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北斗與5G相互賦能,對(duì)自動(dòng)駕駛和車(chē)路協(xié)同將有什么影響?

2020-06-30 09:10 鄧子健

導(dǎo)讀:北斗與5G會(huì)對(duì)自動(dòng)駕駛和車(chē)路協(xié)同有什么影響

6 月 23 日 9 時(shí) 43 分,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星,隨著最后一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射成功,中國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)完成全面部署。

目前在民用領(lǐng)域中,美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)所打造的產(chǎn)品約占到市場(chǎng)90%左右份額,汽車(chē)領(lǐng)域尤為明顯,絕大部分都采用了其技術(shù)。隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和智慧公路概念逐漸發(fā)展, 未來(lái)北斗全面完成調(diào)試后,將為用戶(hù)提供全天候、高精度的全球定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)、星基增強(qiáng)、交通規(guī)劃、精密單點(diǎn)定位等。

北斗在導(dǎo)航領(lǐng)域必將逐步占領(lǐng)國(guó)內(nèi)汽車(chē)應(yīng)用市場(chǎng)。

北斗破局自動(dòng)駕駛

2018 年工信部發(fā)布的《車(chē)聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē))產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》,計(jì)劃指出智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)將作為中國(guó)建設(shè)世界汽車(chē)強(qiáng)國(guó)過(guò)程中的三大方向之一,同時(shí)也要將汽車(chē)與電子等行業(yè)進(jìn)行深度整合成新型汽車(chē)產(chǎn)業(yè)形態(tài),突破關(guān)鍵技術(shù),共同推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

隨著汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)興起,自動(dòng)駕駛成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必不可少的一環(huán)。

作為每個(gè)車(chē)企爭(zhēng)相研發(fā)的汽車(chē)關(guān)鍵功能,按照自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分,共分為:L0、L1、L2、L3、L4、L5 這六個(gè)等級(jí),如今的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域技術(shù)研究成果顯示,大多數(shù)車(chē)企都停留在L2階段,而L3還處于實(shí)驗(yàn)階段,未全面投入消費(fèi)市場(chǎng)。

自動(dòng)駕駛對(duì)芯片算力要求極高,要求自動(dòng)駕駛處理器在每秒能夠處理數(shù)百萬(wàn)次計(jì)算;同時(shí)對(duì)路面情況實(shí)時(shí)性要求極高,以一輛普通汽車(chē)按60公里時(shí)速計(jì)算,每分鐘一公里,就是1000米,每秒鐘行駛16.666米,任何一點(diǎn)延時(shí),都可能讓車(chē)輛陷入危險(xiǎn)境地。

在可視距離感知范圍中,激光雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)200米,毫米波雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)250米左右,攝像頭最遠(yuǎn)探測(cè)150米,目前雷達(dá)的檢測(cè)噪音較多,容易引起誤判,所以雷達(dá)和攝像頭的組合,自動(dòng)駕駛感知硬件通常是以攝像頭為主,雷達(dá)為輔。但攝像頭容易受天氣影響和視線(xiàn)遮擋,解決汽車(chē)自動(dòng)駕駛狀態(tài)下在嚴(yán)寒酷暑、刮風(fēng)下雨情況下安全行駛成為重點(diǎn)、難點(diǎn)。

盡管如今許多車(chē)型配備的感知雷達(dá)、攝像頭、車(chē)載芯片都已達(dá)到L4級(jí)別,如無(wú)厘米級(jí)導(dǎo)航定位能力和遠(yuǎn)距離態(tài)勢(shì)感知能力,全速段自動(dòng)駕駛也難以落地。

因此,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛需要突破:厘米級(jí)導(dǎo)航定位、環(huán)境感知、決策控制、路徑規(guī)劃,這四點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)需要借助于北斗技術(shù)。

由于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星具備:精密定位、厘米級(jí)導(dǎo)航、授時(shí)、地基增強(qiáng)等多種功能于一體,同時(shí)也不受環(huán)境和天氣影響,對(duì)未來(lái)從L3級(jí)高度自動(dòng)駕駛突破、L4級(jí)超高度自動(dòng)駕駛、L5級(jí)全自動(dòng)駕駛延時(shí)和精確定位起到?jīng)Q定性作用。

同時(shí)北斗高精度定位技術(shù),能夠基于北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)提供的高精度定位服務(wù),并結(jié)合慣導(dǎo)等技術(shù),為自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供位置與姿態(tài)的感知信息,當(dāng)車(chē)輛前方路段出現(xiàn)狀況時(shí),北斗衛(wèi)星能夠提前預(yù)判并向車(chē)輛輸送信息,結(jié)合車(chē)輛自身運(yùn)算能力,共同保障導(dǎo)航信息的高精度與可靠性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的智能操控。

毫無(wú)疑問(wèn)在北斗的高精度技術(shù)成熟后,將其運(yùn)用至智能駕駛產(chǎn)業(yè),可以加速推動(dòng)L3、L4 級(jí)別自動(dòng)駕駛快速落地,廣義上也能推進(jìn)L5級(jí)全自動(dòng)駕駛破局和落地。

北斗+5G 共塑車(chē)路協(xié)同

5G 技術(shù)作為政策大力發(fā)展和支持的新興產(chǎn)業(yè)之一,5G 傳輸速度理論上可以達(dá)到 4G 速度的數(shù)百倍之多(數(shù)10 Gbps)。

早在 2016 年中國(guó)就已經(jīng)發(fā)布未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展路線(xiàn)圖,線(xiàn)路圖將其分為三個(gè)階段,這三個(gè)階段都與車(chē)路協(xié)同有關(guān)。

目前我們發(fā)布的 5G 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)主要還是在做寬帶,如何提高傳輸速率,現(xiàn)階段北斗和5G還處于相互獨(dú)立,各自為戰(zhàn)局面。未來(lái)北斗+5G強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,共同賦能車(chē)路協(xié)同也將成為下一階段國(guó)內(nèi)重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。

盡管理論上憑借5G基站數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì),通過(guò)部署在路側(cè)或道路信息感知的 5G 系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)車(chē)與路之間信息互通,同時(shí)把道路進(jìn)行分級(jí),以此實(shí)現(xiàn)更豐富更全面的具有感知信息能力的智能網(wǎng)聯(lián)道路,實(shí)現(xiàn)全面通訊網(wǎng)聯(lián)覆蓋道路,甚至依靠5G可以在某些特定場(chǎng)景下通過(guò)道路信息讓車(chē)輛本身來(lái)做決策。但5G基站建設(shè)的高成本,面對(duì)國(guó)內(nèi)公路現(xiàn)有情況,實(shí)現(xiàn)全面車(chē)路協(xié)同成本上尚且還無(wú)法控制。

在車(chē)路協(xié)同領(lǐng)域,環(huán)境的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)車(chē)路協(xié)同、改善出行體驗(yàn)的重要方式,然而目前車(chē)路協(xié)同當(dāng)中的人、車(chē)、路、網(wǎng)各部分仍存在較多尚未突破的問(wèn)題,依照現(xiàn)有的5G技術(shù)所集成的汽車(chē)系統(tǒng)和模組方案還遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)5G+北斗的雙融合,更別說(shuō)直接用于車(chē)路協(xié)同。尤其在一些特定的場(chǎng)景下,例如智慧交通、智能汽車(chē),包括智慧城市里行駛的無(wú)人駕駛的方案,需要的是集成度更高的北斗+5G的一體化終端。

實(shí)現(xiàn)一體化終端最重要是需要一個(gè)地基增強(qiáng)系統(tǒng),當(dāng)智能汽車(chē)接收天上衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)候,還需要接受地基增強(qiáng)系統(tǒng)給到的誤差信息,通過(guò)這兩個(gè)系統(tǒng)的融合才能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位,也可以實(shí)現(xiàn)全國(guó)大部分地區(qū)包括全部的高速公路實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位,通過(guò)“星地一體化”服務(wù)能力,確保車(chē)路在任何地點(diǎn)都能接受可靠、穩(wěn)定的高精準(zhǔn)定位服務(wù)。

但在一些場(chǎng)景,例如:地下車(chē)庫(kù)、隧道等一些智能駕駛車(chē)輛衛(wèi)星信號(hào)被嚴(yán)重遮擋的地區(qū),要想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位,光有高精度衛(wèi)星定位還不夠,所以利用5G技術(shù)可以將車(chē)輛和路面感知情況快速上傳輸給北斗衛(wèi)星,通過(guò)北斗厘米級(jí)精準(zhǔn)定位來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外一體化的坐標(biāo)連續(xù)和定位,并把這樣的一些信息通過(guò)V2X的方式傳遞給智能駕駛的車(chē)輛,并保持智能駕駛感知的范圍和距離。

某些特定車(chē)路協(xié)同路段會(huì)受限于5G基站數(shù)量和衛(wèi)星干擾,面對(duì)這些情況,最好做法就是保證冗余以及抗干擾能力,當(dāng)然做好這些,肯定需要做大量車(chē)路協(xié)同仿真測(cè)試為前提。

北斗系統(tǒng)作為國(guó)內(nèi)新建成的重要時(shí)空導(dǎo)航設(shè)施,5G 又是目前智能化時(shí)代必須重點(diǎn)發(fā)展的傳輸技術(shù),二者均是自動(dòng)駕駛、車(chē)路協(xié)同等應(yīng)用不可或缺的基礎(chǔ)支撐。北斗+5G在汽車(chē)領(lǐng)域商用普及后,憑借極低時(shí)延、極高速率、高傳輸、高精度導(dǎo)航等特征,兩者將在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和車(chē)路協(xié)同之間相互融合和相互賦能,并獲得前方預(yù)警信息,提前為智能車(chē)輛采取避險(xiǎn)措施,極大降低汽車(chē)交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

總結(jié)

北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星完成部署,通過(guò)與5G之間協(xié)作,汽車(chē)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨,智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和城市智慧交通網(wǎng)絡(luò)也將加速完成,二者之間的協(xié)作顯然對(duì)汽車(chē)領(lǐng)域具有顛覆性影響。

北斗高精度定位是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)感知與高精地圖采集的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。北斗將與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)緊密融合,支持我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。5G與北斗雙結(jié)合,也會(huì)給大眾生活及出行帶來(lái)更多便利和可能,同時(shí)撬動(dòng)萬(wàn)億車(chē)聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。