曾经是科幻大片中的自动驾驶汽车正在进入普通人的家中。新鲜后，人们开始客观地了解自动驾驶技术，并要求它成为一种安全的交通工具。敏锐的环境感知系统是自动驾驶汽车安全驾驶的前提，高精度定位是不可或缺的基础技术。

2019年5月7日，曾作为主PM凯迪拉克，Jeep全系，福特全系车型Sync3.导航产品研发，现任千寻位置车端高精度定位解决方案经理的宋子未，教授为什么自动驾驶汽车需要高精度定位？在线开放课程。以下内容根据宋子未在公开课上的分享进行编辑。

内容简介

1.什么是自动驾驶？

2.发展自动驾驶定位技术瓶颈

3.高精度卫星定位在自动驾驶中的基本作用

4.介绍千寻位置高精度卫星定位产品

课程实录

一、什么是自动驾驶？

目前，汽车的四大发展趋势是：电气化、智能化、网络化和共享化。其中，智能化与高精度定位密切相关。

首先，简要介绍自动驾驶的等级定义。从无驾驶辅助到完全自动驾驶，分为五个等级：L1、L2、L3、L4、L5。目前大部分辅助驾驶功能都在L1到L3之间。 L1、L事实上，2级主要是人控，但传感器和一些车载控制模块将帮助驾驶员执行部分驾驶功能；但从L从3级开始，驾驶员和车辆之间会有一个转移过程，或者驾驶员会驾驶 ** 交给车辆，或者当车辆发现自己无法自动驾驶时，将控制权交给司机。

目前，最前沿的自动驾驶功能主要介于L2和L尽管如此L3.行业内仍存在一些争议，需要实现什么样的自动驾驶功能，但很明显，L2已达到量产水平。那么，它们上路后的效果如何呢？

据不完全统计，自2016年以来，发生了8起自动驾驶道路交通事故，其中4起发生在L二级自动驾驶汽车的原因也在于L二级自动驾驶汽车是目前唯一批量生产出货的车型。

事故的原因也多种多样。从感知、决策到控制，任何环节都可能导致交通事故。 感知是一个非常重要的模块，它可以帮助车辆判断当前的位置，从而对当前的环境有一个全面的了解。

如果汽车能够定位自己的精确位置，并结合高精度地图，它将对当前整体驾驶环境中的一些静态或准静态信息做出非常准确的判断。在此基础上，自动驾驶决策系统可以做出正确的判断，然后控制车辆的下一步行为。

二、发展自动驾驶定位技术瓶颈

自动驾驶中的高精度定位技术可分为绝对定位和相对定位。常见的激光雷达、摄像头、超声波雷达和毫米波雷达属于相对定位类别；GNSS结合全球卫星导航系统的定位IMU惯性传感器的集成定位可以获得车辆的经纬度信息和当前姿态信息，反映车辆在地球坐标系中的绝对位置，属于绝对定位。

但是，每一类定位传感器都有自己的优势，也有非常明显的缺陷。

例如，激光雷达的测量精度、探测距离和最终结果都非常有保证，但成本高，零件容易磨损。同时，在使用过程中容易堵塞，无法识别颜色、文本和图案，导致批量生产能力较弱。马斯克也在特斯拉最近的新闻发布会上diss激光雷达。

另一个例子是毫米波雷达。虽然广泛应用于目前的自动驾驶方案，但其问题是检测角度小，需要安装大量毫米波雷达，以实现车辆周围整体环境的检测和准确定位。该方案也存在成本高的问题。

目前，许多停车辅助功能都在使用超声波雷达方案。但问题是，它的检测距离最多只有3米，精度也很低。

视觉定位的方案主要通过摄像头实现，它是目前自动驾驶技术中比较主流的定位方案。这套方案的主要优势为成本低、可以识别文字颜色和图案等。但是，视觉定位的效果会受到环境光线的影响，在雨雪、大雾的情况下，定位效果也比较差。

GNSS卫星定位和惯性导航广泛应用于车载导航。GNSS主要优点是成本低，精度高。目前，基于千寻位置的差异化服务，GNSS动态可达到动态厘米级。

惯性导航常用于行业GNSS整合是因为惯性导航结合后，GNSS当信号丢失时，车辆仍然可以准确定位。然而，由于惯性导航是通过计算实现的，随着时间的推移，累计误差将更加明显，它需要得到一个更准确的初始位置来计算。一般来说，它不存在作为单独的导航传感器，通常与其他传感器一起使用。

以上传感器各有优缺点，在实际应用过程中很难找到各方面兼顾的最佳方案。

三、高精度卫星定位在自动驾驶中的基本作用

客观地说，卫星定位是一种可用性较高的技术方案，此外，与其它传感器相比，成本也相对较低。

GNSS定位技术在汽车领域的应用历史悠久。20世纪80年代，汽车的导航功能是单独的GPS实现星座定位，但由于卫星较少，定位精度约50米；后来引入惯性导航传感器，确保定位连续性，精度约10米，可实现车辆跟踪，基于轨迹监控分析；随着卫星星座的发展，天空中有四个主要卫星星座，卫星数量增加，每个卫星星座至少有2~3个不同频段，卫星定位精度也提高到5米左右。

随着车辆V2X应用以及L3、L4、L随着5级自动驾驶的发展，汽车对定位精度的要求进一步提高——必须在1.5米甚至1米以内，那么如何实现呢？

这就需要引入单频RTK(载波相位差)技术。基于该技术的定位，复杂环境下精度可达1.5米；在开放环境中，精度可达50~80cm。L3级自动驾驶后，需要多频RTK将定位精度提高到厘米级的技术。

那么，RTK是什么样的技术？

首先，简单说说RTK定位原理。使用该技术的一个主要前提是在地面上建立一个卫星观测站（也称为基准站）。其位置信息是固定的和已知的。当它接收卫星信号时，可以得到卫星定位结果。卫星定位结果与其已知位置的差异是卫星定位误差。该误差结果可以以网络广播的形式传输给周围车辆。车辆定位系统减少误差后，可以获得高精度的位置信息。

高精度GNSS定位不受环境影响，在雨雪道路、雾霾道路、无车道线路、沙漠草原等定位传感器不能工作的情况下，可以正常工作。

此外，高精度GNSS定位和提高精度地图还可以实现许多智能驾驶辅助功能，如提醒驾驶员有急转弯、坡道、十字路口和一些已知的事故点，带来更好的驾驶体验； 同时，相对于一些视觉的定位方案，高精度GNSS定位不需要下载大量的地图和点云数据，也不会消耗太多的系统资源进行数据处理，计算成本低。

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