來源 | 首屆焉知智車年會
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在【首屆焉知汽車年會】上，上海戴世智能科技有限公司副總陸海峰以“P-Box in 2021”為主題，分享了立足于加速自動駕駛技術的進步，打造零部件P-Box的應用實踐。
沒有高精度地圖自動駕駛很痛苦
新冠疫情以后，L2已成燎原之勢，像卡羅拉、飛渡這樣的車也有L2，L3也成為了一個大趨勢。
自動駕駛1到5級，一度大家對L3以上覺得是不切實際的概念。但是到今天行業各個領域的專家都對各類Pilot功能充滿了憧憬。所謂“脫手”，不管是在高速上，還是擁堵路況都非常有吸引力。
為什么需要使用“定位盒子”，不如問為什么需要高精度地圖？定位盒子就是為了高精地圖服務的支撐組件。就我個人而言，對我來說開車是一件沒太大樂趣的體力勞動。特別是有些時候駕駛很痛苦，對路況不熟悉經常開錯匝道，如果沒有高精度地圖，自動駕駛也是很痛苦的。
我體驗了不少沒有高精度地圖的高級輔助駕駛車輛，臨了發現這個道不能直走的時候，做了硬性變道，給乘員的感覺很突兀，也喪失了安全感。
所以，“電子地平線”是現在比較流行的概念，已提了很多年，至少向前3公里，向后1公里，這是自動駕駛給我們帶來的最大的可能性。
三大傳感器中目前用于定位的只有一個——攝像頭，說的是橫向車道保持。而自動駕駛發展非常快，很快要上激光雷達，毫米波點云也會上，到目前為止，像小鵬已經批產的高精度定位是三冗余系統。
GNSS是衛星系統，INS是慣性導航系統，CAM是攝像頭。三者在定位方面都各有優缺點，點越大，說明精度越差，達到一定程度就成為了紅色，是不可接受（NO GOOD）。
隨著時間推移這個點會變大，圈也在變大，INS密度非常高，刷新率是GNSS無法比擬的。其魯棒性能與攝像頭進行一定程度的互補，比如說有些逆光場景，或者是明暗變化場景，這個時候攝像頭會有短暫的毫秒級別的失效。
所以我們說，汽車上的很多零部件不能說誰有多好，都是各有所長，三個臭皮匠頂一個諸葛亮。汽車上基本上是異構冗余，互相彌補共同去實現復雜的功能。
所謂定位盒子是一種組合慣導，現在主機廠喜歡稱之為P-Box。其在自動駕駛電氣架構中的位置如圖所示。作為負責高精度定位的小ECU，將定位數據提供給域控中的地圖模塊，實現與高精度地圖的匹配。
那么，HWP定位需要什么樣的精度才夠用呢？一個是慣性推算，還有一個是RTK（實時動態差分）。
首先，假設一輛車在高速公路上行駛，按照國家標準車道寬3.75米，我們希望它橫向不要偏出車道，大概是0.87，包括直線和轉彎。在這個過程中，絕大部分一般工況下，高精度衛星修正、輪速、攝像頭等這些都能正常工作，大家互相校驗。
但是在一些特殊工況下，可能RTK不能用，有些地方攝像頭不能用，這時就體現出P-Box的作用了。
這時把慣性誤差進行兩個分解，看看為什么它的推算會有誤差？主要來源于是傳感器非理想性，例如零偏和標度因子。零偏就是明明沒有轉彎，卻顯示有多少有一定的角速度。
通過簡單的分解，比如讓誤差因子50%對50%，每個貢獻不能超出0.435米誤差，利用一個3 Sigma圖，比如說3 Sigma要達到99.7%，這時看指標到底能做成什么樣子。
后面進行了一系列公式推算，比如做了一個簡單的積分公式推導，列了三個不同相關性標度因子誤差：千分之三、千分之四、千分之五。
再來看零偏部分，一個是零偏不穩定性+溫度零偏，溫度變化導致零偏的是MEMS傳感器的特性。進行分解，比如50%對50%先關注零偏不穩定性，指標都比較低，甚至手冊上查不到。過去都＞10度/小時，現在性能越來越好，成本也越來越好。按50%對50%的算法，它的陀螺零偏不能大于3.6deg/h。
對于IMU的指標是一個無窮盡的追求，但是工程上往往要考慮成本效益。有很多指標通過標定可以達到個10倍，甚至20倍以上的提升，那我們說這個是有成本效益的工程手段。使用成本先對較低的傳感器，通過標定提升性能，溫漂零偏、標度因數就是很好的例子。
總之，上述案例分析中，IMU的精度需要滿足3 Sigma橫向誤差小于0.87米。上海戴世最新一代針對前裝的P-Box，為主機廠專門提供了一個前裝組合慣性導航，可以說7、8年發展下來總算有了前裝量產零部件。類似指標的產品過去可能都要賣十幾萬元。在2022年很快大家就會在市面上買到裝備這類新一代運動與位置傳感器的汽車。
關于雙頻RTK和單頻RTK經過多年的迭代，目前已經得到了行業的共識成為一個標準配置。類似的高精度定位服務企業國內有千尋等，他們的差分修正數據提供給衛星模組，是一種數據服務，然后由計算單元計算。以在某國內一線城市的高架上的RTK定位數據做的分析。可以看到，單頻RTK在很多區域定位精度都遠低于雙頻RTK。其實，北斗、GPS、格洛納斯都是兩個頻段，一下子就翻上去了，衛星計算也吃算力，所以芯片算力也要跟上。
另一點是，雙頻互相之間有冗余，性能穩定性好很多。這里的CEP（圓概率偏差）是軍用上的概念，落點落在一個圈里，95%的概率是多大的圈呢？如果是單屏RTK，這個圈大于0.4米，雙頻能到0.2米。可以看到，單頻RTK之前也有很多車在用，其實對慣性推算是一個很不好的初始條件，上來就衰減46%的性能，雖然已經配了很好的P-Box、IMU，但是因為單、雙頻的緣故，單頻的初始誤差就擺在這，再怎么算，也很容易偏出車道。
第一代P-Box都是ESP級別的產品，對陀螺沒有要求，單頻RTK前兩年就有公司生產。現在快速普及的是第二代P-Box，IMU級別比較高，指標都有，還有全溫度量程校準、CANFD、以太網（由于以太網成本高一點，不是所有公司都會用）。第三代考慮的是功能安全，光靠4G的網絡差分鏈路解決不了，所以需要上SSR一類的星基差分，這是一個成本問題。是不是消費者可以使用，可能要想辦法收年費，像特斯拉一樣。現在有很多想象空間，以前可能不敢想，以前賣車就是一錘子買賣。以前做軍民兩用的是NovAtel的產品，五位數的價格。現在我們量產的就是三位數的價格，姿態很低，做的足夠便宜。如果到第三代，功能安全可能會超過1000塊錢，但是不會差的太多，也可以在后續服務費上做優化方案。
戴世智能今年是第七年，從飛行姿態傳感器到汽車電子領域，公司大部分工程師都是“汽車電子”基因，重視技術、敬重質量與生產能力。2020年，戴世在上海建了自己的全自動生產工廠，工藝、裝備都是自己開發，掌握全部知識產權。
公司致力于研發生產加速自動駕駛技術進步的零部件，三大系列產品包括針對前裝的定位ECU及IMU；測繪級別紅盒子系列，非常精準，比軍工級性價比高很多；對標國外傳統測試行業底盤測試、泊車、組網的產品。
到2025年，自動駕駛概念產生100年，說不定很多中國公司會脫穎而出，因為中國要走內循環，別人不敢上的裝備，國內主機廠都敢上，他們不會受固有思維限制。過去任何時候都沒有像現這樣離自動駕駛這么近。
戴世已經服務了近100家公司，未來將憑借卓越的工程能力和技術服務，服務更大范圍的智能相關領域。
