導(dǎo)讀:北斗與5G會對自動駕駛和車路協(xié)同有什么影響
6 月 23 日 9 時 43 分,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心長征三號乙運載火箭,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,美國全球定位系統(tǒng)(GPS)所打造的產(chǎn)品約占到市場90%左右份額,汽車領(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)汽車和智慧公路概念逐漸發(fā)展, 未來北斗全面完成調(diào)試后,將為用戶提供全天候、高精度的全球定位導(dǎo)航授時服務(wù)、星基增強、交通規(guī)劃、精密單點定位等。
北斗在導(dǎo)航領(lǐng)域必將逐步占領(lǐng)國內(nèi)汽車應(yīng)用市場。
北斗破局自動駕駛
2018 年工信部發(fā)布的《車聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》,計劃指出智能網(wǎng)聯(lián)汽車將作為中國建設(shè)世界汽車強國過程中的三大方向之一,同時也要將汽車與電子等行業(yè)進行深度整合成新型汽車產(chǎn)業(yè)形態(tài),突破關(guān)鍵技術(shù),共同推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)興起,自動駕駛成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必不可少的一環(huán)。
作為每個車企爭相研發(fā)的汽車關(guān)鍵功能,按照自動駕駛等級劃分,共分為:L0、L1、L2、L3、L4、L5 這六個等級,如今的自動駕駛領(lǐng)域技術(shù)研究成果顯示,大多數(shù)車企都停留在L2階段,而L3還處于實驗階段,未全面投入消費市場。
自動駕駛對芯片算力要求極高,要求自動駕駛處理器在每秒能夠處理數(shù)百萬次計算;同時對路面情況實時性要求極高,以一輛普通汽車按60公里時速計算,每分鐘一公里,就是1000米,每秒鐘行駛16.666米,任何一點延時,都可能讓車輛陷入危險境地。
在可視距離感知范圍中,激光雷達最遠探測200米,毫米波雷達最遠探測250米左右,攝像頭最遠探測150米,目前雷達的檢測噪音較多,容易引起誤判,所以雷達和攝像頭的組合,自動駕駛感知硬件通常是以攝像頭為主,雷達為輔。但攝像頭容易受天氣影響和視線遮擋,解決汽車自動駕駛狀態(tài)下在嚴寒酷暑、刮風下雨情況下安全行駛成為重點、難點。
盡管如今許多車型配備的感知雷達、攝像頭、車載芯片都已達到L4級別,如無厘米級導(dǎo)航定位能力和遠距離態(tài)勢感知能力,全速段自動駕駛也難以落地。
因此,實現(xiàn)自動駕駛需要突破:厘米級導(dǎo)航定位、環(huán)境感知、決策控制、路徑規(guī)劃,這四點關(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、厘米級導(dǎo)航、授時、地基增強等多種功能于一體,同時也不受環(huán)境和天氣影響,對未來從L3級高度自動駕駛突破、L4級超高度自動駕駛、L5級全自動駕駛延時和精確定位起到?jīng)Q定性作用。
同時北斗高精度定位技術(shù),能夠基于北斗地基增強系統(tǒng)提供的高精度定位服務(wù),并結(jié)合慣導(dǎo)等技術(shù),為自動駕駛汽車提供位置與姿態(tài)的感知信息,當車輛前方路段出現(xiàn)狀況時,北斗衛(wèi)星能夠提前預(yù)判并向車輛輸送信息,結(jié)合車輛自身運算能力,共同保障導(dǎo)航信息的高精度與可靠性,進而實現(xiàn)對自動駕駛汽車的智能操控。
毫無疑問在北斗的高精度技術(shù)成熟后,將其運用至智能駕駛產(chǎn)業(yè),可以加速推動L3、L4 級別自動駕駛快速落地,廣義上也能推進L5級全自動駕駛破局和落地。
北斗+5G 共塑車路協(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到 4G 速度的數(shù)百倍之多(數(shù)10 Gbps)。
早在 2016 年中國就已經(jīng)發(fā)布未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展路線圖,線路圖將其分為三個階段,這三個階段都與車路協(xié)同有關(guān)。
目前我們發(fā)布的 5G 標準技術(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還處于相互獨立,各自為戰(zhàn)局面。未來北斗+5G強強聯(lián)手,共同賦能車路協(xié)同也將成為下一階段國內(nèi)重點發(fā)展目標。
盡管理論上憑借5G基站數(shù)量優(yōu)勢,通過部署在路側(cè)或道路信息感知的 5G 系統(tǒng),可以實現(xiàn)車與路之間信息互通,同時把道路進行分級,以此實現(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可以在某些特定場景下通過道路信息讓車輛本身來做決策。但5G基站建設(shè)的高成本,面對國內(nèi)公路現(xiàn)有情況,實現(xiàn)全面車路協(xié)同成本上尚且還無法控制。
在車路協(xié)同領(lǐng)域,環(huán)境的數(shù)字化是實現(xiàn)車路協(xié)同、改善出行體驗的重要方式,然而目前車路協(xié)同當中的人、車、路、網(wǎng)各部分仍存在較多尚未突破的問題,依照現(xiàn)有的5G技術(shù)所集成的汽車系統(tǒng)和模組方案還遠不能實現(xiàn)5G+北斗的雙融合,更別說直接用于車路協(xié)同。尤其在一些特定的場景下,例如智慧交通、智能汽車,包括智慧城市里行駛的無人駕駛的方案,需要的是集成度更高的北斗+5G的一體化終端。
實現(xiàn)一體化終端最重要是需要一個地基增強系統(tǒng),當智能汽車接收天上衛(wèi)星信號的時候,還需要接受地基增強系統(tǒng)給到的誤差信息,通過這兩個系統(tǒng)的融合才能實現(xiàn)精準的定位,也可以實現(xiàn)全國大部分地區(qū)包括全部的高速公路實現(xiàn)精準定位,通過“星地一體化”服務(wù)能力,確保車路在任何地點都能接受可靠、穩(wěn)定的高精準定位服務(wù)。
但在一些場景,例如:地下車庫、隧道等一些智能駕駛車輛衛(wèi)星信號被嚴重遮擋的地區(qū),要想實現(xiàn)精準定位,光有高精度衛(wèi)星定位還不夠,所以利用5G技術(shù)可以將車輛和路面感知情況快速上傳輸給北斗衛(wèi)星,通過北斗厘米級精準定位來實現(xiàn)室內(nèi)室外一體化的坐標連續(xù)和定位,并把這樣的一些信息通過V2X的方式傳遞給智能駕駛的車輛,并保持智能駕駛感知的范圍和距離。
某些特定車路協(xié)同路段會受限于5G基站數(shù)量和衛(wèi)星干擾,面對這些情況,最好做法就是保證冗余以及抗干擾能力,當然做好這些,肯定需要做大量車路協(xié)同仿真測試為前提。
北斗系統(tǒng)作為國內(nèi)新建成的重要時空導(dǎo)航設(shè)施,5G 又是目前智能化時代必須重點發(fā)展的傳輸技術(shù),二者均是自動駕駛、車路協(xié)同等應(yīng)用不可或缺的基礎(chǔ)支撐。北斗+5G在汽車領(lǐng)域商用普及后,憑借極低時延、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)汽車和車路協(xié)同之間相互融合和相互賦能,并獲得前方預(yù)警信息,提前為智能車輛采取避險措施,極大降低汽車交通事故風險。
總結(jié)
北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星完成部署,通過與5G之間協(xié)作,汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級時代已經(jīng)來臨,智能網(wǎng)聯(lián)汽車和城市智慧交通網(wǎng)絡(luò)也將加速完成,二者之間的協(xié)作顯然對汽車領(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)。北斗將與汽車產(chǎn)業(yè)緊密融合,支持我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。5G與北斗雙結(jié)合,也會給大眾生活及出行帶來更多便利和可能,同時撬動萬億車聯(lián)網(wǎng)市場。