北斗和5G是相互增强的 它对自主驾驶和车路协调会有什么影响?

2020-06-28 11:46 来源:雷锋网

6月23日9时43分,北斗系统第55颗导航卫星在西昌卫星发射中心长征3b号成功发射。随着最后一颗北斗导航卫星的成功发射,中国北斗导航系统全面部署。

目前,在民用领域,美国全球定位系统(GPS)制造的产品约占90%的市场份额,尤其是在汽车领域,其中大部分采用了其技术。随着智能联网车辆和智能高速公路概念的逐步发展,北斗将在投产后为用户提供全天候、高精度的全球定位导航授时服务、卫星增强、交通规划、精确单点定位等。

北斗将逐步占据国内汽车导航领域的应用市场。

北斗打破了自动驾驶

2018年,工业和信息化部发布的《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》指出,智能网络化汽车将是中国建设世界汽车强国的三大方向之一。同时,要将汽车和电子产业深度融合为一种新的汽车产业形态,突破关键技术,共同推动智能网络化汽车产业的发展。

随着智能网络化汽车技术的兴起,自动驾驶已经成为智能网络化汽车产业发展不可或缺的一部分。

作为各汽车公司竞相开发的汽车的关键功能,按照自动驾驶水平分为六个等级:L0、L1、L2、L3、L4和L5。当今自动驾驶领域的技术研究成果表明,大多数汽车公司仍停留在L2阶段,而L3仍处于试验阶段,尚未完全投入消费市场。

自动驾驶仪需要极高的芯片计算能力,要求自动驾驶仪处理器每秒处理数百万次计算;同时,道路状况的实时要求极高。如果一辆普通汽车以每小时60公里的速度计算,每分钟1公里就是1000米,行驶速度是每秒16.666米。任何延误都可能使汽车处于危险之中。

在视觉距离感知范围内,激光雷达可以探测到200米远,毫米波雷达可以探测到250米远,相机可以探测到150米远。目前,雷达存在大量的检测噪声,容易造成误判。因此,雷达和摄像机的结合,自动驾驶感知硬件通常是以摄像机为基础,辅以雷达。然而,摄像机易受天气影响,被视线遮挡,因此,在严寒炎热的夏季、多风多雨的条件下,解决安全驾驶问题是一个重点和难点。

虽然许多型号配备的感应雷达、摄像机和机载芯片已经达到L4级,但如果没有厘米级的导航和定位能力以及远距离态势感知能力,全速度自动驾驶很难着陆。

因此,要实现自动驾驶,需要突破:厘米级导航和定位、环境感知、决策控制和路径规划。这四项关键技术都需要北斗技术。

北斗导航卫星具有精确定位、厘米级导航、授时、地面增强等功能。不受环境和天气影响,对未来L3级自动驾驶、L4级超高自动驾驶、L5级自动驾驶延时和精确定位的突破将起到决定性作用。

同时,北斗高精度定位技术可以在北斗地基增强系统提供的高精度定位服务的基础上,结合惯性导航等技术,为自主车辆提供位置和姿态传感信息。当车辆前方出现道路时,北斗卫星可以提前预测并向车辆发送信息,并结合车辆自身的计算能力共同保证导航信息的高精度和可靠性,从而实现自主车辆的智能控制。

毫无疑问,北斗的高精度技术成熟后,将其应用于智能驾驶行业,可以加速L3和L4自动驾驶的快速着陆,也可以促进L5自动驾驶在未来几年的起降

目前,我们发布的5G标准技术主要是做宽带。目前,北斗和5G仍然相互独立,相互竞争。未来,北斗5G将联合力量,共同赋予车辆和道路权力,这也将成为中国下一阶段的主要发展目标。

理论上,利用5G基站数量的优势,通过在路边部署5G系统或道路信息感知,实现车辆与道路之间的信息交换,并对道路进行分级,从而实现更丰富、更全面的具有感知信息能力的智能网络化道路,实现道路的综合通信网络覆盖。即使依靠5G也能让车辆在某些特定情况下通过道路信息做出决策。然而,由于5G基站建设成本高,面对国内高速公路的现状,实现全面车路协调的成本仍然无法控制。

在车辆-道路协作领域,环境数字化是实现车辆-道路协作和改善出行体验的重要途径。然而,在车路协作的各个环节仍存在许多未解决的问题,根据现有5G技术集成的车辆系统和模块方案远未实现5G北斗的双重集成,更不用说直接用于车路协作了。特别是在智能交通和智能汽车等特定场景下,包括智能城市的无人驾驶方案,需要更高集成度的北斗5G集成终端。

实现综合终端的最重要的事情是需要一个地基增强系统。当智能汽车接收到来自天空的卫星信号时,它们还需要接收地基增强系统给出的误差信息。只有通过这两个系统的集成,才能实现精确定位,也才能在全国大部分地区实现精确定位,包括所有的高速公路。通过“星地融合”服务能力,可以保证在任何地点为车辆和道路提供可靠、稳定、高精度的定位服务。

然而,在地下车库、隧道等智能驾驶车辆的卫星信号严重受阻的场景中,高精度的卫星定位不足以实现精确定位。因此,利用5G技术,可以将车辆和道路的感知快速传输到北斗卫星,通过北斗厘米级的精确定位,实现室内外一体化的坐标连续性和定位,并通过V2X传输到智能驾驶车辆,保持智能驾驶感知的范围和距离。

一些特定路段将受到5G基站数量和卫星干扰的限制。面对这些情况,最好的办法是保证冗余和抗干扰能力。当然,要做好这些,首先必须进行大量的车路协同仿真试验。

北斗系统是我国新建的重要时空导航设施,5G是智能时代必须重点关注的传输技术。它们都是自动驾驶和车路协调等应用不可缺少的基础支持。北斗5G在汽车领域商业化推广后,具有极低延迟、极高速度、高传输和高精度导航的特点,两者将在智能联网车辆和车路协调之间相互融合、相互赋能,获取预警信息,提前对智能车辆采取风险规避措施,大大降低汽车交通事故的风险。

摘要

北斗三号的最后一颗全球网络卫星已经部署。通过与5G的合作,汽车产业转型升级的时代已经到来,智能网络化汽车和城市智能交通网络将加速发展。两者的合作显然对汽车领域产生了颠覆性的影响。

北斗高精度定位是智能网络化车辆感知和高精度地图采集的关键基础技术。北斗将与汽车产业紧密结合,支持中国智能网络化汽车产业的快速发展。5G和北斗的结合也将为人们的生活和出行带来更多的便利和可能,同时撼动万亿汽车网络市场。