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2019年04月08日 | 惯性传感器——在自动驾驶中不得不知的秘密
2019-04-08
“高清地图、雷达、卫星导航等等都可以告诉我们位置，这些技术都很好，但并不完美。这个时候惯性传感器出现了，虽然惯性传感器也并不完美，但它能和其他系统进行配合，实现更高的融合定位精准度，这就是为什么我们需要关心传感器的原因。”村田制作所（中国）高级经理Tommi Vilenius先生，在慕尼黑上海电子展的第三届“汽车技术日（Automotive Day）高峰论坛上，就《惯性传感在自动驾驶中的作用》为主题，发表了演讲。
相对位置与绝对定位
Tommi Vilenius先生首先给大家明确了两个概念：“高精地图的精确度有两个不同的维度，第一是相对位置，第二是绝对定位，比如说车道识别还有雷达等等，通过高清地图我们可以把相对位置、激光雷达、摄像头捕获的信息找出绝对定位。”
“但是它的精度大概有1.5米的偏差，比如说你要找咖啡厅还可以，但可能不知道在左道还是右道。但如果追求更高精度的话，比如说低于半米，就需要更多的努力了。”
“相对定位是一种用的比较多的定位方式，但很遗憾的是，这种相对定位有时可能根本没有办法找到所谓的地标标志，或者说这个地标太远无法识别。还有一个很严重的问题就是高清地图本身，在使用过程中，它的表现会根据不同的硬件有所差异，比如说雷达所产生的定位精度，受制于它的精细度。”
“如果是两个不同品牌雷达的话，对于同一个物体的识别，精度结果也是不一样的。换句话说，体现在同样一张地图上，它的相对定位是有偏差的。之所以很多车队都要使用同一品牌的摄像头，就是为了保证相对定位不会产生偏差。”
如何提高导航精度
在谈到如何测试和提高导航精度方面，Tommi Vilenius先生说到：“为什么我们要关心传感器？首先，在高速路上，路况非常开阔，而且车速也比较高，这样的情况下通过惯性传感器很容易知道你的相对位置和定位，但如果是在低速情况下的话，你的朝向信息不是那么准确。”
“如果说角度的调整、车头的转向，突然间找不到地标，如果摄像头没办法进行姿态识别的话，这个时候你也不知道你的位置所在，而且如果你在转向过程当中也出现了偏差的话，这个时候可能就没办法知道它的定位了。”
“从村田的角度来看，我们在做测试时并没有像中国其他车企一样做大测试，我们只关注在定位上，包括IMU还有我们的测试设计，以及在系统架构和它的多系统解决方案组合都是我们测试的重点。”
“所以我们希望通过IMU+GPS+轮速这样的系统架构，优化整个定位的效果。但是我们必须理解传感器，把传感器连接在一块，要了解传感器性能在不同的情况下，如何能够以米和秒为单位的情况下提升它的导航精度。我们获得了一些结果，这些成果虽然说并不如我们高速行驶时精度那么高，但在我们的实验中已经得到了非常好的优化。”
实际应用的极端情况
在谈到实际应用场景时，Tommi Vilenius先生说到：“在高速情况下，商用车的安全性非常好。我们现在要考虑的是如何在高速情况下提供更精准的导航。如果已经丢掉了相对位置，如何通过GPS获得精准的定位和导航？”
“很典型的情况就是，系统是在线的，但是突然失效了，下10秒如何去提醒驾驶员，尤其是L3级无人驾驶的话，提醒驾驶员进行干预，并且做出调整。是否能够很快捕获相对定位的位置信息。”
“所以这个时候传感器就要带有电子稳定器，电子防抖系统，每秒钟捕获高波频段的信号，对ESS的信号进行反映和应对。如果说没有能力知道现在所谓的相对定位和位置的时候，丢失了定位信息之后，在20到25公分的位置情况下，我们只要保持在车道位置当中，就可以实现非常好的精度控制。”
“在城市路况，需要更多的地标信息找到相对位置，除了地标信息之外还要有建筑物、其他的车辆等等，这时相对位置就放在妥协的位置。很有趣的是，它的信号范围会变得更高，但是因为相对值比较低，所以在10秒之后它的错位只有大概10公分的误差而已。”
在未来，Tommi Vilenius先生希望同大家共同努力，和主机厂紧密合作，做到更好的方式去应对诸多极端情况。
史海拾趣
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