自動駕駛、車道導(dǎo)航的高精度GNSS芯片

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）得益于5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，自動駕駛技術(shù)得以加速普及。GNSS芯片在汽車自動駕駛領(lǐng)域的滲透率也不斷提升。如今智能終端設(shè)備對定位的精度愈發(fā)嚴(yán)格，尤其是電動汽車的自動駕駛、工業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)等應(yīng)用中，為保證設(shè)備運行的安全性與穩(wěn)定性，定位精度需要提升至“亞米級”甚至更高精度的“厘米級”。因此，更高精度的GNSS芯片，已成為未來的主要發(fā)展趨勢。

談到衛(wèi)星定位，很多人首先會想到的都是美國的GPS或中國的北斗，但是這兩個系統(tǒng)并不完全是GNSS系統(tǒng)，實際上，GNSS系統(tǒng)包括了北斗系統(tǒng)（BDS）、GPS、GLONASS、Galileo，通過多個衛(wèi)星定位系統(tǒng)，集合成一個更大的GNSS定位系統(tǒng)，從而提高定位精度。在實際應(yīng)用中，GNSS系統(tǒng)并不需要使用到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，只需定位設(shè)備與衛(wèi)星信號正常連接，就不會對GNSS定位產(chǎn)生影響，從而保證了汽車自動駕駛的安全性。

u-blox ZED-F9R厘米級高精度定位模塊

u-blox是一家瑞士芯片研發(fā)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)重心主要面向于定位與授時、蜂窩通信和短程通信三個領(lǐng)域，為汽車、工業(yè)和消費類電子提供定位和無線通信技術(shù)的解決方案。2018年，u-blox推出了F9高精度GNSS技術(shù)平臺，該平臺提供了低功耗、高精度的GNSS接收器，在自動駕駛領(lǐng)域應(yīng)用中，定位精度可以達(dá)到厘米級和車道導(dǎo)航定位精度，為自動駕駛奠定了良好的基礎(chǔ)。


u-blox F9 高精度慣性導(dǎo)航模塊 圖源：u-blox

ZED-F9R是一款高精度的定位模塊，具有較寬的帶寬，可以同時接收多個衛(wèi)星信號，及時糾正因電離層導(dǎo)致的定位錯誤，并且具有快速TTFF功能，縮短首次定位的時間。這款高性能的定位模塊集成了用于RTK定位的慣性測量單元（IMU），以及復(fù)雜的內(nèi)置算法。算法融合了IMU數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)校正、車輛動力學(xué)模型和GNSS測量等，以此為終端產(chǎn)品提供高精度的定位服務(wù)。

ZED-F9R模塊是一個完整的定位解決方案，方案集成了射頻組件和3D ADR、RTCM\SPARTN、UDR多種定位優(yōu)化技術(shù)，縮短了終端廠商產(chǎn)品設(shè)計的時間和降低了設(shè)計的風(fēng)險。3D ADR技術(shù)是通過計算定位模塊與衛(wèi)星信號中斷期間，終端設(shè)備移動的距離、方向以及的海拔變化來確定設(shè)備的具體位置，彌補(bǔ)了衛(wèi)星信號中斷后無法定位的問題。RTCM和SPARTN校正技術(shù)，主要是通過互聯(lián)網(wǎng)和實時衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度的定位導(dǎo)航。UDR技術(shù)和3D ADR技術(shù)有著異曲同工之處，UDR技術(shù)是通過推算慣性傳感器與衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)行實時位置判定，據(jù)u-blox表示，該技術(shù)主要體現(xiàn)在無法接收衛(wèi)星信號或信號強(qiáng)度弱的地方，也能實現(xiàn)高精度的定位。同時，ZED-F9R模塊還加入了抗干擾和信號誘騙檢測系統(tǒng)，防止一切外界干擾，避免危險事故發(fā)生。


圖源：u-blox

ZED-F9R模塊是一款通過汽車AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的車規(guī)級GNSS芯片，同時也可以在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用。據(jù)官網(wǎng)信息顯示，ZED-F9R模塊已被國產(chǎn)品牌小鵬的P7車型采用，應(yīng)用于小鵬的第三代XPILOT高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），用于導(dǎo)航引導(dǎo)駕駛、自動停車和自動駕駛等方面，提供車輛精準(zhǔn)定位，實現(xiàn)行車道的自動更改和最佳路線的快速切換等。

華大北斗HD9100高精度厘米級GNSS SOC

華大北斗是國內(nèi)唯一進(jìn)入國際GNSS芯片排名前十的芯片廠商，公司主要從事導(dǎo)航定位芯片、衛(wèi)星定位、定位算法的研發(fā)工作，主要面向汽車互聯(lián)和智能終端等領(lǐng)域。目前華大北斗的GNSS芯片已經(jīng)實現(xiàn)了厘米級的定位精度。


圖源：華大北斗

HD9100是一款精度為厘米級的多系統(tǒng)單頻定位的車規(guī)級芯片，該芯片支持GNSS多模衛(wèi)星信號接入，采用了全新的CYNOSURE II引擎架構(gòu)，以及高精度差分增強(qiáng)定位技術(shù)，支持單站RTK定位模式和基于CORS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK定位模式，可實現(xiàn)多場景的無縫精準(zhǔn)定位。HD9100還具有TTFF功能，在冷啟動的情況下，啟動時間為28s，熱啟動時間為1s，RTK初始化時間為10s，通過TTFF功能HD9100芯片啟動時間最快縮短到了1s。

在定位精度方面，GNSS模式的定位精度為2.5m CEP，SBAS模式的定位精度為2.0m CEP，RTK模式的定位精度為2cm+1ppm(水平)，RTD模式的定位精度為1m RMS。同時，在GNSS、SBAS、IPPS三種模式下，定位時間精度分別為0.1m/s CEP、0.05m/s、25ns。HD9100可在最高行駛速度為515m/s，最高海拔為18000m狀態(tài)下實現(xiàn)厘米級的精準(zhǔn)定位。在靈敏度方面，HD9100衛(wèi)星信號捕捉強(qiáng)度為-148dBm，信號跟蹤強(qiáng)度為-165dBm。

HD9100 GNSS定位芯片的工作電流為25mA，待機(jī)電流為7μA，采用7.0mm*7.0mm的BGA100封裝，具有低功耗、小尺寸的特點。

移遠(yuǎn)通信L26-DR GNSS模塊

移遠(yuǎn)通信是一家物聯(lián)網(wǎng)模組廠商，隨著移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，移遠(yuǎn)通信的業(yè)務(wù)范圍也逐漸向各個細(xì)分領(lǐng)域持續(xù)開拓，占領(lǐng)市場。目前已推出多款GNSS模塊，其中有三款產(chǎn)品通過可車規(guī)級的認(rèn)證。


圖源：移遠(yuǎn)通信

L26-DR GNSS模塊是一款支持GPS、GLONASS、QZSS、伽利略和北斗多個衛(wèi)星系統(tǒng)信號接收的GNSS 模塊。這款模組在GNSS的基礎(chǔ)上計入了DR技術(shù)，共有6軸傳感器，分別為3軸陀螺儀和3軸加速度傳感器，在多傳感器與GNSS 算法引擎的加持下，即使在遮擋較為嚴(yán)重、道路環(huán)境復(fù)雜的情況下，也能對GNSS進(jìn)行實時校準(zhǔn)，通過算法結(jié)合DR傳感器與最后連接衛(wèi)星信號的數(shù)據(jù)，精確的推斷出實時位置。據(jù)移遠(yuǎn)通信表示，通過這種融合定位的方式，在無衛(wèi)星信號的情況下，定位精度能達(dá)到1-2米。為提升衛(wèi)星信號的接收能力，移遠(yuǎn)通信還在GNSS模塊內(nèi)部加入了低噪聲放大器，從而放大天線接收到的微弱信號，提升定位的精度。

該模塊遵循了IATF 16949: 2016 汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于汽車的車載導(dǎo)航、車隊管理、物流追蹤等領(lǐng)域。同時，工業(yè)和消費類電子領(lǐng)域也適用。

結(jié)語

隨著汽車電氣化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，將自動駕駛推上了風(fēng)口浪尖，自動駕駛技術(shù)的發(fā)展改變了生活，同時也保證了道路運輸?shù)母咝?，自動駕駛儼然已成為汽車發(fā)展的主要趨勢。GNSS芯片在自動駕駛中發(fā)揮著重要的作用，為自動駕駛汽車提供了更高精度的定位，保證了行車的安全性和穩(wěn)定性，GNSS技術(shù)正逐漸成為自動駕駛領(lǐng)域的焦點。