博世精准定位方案赋能自动驾驶

本周刚刚结束的2019博世中国新闻发布会上，来自博世底盘控制系统事业部的专家王春愚，带来了关于自动驾驶精准定位解决方案的精彩分享。

自动驾驶技术不仅需要传感器、控制单元和强大的运算能力，更离不开一系列的智能服务。博世集团董事会成员Dirk Hoheisel博士曾表示：“对于自动驾驶来说，服务与硬件、软件同等重要，我们必须三条腿同时走路，才能让自动驾驶车辆更加安全、可靠。”作为全球领先的汽车技术与服务供应商，博世致力于在自动驾驶领域实现突破。
为此，公司专注开发集硬件、软件和服务为一体的解决方案。其中，定位解决方案对于自动驾驶车辆的安全性而言至关重要。只有时刻知晓接近厘米级的自身准确位置，自动驾驶车辆才能安全行驶。为了实现这一目标，博世在全球范围内提供先进的定位整体打包方案。该方案集成硬件、软件与服务，为自动驾驶车辆精确定位提供冗余系统。在硬件上有博世卫星定位智能传感器，在软件上有智能算法确定车辆位置，在服务上有基于车载环境感知传感器的博世道路特征。

定位，有史以来，都是一个非常重要的命题。每个单位门口的保安都会逼迫你思考人生三大终极哲学问题“我是谁？我从哪里来？我要去哪里？”背后的一个逻辑支点在于：“此刻，我在哪里？”然而，海森堡的不确定性原理告诉我们，想要精确地测量“我在哪里”不是一件容易的事情。

可能我们小时候多少都对天空和大海感到好奇。以前我很想知道古老的年代，那些航行在大海上的船只，如何判断自己身处何处以及该往何处行驶。后来我了解到，船员们通过观察太阳、月亮和星星的方位来确定船只在海上的位置。再有就是记录观察到的海岸线、岛礁等地貌，将其绘成海图。借助天文与地理相结合的方式，船只得以获知自己的位置与行驶方向……

然而，自动驾驶汽车行驶在陆地，并且多数时候行驶在我们所熟知的城市或者高速道路上，相比一望无垠、让人望而生畏的海面，车辆定位还那么重要吗？

我们可以想象这样一个场景：我们的车辆自主地驾驶在一条乡间小道上面，限速是50公里每小时。紧邻这条乡间小道是宽阔的高速公路。

其实，目前行业内采取的定位方案有很多，譬如基于视觉定位的SLAM（同时定位与地图创建）和基于卫星的网络RTK（通过网络计算和虚拟基站来实现车辆的精确定位）的定位技术，结合高精度地图提供的信息，来提供准确的车辆位置。

但是，这些方案各有优缺点，例如由于各种不同原因譬如极端的天气条件造成的视觉特征的不足，由于遮挡造成的GPS信号跳变，等等……这就使得这种单一的自动驾驶车辆的定位方案不能时时刻刻在不同的环境和路况下工作。所以，自动驾驶的定位方案需要冗余。

这款新型传感器内置一个高性能的全球导航卫星系统（GNSS）信号接受器。值得注意的是，由于卫星本身轨道和时钟的误差，以及卫星信号到达地面期间易受电离层和对流层的干扰，因此卫星信号会有偏差。博世已与全球不同供应商就纠正这些误差达成合作，他们会为博世提供这种纠偏服务，原理是通过地面基站网络，计算并且纠正各种卫星信号误差，并且通过云端和地球同步卫星将这些纠偏数据发送给自动驾驶车辆，实现精确，安全，可靠的绝对定位。

此外，这个卫星定位智能传感器还集成了高精度惯性传感器，来提供精确的车辆姿态信息，让自动驾驶车辆可以更精确地规划、决策和控制。

地理定位方面，基于高精地图和车载环境感知传感器的博世道路特征，能够通过配备在车上的摄像头与雷达识别道路周围的环境特征，如车道线、交通信号灯和护栏等。不同于单一依靠摄像头的定位方案，雷达传感器的极大优势在于，即使是在昏暗或能见度低的路况下也可识别道路特征，且探测范围更广。
通过车载通讯模块，这些道路特征信息将被传输至云端服务器。上传到云端服务器的道路特征信息将被使用并生成独立的传感器定位层，并最终由图商集成为高精度地图的一部分。自动驾驶车辆通过车载环境感知传感器获得的道路特征信息，如道路标识、护栏等，实时与高精地图定位层进行比对，使得车辆能够准确知晓自己在当前车道中的位置，从而实现厘米级定位。