNSS 計算姿態。
可以說,除了特斯拉,沒有人不用。上述公司的供應商,絕大部分不是來自天寶,而是來自卡爾加里的諾瓦泰。
究其原因,一方面,RTK 可以記錄軌跡、用于優化控制算法。
另外一方面,RTK 作為一個測量技術,有著機器視覺無可比擬的可靠性優勢。
雖然 RTK 里面也有估計算法,但是 RTK 有一個最佳 CP:IMU。
對于一段端到端的全場景路段,RTK 的固定率大概在 60%~70%左右,但是有了 IMU,可以將亞米級定位提高到 90%~95%。
諾瓦泰有來自卡爾加里的技術背景,RTK IMU 組合算法一直是他們的研究重點,而天寶在 IMU 領域研究不多。
自從來到了地圖采集車和智能駕駛時代,諾瓦泰就從三流小弟變成了壓著天寶打的第一梯隊。
國內的智能駕駛,最早的發展以及不可考證,但是 2012 年的中國智能車未來挑戰賽應該是一個重要契機。
2013 年,百度也開始研發無人車,國內的知名主機廠也陸續跟進。
在 2016 年英偉達 PX2 推出之前,可憐的算力壓根就做不了多少視覺計算,而且跑的都是 OPENCV 的經典算法。
那時候的算力 FLOPS 和 OPS 都是用 G來計算,而不是現在的 TFLOPS 和 TOPS。
Mobileye 的視覺車道線看的很清楚,測距那是沒戲的,避障更加不可能。
再加上 Velodyne 60 萬的售價,所以對于量產自駕駛,RTK+IMU+HDMap 也是一個不錯的選擇。
感謝黃仁勛給了 RTK 大約 5 年的黃金發展時間,于是有人把 IMU 的成本從大幾萬干到了大幾百,也有人把 RTK 接收機的成本從小幾萬到了兩三百。
而 RTK 的服務費,整個生命周期還不知道有沒有兩百塊。
到了現在,就算英偉達的顯卡再牛,花兩千塊去搞一套測繪級的組合導航也比用顯卡跑一些遲遲不敢量產的 AI 算法,是不是要好的多?
當然,主機廠的需求總是糾結的。
一方面,組合導航最好做成一個小小的芯片或者小小的IP核,就像SiRF在驍龍888上一樣,高精度的定位就像是一個老黃隨機附贈的一個小功能。
然后,最好把那突兀的測量天線也扔掉,省得絞盡腦汁的和總布置討要儀表臺、擾流板或者尾門的某個位置。
另外一方面,他們也意識到離開激光雷達,RTK 可能是智能駕駛的最后一道防線,不容有失。
不管怎么樣,中國的智能駕駛在口頭上都無限接近 Andrej Karpathy 的端到端。
但是當我看到蔚來 ET7 的時候, 他們的身體又都很誠實的選擇了 Waymo 的螢火蟲。
RTK 在整車集成的過程中也不是一點問題都沒有的。
首先的問題就是天線。
目前,大部分的主機廠都不喜歡大尺寸的測量天線外露,所以通常定制了小口徑的航空天線。
但是,天線的口徑會直接影響到接收信號的強度。直徑 70mm 的天線, 其信號強度僅僅是通常使用的測量型天線 180mm 的 15%。
由于 RTK 的載波跟蹤需要使用信號更加微弱的 L2\E2\B2,RTK 還沒上車性能就大打折扣。把天線藏起來帶來的保修以及重新標定的風險,也會讓車主直接奔潰。
我看到的最不影響性能又不失優雅的天線布置方式來自奔馳 S 級,果然是氪金玩家。
其次是 IMU 的形態和安裝位置。
整體標定的 IMU 模組和那種商用加速度、陀螺儀芯片(例如電容大廠和電動工具大廠)完全就是兩種不同的東西。
IMU 對于震動\溫度非常敏感,如果脫離了標定區間,噪聲就會使得推算結果直接飛走,比如看似微小的 1 度的航向誤差,在 50 米后就會導致 1 米的橫向偏差。
對于 3.75 米的車道線,1 米的偏差正好處于壓著車道線走的無良司機的酸爽位置。
現在的智能駕駛域控制器, 有了老黃顯卡的加持(一顆 Orin 就是 45W),輕輕松松超過100W。如果把RTK、IMU和域控放在一起,其環境溫度將在 20~30 度到 90~100 度之間來回變化,名義上的水冷散熱,其制冷液溫度高達 60 度。
來來回回的高低溫循環對 RTK、IMU 反復的折騰,就好像每天都在做老化試驗。
就算是導彈和飛機也不敢這么玩,兩者通常把定位單獨放置在一個環境穩定的艙內。
電容廠那顆萬人迷車規級陀螺芯片在高低溫環境下,就有較大的精度降級。
工程化的使用環境,以及大規模量產所帶來的標定問題,將會給主機廠的交付和消費者的用戶體驗帶來巨大的挑戰。
第三個問題就是對 RTK 置信度的關注,或者叫做完好性。
《只收摘星斗》在淮工的比測,主人公張邕就提到了這個問題。
不同品牌承諾的固定定解置信度是不一樣的。寧肯固定率稍低,固定解的高置信度對于駕駛安全更加重要。一個假的固定解遠比一個真的浮動解具有破壞性。
就量產智能駕駛汽車而言,目前國內只有諾瓦泰經過幾乎所有智能駕駛Demo車的檢驗。
而司南、和芯、Ublox 三家則是經受住了小鵬、吉利、上汽、蔚來四家整車廠量產車數年的考驗。
對于上述四家以外的其他接收機, 尤其是基于 RTKLib 開源算法+廉價天線為代表的新玩家而言,很難做到智能駕駛需要高的置信度,著實需要進行以數年計算和數十萬公里計算的大量上車測試和工程調優。
不得不說,不談價格,卡爾加里的技術在高可靠性、高精度的車輛智能駕駛應用上確實具備很大優勢,其 RTK 和組合算法在全世界范圍內都是領先的。
2017年,諾瓦泰出于降低成本的考慮,推出了深耦合方案,可惜的是依然不便宜,所以沒有任何定點。
深耦合確實是近年來行業發展的方向,遺憾的是其他公司均沒有取得技術突破。
所以,如果國內有人說他們在很短時間內就搞定了緊耦合,或者搞定了深耦合,只有三種可能:
A. 他把海克斯康買下來了
B. 他得到了卡爾加里地理測繪系各個研究小組的全力支持
C. 他是下屆院士的熱門候選人
06、敢問路在何方
2018 年 3 月的一個晚上,蘋果的華裔工程師 Walter Huang 駕駛他的 Model X 行駛在山景城時,開啟了 Autopilot。
然而在出匝道的時候,很不幸,此時的 Autopilot 沒有識別到道路分叉的水泥隔離帶,于是以每小時 71 英里的速度一頭撞了上去。
(需要說明的是 Autopilot 只是輔助駕駛系統,開車玩手機是不對的。)
4 年后的 2022 年 7 月,賽車手林志穎再一次駕駛特斯拉 一頭撞上了隔離帶。具體原因不得而知,只是網友們紛紛表示看不懂,難道賽車手也不會開車了?
甚至有人調侃,對于某些廠家的車,賽車手也不靈了,他們需要單獨的 T 照。
與之對比的是,智己、飛凡、蔚來、小鵬等加車輛似乎能夠很優雅的識別出隔離帶,進出匝道也是無比絲滑。
打一個不恰當的比方:
使用 FSD 像剛到重慶的外地人,在盤龍立交開車,而且手機還沒電,只能是走到哪里算哪里。
而 RTK+高精度地圖,相當于你請了一個閉著眼睛都能開過去的老司機,妥妥的降維打擊。
前段時間,我和一個從 2015 年就開始做深度學習的大神聊起智能駕駛的未來。
他說他依然悲觀,所以他選擇離開汽車行業。
從寧波高架的那件事故來看,我們可能從根本上無法解決視覺估計的長尾效應,也無法承擔這種可靠性問題帶來的后果,函數擬合的再好,也不是真實世界的客觀反應。
所以,智能駕駛一直會停留在主機廠免責的 L3-、L2.5、L2.75、L2.9、L2.99, 就像龜兔賽跑里那只永遠也最不上烏龜的兔子。
然而,我卻依然樂觀。
智能駕駛一直是一個限定場景的系統工程。既然波音和空客能把飛機造好,我們就沒有理由做不好智能駕駛。
要避免的,是特斯拉只依靠機器視覺的理念。
大千世界,無奇不有。就算是人類司機開車,也不能只依靠視覺。現在國內路網的復雜程度,不是看路牌就能開到目的地的。
如果「估計」不能反映客觀環境,那我們還有測量手段。
RTK 測量就是智能駕駛的錨,一個能在地圖上找到安全位置的錨。
雖然他不能直接告訴我們可通行空間,但是他至少能告訴我們:從哪里來,到哪里去(全局路徑規劃),也能告訴我們哪些地方不能去(不可通行空間)。
搭建一個包含 RTK 的魯棒系統,至少可以讓沖撞隔離帶這種莫名的悲劇不再發生。
來源:第一電動網
作者:汽車之心
本文地址:http://www.155ck.com/kol/190825
文中圖片源自互聯網,如有侵權請聯系admin#d1ev.com(#替換成@)刪除。