by 俞岳
| 北云已占領(lǐng)高精度組合導(dǎo)航高地。
文 | 車東西
作者 | 俞岳
編輯 | 曉寒
自動(dòng)駕駛正加速在汽車行業(yè)普及，高等級自動(dòng)駕駛的量產(chǎn)早已箭在弦上。
在硬件層面，讓車輛知道“我”在哪、“我”要去哪的高精定位模塊已經(jīng)成為量產(chǎn)自動(dòng)駕駛的核心傳感器之一。擁有適應(yīng)各種場景的精準(zhǔn)、穩(wěn)定的定位能力，才能實(shí)現(xiàn)安全、好用的自動(dòng)駕駛。
不過，多年以來汽車行業(yè)高精度定位模塊存在著成本過高、集成度低、合規(guī)模塊和芯片少等多種問題，制約著自動(dòng)駕駛的量產(chǎn)、研發(fā)進(jìn)程，影響著智能汽車和自動(dòng)駕駛的研發(fā)、量產(chǎn)進(jìn)程。
隨著國內(nèi)高精度定位行業(yè)的快速崛起，這一現(xiàn)象有望很快得到解決。近日，中國國際電視臺(tái)（CGTN）的一條新聞引起行業(yè)關(guān)注，位于長沙的北云科技在節(jié)目中亮相了貼片式組合導(dǎo)航模塊M1，在不輸萬元級組合導(dǎo)航整機(jī)性能的同時(shí)，具備非常高的集成度，30*40mm的大小可以整合進(jìn)自動(dòng)駕駛計(jì)算域控制器等設(shè)備中。在高精度定位行業(yè)，算是一款越級產(chǎn)品。
▲CGTN采訪北云科技
據(jù)了解，M1組合導(dǎo)航模塊之所以能夠?qū)崿F(xiàn)高性能與高集成度的統(tǒng)一，原因共有兩個(gè)，其一是M1基于北云科技自研的RTK SOC芯片開發(fā)，集成了基帶、射頻等功能，尺寸為17*17mm。其二是深耦合組合導(dǎo)航算法的加持，可以降低對IMU等級的要求，在較低成本下，實(shí)現(xiàn)萬元級組合導(dǎo)航產(chǎn)品的性能表現(xiàn)。
而目前高精度組合導(dǎo)航市場中，大多以整機(jī)形態(tài)為主，高性能的貼片式組合導(dǎo)航模塊的出現(xiàn)，為智能汽車提供了一個(gè)全新的選擇。與此同時(shí)，由于組合導(dǎo)航模塊成本的不斷下探，將加速智能汽車的普及和高等級自動(dòng)駕駛技術(shù)的量產(chǎn)進(jìn)程。
在自動(dòng)駕駛應(yīng)用中，組合導(dǎo)航高精度定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級定位精度。當(dāng)車輛在城市峽谷、隧道、高架立交及濃霧雨雪沙塵天氣和堵車、霓虹燈夜市、車道線磨損、開闊無特征點(diǎn)等路段時(shí)，激光雷達(dá)和攝像頭的感知會(huì)受到明顯影響。在這樣的惡劣場景下，組合導(dǎo)航高精度定位系統(tǒng)就能夠充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，幫助車輛實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的自動(dòng)駕駛表現(xiàn)。
北云科技近期推出的M1高精度組合導(dǎo)航模塊，在性能上能夠比肩海外大廠的萬元級產(chǎn)品。同時(shí)，通過自研芯片、深耦合算法、貼片式封裝設(shè)計(jì)以及優(yōu)秀的成本控制，成為智能汽車前裝量產(chǎn)應(yīng)用的更好選擇。
其中，最值得關(guān)注的是M1采用了貼片式封裝。得益于北云科技自研RTK芯片的批產(chǎn)應(yīng)用，M1組合導(dǎo)航模塊在集成度上實(shí)現(xiàn)了新跨越，做到30mm*40mm的超小尺寸，和小型手表表盤的大小相仿。
▲北云M1高精度組合導(dǎo)航模塊
據(jù)介紹，這種高集成度的貼片式產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有兩大優(yōu)勢，其一是可靠性更高，其二是節(jié)約車內(nèi)線束。
M1可以直接提供給Tier 1和主機(jī)廠，更小的體積和貼片式方案，意味著集成組合導(dǎo)航的整個(gè)自動(dòng)駕駛解決方案將擁有更高的集成度，可以減少外部通信帶來的延遲和不穩(wěn)定性。
同時(shí)，這種集成方案將減少線束的使用。此前整機(jī)形態(tài)的組合導(dǎo)航，需要電源、信號(hào)等多種線束接入使用。而當(dāng)前汽車行業(yè)正在從ECU分布式架構(gòu)，逐漸轉(zhuǎn)向域控制器架構(gòu)，未來還將形成整車中央計(jì)算架構(gòu)，減少線束是生產(chǎn)過程的大趨勢。
此前有媒體報(bào)道稱，特斯拉首款車型Model S擁有長達(dá)3公里的線束，而最新量產(chǎn)的Model Y車型，整車線束僅有大約100米。線束用量的大幅減少，不但減少整車重量，還大幅降低了自動(dòng)化生產(chǎn)中人工的參與和后期維護(hù)難度。
M1不但在體積上做到了超小尺寸，同時(shí)在北云科技自研RTK芯片和深耦合算法的加持下， M1在定位性能上也擁有卓越的表現(xiàn)。
在定位精度上，M1經(jīng)過RTK解算的水平定位精度能夠達(dá)到0.8cm+1ppm（定位精度為8mm，離基站距離每公里帶來的偏差不超過1mm）。
在隧道、地下停車場等GNSS信號(hào)完全中斷的場景中，M1的組合定位精度可以達(dá)到行駛里程的0.1%（RMS）。
同時(shí)M1在成本上也實(shí)現(xiàn)了非常好的控制。
北云科技在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累，憑借著在駕考車載領(lǐng)域數(shù)年上十萬量級的大規(guī)模應(yīng)用驗(yàn)證，擁有大量數(shù)據(jù)優(yōu)化算法。
從自研的Alita基帶芯片、Ripley射頻芯片迭代到M1采用的RTK SOC芯片Elsa，集成度不斷提高，算法性能不斷提升，在制造成本上也成倍降低。在芯片設(shè)計(jì)方案中，北云還集成了深耦合組合導(dǎo)航算法，無需額外算力進(jìn)行組合導(dǎo)航解算，減少了計(jì)算單元的使用，進(jìn)一步節(jié)省了成本。
此外，針對高精度組合導(dǎo)航模塊中成本占用較高的IMU部分，北云通過深耦合組合導(dǎo)航算法，在降低IMU等級的情況下，可實(shí)現(xiàn)高成本IMU的同等性能。此外，北云還將采用自研IMU的方式，進(jìn)一步大幅降低IMU模塊的成本。
總結(jié)來看，北云通過RTK芯片、深耦合組合導(dǎo)航算法和IMU的自研，不斷提高產(chǎn)品的集成度，既實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的高性能，還對成本實(shí)現(xiàn)了非常好的控制。當(dāng)前在自動(dòng)駕駛賽道上，無論是整車廠還是自動(dòng)駕駛公司，北云M1組合導(dǎo)航模塊的出現(xiàn)恰到及時(shí)。
在產(chǎn)品層面，北云高精度組合導(dǎo)航模塊M1具備高集成度、高性能以及低成本這三大優(yōu)勢。而在技術(shù)層面，北云高精度組合導(dǎo)航模塊M1采用了深耦合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了更高的穩(wěn)定性表現(xiàn)。
深耦合技術(shù)就是利用IMU原始數(shù)據(jù)輔助GNSS芯片對衛(wèi)星信號(hào)捕獲跟蹤，提高觀測量精度和連續(xù)性，減少觀測量中斷和跳變，從而有效提高組合導(dǎo)航精度和可靠性，還可有效抑制信號(hào)干擾和欺騙。在城市峽谷、立交高架等惡劣環(huán)境下，定位精度及穩(wěn)定性可提升4-5倍，顯著優(yōu)于松耦合算法。
實(shí)際測試發(fā)現(xiàn)，使用深耦合技術(shù)的北云組合導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠相比原始觀測量精度提升2～5倍。
從GNSS跟蹤環(huán)路多普勒測量結(jié)果可以看到，北云科技的組合導(dǎo)航系統(tǒng)由于采用了深耦合技術(shù)，多普勒表現(xiàn)和實(shí)際情況基本重合，而使用非深耦合算法的設(shè)備，定位表現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞，不太穩(wěn)定。
另一個(gè)高架環(huán)島環(huán)境下，深耦合定位相比松耦合定位，誤差能夠減小4～5倍。
北云科技在長沙街頭對比測試了自研產(chǎn)品和其他松耦合產(chǎn)品。測試路段長度接近1.6公里，總共用時(shí)9分鐘。
測試發(fā)現(xiàn)，松耦合產(chǎn)品水平偏差RMS達(dá)到3.7米，豎直偏差RMS也達(dá)到了1.8米。而使用深耦合技術(shù)的產(chǎn)品水平偏差RMS僅有0.7米，豎直偏差RMS僅0.3米。
同時(shí)，松耦合產(chǎn)品的水平定位偏差峰值達(dá)到13.9米，豎直定位偏差峰值達(dá)到了3.8米。而深耦合技術(shù)的北云組合導(dǎo)航系統(tǒng)水平偏差峰值為1.7米，豎直偏差峰值為0.6米。
也就是說，在高架橋這樣的復(fù)雜環(huán)境下，松耦合技術(shù)的組合導(dǎo)航產(chǎn)品幾乎已經(jīng)不能用，但使用深耦合技術(shù)的產(chǎn)品依然表現(xiàn)穩(wěn)定。
另一個(gè)測試場景為沒有衛(wèi)星信號(hào)的地下停車場場景。搭載北云組合導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛同樣擁有非常高的可用性，水平RMS誤差僅有0.126%，水平峰值誤差也僅有0.196%。
在可見的未來，城市道路點(diǎn)對點(diǎn)L2級自動(dòng)駕駛就是重點(diǎn)發(fā)展方向之一。保證各種場景下的穩(wěn)定定位，就是實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能的重要前提，尤其是在城市峽谷、高架橋、停車場這樣的干擾環(huán)境下，能有高穩(wěn)定性的表現(xiàn)，正是自動(dòng)駕駛行業(yè)亟待解決的問題。
然而，深耦合的研發(fā)并非簡單。深耦合算法的實(shí)現(xiàn)，需要RTK芯片基帶功能的參與，是否擁有RTK芯片的自研能力，對能否實(shí)現(xiàn)深耦合算法至關(guān)重要。當(dāng)前市面上罕有國內(nèi)產(chǎn)品走深耦合路線，原因就是技術(shù)壁壘較高，需要掌握RTK芯片的研發(fā)能力。
▲北云科技自研基帶芯片、射頻芯片、SOC芯片
談到為什么要自研RTK芯片，北云的工程師給出了三個(gè)原因。其一是能夠降低組合導(dǎo)航模塊的成本；其二是能夠根據(jù)北云算法團(tuán)隊(duì)的需求實(shí)現(xiàn)更高程度的定制化，在性能、功耗、體積、架構(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面做到更好；其三，作為高精度定位核心部件制造商，掌握自研芯片是走向更高發(fā)展平臺(tái)的重要基石。
北云科技的工程師介紹說：“行業(yè)內(nèi)單獨(dú)出售多頻高精度定位芯片的廠商屈指可數(shù)，而單獨(dú)出售專用基帶芯片的國內(nèi)廠商幾乎沒有。如果用通用FPGA芯片與ARM芯片，固然可以實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)處理與RTK解算，但是有諸多問題。首先是FPGA并非專用芯片，因此計(jì)算效率不高，其次功耗、體積、成本都成為了不可控因素。”
從自研核心芯片，到部署深耦合技術(shù)，北云將硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、算法技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)頂級性能水準(zhǔn)。在國內(nèi)市場中，北云M1組合導(dǎo)航模塊的出現(xiàn)，可以說是彌補(bǔ)了行業(yè)的一大空白。
在產(chǎn)品、技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破后，北云M1也正加速量產(chǎn)步伐。
光在全國30余個(gè)省市400多個(gè)城市的上千個(gè)駕考場地中，每天就有數(shù)萬臺(tái)北云產(chǎn)品在全天候持續(xù)運(yùn)行。這些車輛已經(jīng)累積了數(shù)千萬公里的運(yùn)行里程，為北云科技提供了大量實(shí)測數(shù)據(jù)訓(xùn)練優(yōu)化穩(wěn)定算法，保證了M1量產(chǎn)的性能和穩(wěn)定性。
在產(chǎn)品上車前，最關(guān)鍵的一步就是車規(guī)級認(rèn)證。當(dāng)前北云科技已經(jīng)通過了IATF 16949認(rèn)證，同時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿足ISO 26262、ASPICE、AEC-Q等車規(guī)與安全認(rèn)證要求。
同時(shí)，北云科技此前的高精度組合導(dǎo)航整機(jī)X1、X2憑借著在客戶方組織的國內(nèi)外主流組合導(dǎo)航產(chǎn)品比測中的突出性能表現(xiàn)，已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)L4級自動(dòng)駕駛車型，許多城市的Robotaxi上已運(yùn)行著北云的產(chǎn)品。
▲從整機(jī)到貼片式模塊，體積不斷縮小，集成度、性能、穩(wěn)定性不斷提高
在自動(dòng)駕駛行業(yè)內(nèi)，自動(dòng)駕駛行業(yè)的頭部玩家之一長沙智能駕駛研究院（希迪智駕）就率先采用了北云科技的產(chǎn)品。
據(jù)介紹，目前希迪智駕的礦區(qū)無人卡車、無人物流車以及無人清掃車已使用了北云科技的產(chǎn)品。
在談到為什么要選用北云科技的產(chǎn)品時(shí)，希迪智駕表示有三大原因。其一，在2019年引入北云組合導(dǎo)航產(chǎn)品的時(shí)候，北云能夠根據(jù)公司的需求，給予定制化的服務(wù)，甚至還能針對性改進(jìn)產(chǎn)品的算法。其二，北云的高精度組合導(dǎo)航相比海外相同性能的產(chǎn)品，價(jià)格大幅降低。第三，同時(shí)北云的產(chǎn)品在定位精度、穩(wěn)定性表現(xiàn)上都達(dá)到了領(lǐng)先水平。
并且，正因?yàn)榻M合導(dǎo)航產(chǎn)品價(jià)格的大幅降低，希迪智駕的規(guī)模量產(chǎn)進(jìn)程正加速推進(jìn)。
據(jù)介紹，此前希迪智駕采用海外大廠的組合導(dǎo)航方案，僅組合導(dǎo)航模塊的成本就占整個(gè)自動(dòng)駕駛方案的20%左右。如果不控制組合導(dǎo)航的成本，規(guī)模量產(chǎn)會(huì)非常困難。
而如今，采用北云科技的X1組合導(dǎo)航模塊之后，其成本占整個(gè)自動(dòng)駕駛方案的成本降到了10%以下，加速希迪智駕的量產(chǎn)進(jìn)程。對于集成度更高的M1組合導(dǎo)航模塊來說，能夠直接集成進(jìn)入自動(dòng)駕駛域控制器，自動(dòng)駕駛公司能夠更好地控制成本。
希迪智駕的工程師對北云產(chǎn)品的性能表現(xiàn)同樣贊不絕口。希迪智駕的研發(fā)人員表示，在開闊路段下，北云產(chǎn)品的表現(xiàn)與市面上頂級產(chǎn)品相比基本沒有差別。特別是在干擾條件下，北云產(chǎn)品重新捕獲衛(wèi)星的時(shí)間比較短，輸出的定位數(shù)據(jù)非常平滑，符合真實(shí)的行駛軌跡。
當(dāng)前，北云科技團(tuán)隊(duì)中大部分為研發(fā)人員。在希迪智駕眼中，北云科技是一家年輕化的技術(shù)型公司。雙方在合作過程中，北云科技能夠第一時(shí)間給予積極反饋，最終能夠解決問題，整個(gè)團(tuán)隊(duì)的拼勁很足。
據(jù)北云科技透露，公司已在高精度定位芯片上累計(jì)投資入了數(shù)億元資金，目前其采用行業(yè)內(nèi)頂級工藝制程的新一代RTK+組合導(dǎo)航芯片即將面世，這款預(yù)命名為Alice的芯片推出后，M1組合導(dǎo)航模塊的集成度將進(jìn)一步大幅提高，體積將更小、成本更低。北云持續(xù)、成熟和領(lǐng)先的技術(shù)路線，使得它能夠緊密配合和推進(jìn)智能汽車的量產(chǎn)迭代進(jìn)程。
未來，智能汽車將成為出行的核心，當(dāng)前中、美、歐三大汽車市場都在積極研發(fā)自動(dòng)駕駛技術(shù)，搶占市場先機(jī)。在智能汽車產(chǎn)業(yè)中，正是需要更多像北云科技這樣的技術(shù)型企業(yè)，攻克量產(chǎn)自動(dòng)駕駛背后的一個(gè)個(gè)核心技術(shù)，從而推動(dòng)整個(gè)自動(dòng)駕駛行業(yè)不斷前進(jìn)。
北云科技在汽車領(lǐng)域的奮力前行，是中國芯片行業(yè)的一個(gè)縮影。當(dāng)前汽車芯片的國產(chǎn)化率不到5%，未來有很大的增長空間。中國新能源汽車、智能駕駛已經(jīng)走在全球前列，相信以北云科技為代表的國產(chǎn)汽車芯片公司，能夠在智能汽車快速演進(jìn)的時(shí)代浪潮中迅猛發(fā)展，成長為享譽(yù)國際的知名企業(yè)。
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