高精度地圖，星輿科技打造自動駕駛利器

　　【太平洋汽車網 行情頻道】

高精度地圖和高精度定位，一直是自動駕駛行業的熱門話題。無論是輔助駕駛中基于場景的自動泊車、高速公路巡航，還是無人駕駛中的共享出行、貨運物流等應用，都離不開它的身影。要提高自動駕駛感知、決策的可靠性，高精度地圖和高精度定位始終是不可或缺的利器。

但由于資質、采集成本、定位精度、商業模式等問題，鮮少有創業公司敢涉足，國內幾家知名的圖商也未做過多的披露，行業發展緩慢。

破局，勢在必行。

構建北斗高精度定位網絡 亞太地區使用北斗更有利于高精度定位

星輿科技，通過建設和運營覆蓋全國主要地區的北斗高精度定位網絡，研發全場景、高精度、多源融合的下一代定位技術和高精度地圖，欲以此破局。

其下一代定位技術的技術路線是：RTK+機器視覺+ IMU+高精度地圖。這種技術路徑目前從業界來看非常獨特，而且具有自身特色。而打造這種下一代定位技術，又離不開北斗高精度定位網這個基礎設施。依托自身構建的北斗高精度定位網絡，為星輿下一代定位技術中的“RTK”絕對定位奠定了基礎。

RTK（Real-time kinematic實時動態載波相位差分技術）定位是一種衛星導航定位技術，用于提高基于衛星導航系統的定位精度，它能夠實時解算移動站點在指定坐標系的精確位置，達到厘米級的定位效果。

RTK定位精度的可靠性，依賴于移動站的搜星數和北斗高精度定位網絡播發的差分數據質量，分兩方面進行。搜星數需要依賴行駛路況和導航系統的總衛星數，最優的情況是在空曠的道路環境下，可以接收到盡可能多的衛星信號。前者是固定條件，后者則要看北斗GPS GLONASS等衛星系統的表現。不同的衛星系統，覆蓋不同區域的密度也不同。“北斗是中國自主研發的導航定位系統，因此在亞太地區覆蓋密度較高。GPS衛星，在中國或整個亞洲，頭頂上衛星一般可搜到6-7顆左右，北斗衛星，會長時間維持在9顆以上，如果再加北斗三的話，大概可同時觀測到13顆衛星。”

星輿科技定位技術部總監杜洪偉表示，在亞太地區使用北斗，不僅可搜到的衛星數量更多更穩定，北斗還是最新研制、發射的衛星系統，因此都可以使用三頻信號，而GPS大部分是老舊衛星，只有等老衛星退役，發射的新衛星才能使用三頻信號，GPS系統的衛星要全部替換有個時間過程。“相比起雙頻，三頻信號有更高的可靠性和抗干擾能力。因此在技術上，北斗具有先進性，結合亞太的布設密度，可以為這個地區提供更優的服務。”

2018年12月27日，北斗三號基本系統完成建設，開始提供全球服務。根據規劃，北斗三號2020年實現35顆衛星全球組網，網眼最密處在中國上空，屆時，亞太地區使用北斗，比起使用GPS將具有更大優勢。

當然，要讓高精定位的產品更容易商業化，成本和技術實現要做平衡，為了達到更好的結果，星輿科技在RTK之外，還使用了雙目視覺和IMU進行融合定位。

融合雙目視覺和IMU用于高精度定位  雙目比單目更具優勢

雙目視覺識別，常見于ADAS前視，由于對硬件品質要求較高，不常見于高精度定位。杜洪偉表示，雙目用于高精度定位其實有著明顯的優勢：可以提高計算位置的準確性和可靠性，避免單目攝像頭的故障，當然挑戰也不少，如兩路視頻數據量大，需要的算力高，功耗也大，數據同步也非常關鍵。

“雙目是為了提高計算的準確性，雙目和單目區別就是類似人的眼睛，人的雙眼和單眼，如果使用兩個眼睛去估測前面物體的距離，肯定比單眼更為準確，另外，雙目的好處在于，哪怕一個眼睛看不清，另一個可持續測量的話，還是可以單點故障問題，而單目一旦故障直接就不可用了”。杜洪偉說，雙目挑戰性也比單目更大，雙目因為有兩目的圖像數據，數據同步上存在比較大的挑戰，必須做到毫秒級數據同步，如果做不到毫秒級同步，兩邊圖像不一致，到時測量的誤差會更大。此外，杜洪偉解釋說，在數據量和計算量上，雙目要處理的量都會比單目的更大。

基于RTK、IMU、雙目攝像頭等多傳感器高度集成的終端產品——AI定位終端

除了機器視覺，星輿的高精度定位方案中也融合了IMU，IMU常見的應用包括制導導彈、無人機、機器人、航姿參考系統。高精度IMU可作純慣性導航，近來也用于自動駕駛高精度導航、定位應用。IMU的缺點是累積誤差，因此需要校正。通常誤差越小的IMU，所使用的慣導系統也越精密，價格也越昂貴。

杜洪偉表示，在自動駕駛的應用中，常見的IMU定位設備造價昂貴，但事實上可根據不同場景使用不同規格的軟硬件配置（如選用不同價位的IMU），滿足各類差異化場景的需求。“同時還要可通過算法的優勢，讓價格較低的硬件發揮出更好的優勢。”

基于北斗高精度定位網制作高精度地圖  自研多傳感器后處理融合定位算法

星輿科技也擁有完善的高精度地圖解決方案。星輿科技地圖技術部總監古明輝表示，高精度地圖制作的一個主要難點就是要依賴高精度定位。而星輿科技的一項核心能力在于可提供全場景的高精度定位能力，依賴自身的北斗高精度定位網絡的覆蓋，保證大部分區域定位都是2厘米以內的高精度位置，同時，依靠自身研發的多傳感器后處理融合定位算法，可以解決困難場景下的定位問題，始終保證采集區域的高精度定位輸出，為高精度地圖制作提供最基礎的依據。

星輿科技自主研發的千元級別高精度地圖采集終端

“融合定位算法是星輿科技的核心能力之一，保證了全場景下的高精度位置服務的質量。融合定位算法對輸入的包容性很強，包括：RTK定位數據及衛星原始觀察數據、IMU數據、視覺數據、激光數據、高精度地圖數據。按照使用方式可以分為實時融合定位算法和后處理融合定位算法。這兩類用法的區別在于實時融合定位是實時獲取到高精度的位置信息，后處理融合定位則可以事后進行高精度軌跡恢復。”古明輝介紹說。

在初始建立高精度地圖的時候，星輿團隊會使用后處理融合定位算法對數據進行雙向處理，保證高精度軌跡的精度更加高。而在具有高精度地圖的區域，則通過實時融合定位算法始終保持高精度的定位，“比如，自動駕駛車行駛在高架橋下、隧道等城市復雜場景的時候，我們會采用不同的算法策略，如果是在衛星定位良好區域，RTK定位質量處于固定解，將會直接實時輸出RTK定位數據；如果衛星定位可能出現失鎖，將充分利用多種傳感器的輸入進行實時計算獲取高精度位置。具體來說：就是在RTK失鎖的時刻，提取地圖上可用于自定位的特征數據和方位，在指定的方位搜索目標，進行匹配和測距，反向計算出自己的定位。然后持續對這些目標進行跟蹤和測量，利用IMU提供的姿態數據作為約束，保證輸出的高精度定位的可靠性。如果在沒有可供使用的自定位數據的地方，算法還會進行進一步的處理來應對。也就是說，我們會根據不同復雜場景的情況，采用不同的算法策略，保證高精度實時定位結果的可靠和準確。”

車輛行駛在高架橋下依然可以實現穩定可靠的基于RTK的自定位

古明輝表示，通過兩三年的積累，星輿科技的高精度地圖采集系統對各種場景的處理能力已經比較成熟，不僅自主研發了千元級別的高精度地圖采集終端，而且高精度地圖生產流程能達到90%的自動化處理，自動化率較高，為未來大規模數據量產奠定了基礎。

目前，星輿高精度地圖采集的數據有兩類，一類是終端實時計算后的輕量級的數據，一類是完整記錄型的原始數據，兩者都將被用于地圖制作。輕量級地圖需要依靠邊緣計算，將現實場景地圖進行矢量化處理，提取位置信息的關鍵元素，上傳平臺，目前的數據量約在每公里KB級。而記錄型數據，則需要記錄完整的視頻、定位數據，上傳到云平臺用于高精地圖的底圖制作。前者可以依賴現有的網絡，不消耗大量流量的情況下低成本實現，但后者則需要依賴同貨運、公交、出租車等車隊平臺合作，統一安裝相應的采集終端，依靠WIFI定點傳輸數據。

中山一立交是廣州的城市主流干道樞紐，高精度地圖制作尤為復雜

依托“高精度定位+高精度地圖” 打造車載多元化應用服務

依托高精度定位和高精度地圖，星輿能涉足的車載多元化應用服務就變得豐富起來。比如，傳統的商用車安裝行車記錄儀等設備，在有了高精度地圖和高精度定位的服務后，可以通過大數據更精準的測算車輛的運行軌跡，厘米級的定位精度可以提前預防事故的發生。

星輿科技車道級導航在車載中的應用

另外，通常車輛在發生交通事故后，需要保險公司去到現場勘驗，但有了高精度定位和高精度地圖這些精準服務，保險公司就可以做到遠程操控，仍明察秋毫，了解事故車輛當時行駛的具體車道、以及發生碰撞時的各種實際情況等，從而可以快速厘定各方的交通責任，也同時降低了保險公司的運營成本。

除此之外，自動駕駛應用率先落地商業化的場景，也可以從中獲益。如機場的無人擺渡車、園區物流車、自動泊車等等。隨著高精度定位和高精度地圖技術的日益成熟，越來越多的場景將會被其服務。

（圖/文/攝：太平洋汽車網 合肥01）