作為自動駕駛的“最后一公里”，現階段AVP在建圖場景以及應用場景上都面臨著巨大挑戰(zhàn)： 建圖場景中，停車場的復雜度一直在提升，為判定真實位置帶來難度；而在應用場景方面，復雜的路況也容易導致地圖匹配結果失效。 ?

IMU提供相對定位信息，并不能提供所在具體位置信息，因此，高精度的IMU與GNSS導航系統(tǒng)二者組合使用，可以獲取絕對位置的信息，避免車輛在信號失效的情況下出現定位精度降級。

9月14日由蓋世汽車與武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室聯合主辦的2022第四屆自動駕駛地圖與定位大會上，導遠電子CTO司徒春輝就“高精度IMU在AVP場景中的應用”發(fā)表演講。

基于上述挑戰(zhàn)，司徒春輝認為，通過高精度IMU的航位推算作用，能顯著提升建圖速度和準確度。

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IMU航位推算化解定位與建圖難題

AVP功能包括建圖和運行兩大場景，在AVP場景中往往會遇到各種各樣的挑戰(zhàn)。 對于建圖場景而言，當前停車場的數量正處于上升階段，且停車場內場景越來越復雜，傳統(tǒng)測繪方法建圖時效性較差，已難以滿足用戶的體驗。此外多層停車樓在城市中已越來越普遍，高度誤差往往容易導致對樓層的誤判。且停車場中存在大量重復場景，視覺算法往往難以辨別，從而為SLAM建圖帶來定位錯位風險。 ? 建圖完成后，還會面臨運行場景中的挑戰(zhàn)。視覺算法對環(huán)境感知的依賴度極高，地庫場景中的光線變化往往會干擾攝像頭的成像；而在高動態(tài)的復雜場景，如車流量較大的商場停車庫中，運動物體也會阻礙攝像頭視線，干擾地圖匹配。另外，季節(jié)變化、低紋理引起特征識別失敗等原因都容易導致地圖匹配失效。

通過DR（航位推算法），高精度IMU在AVP場景下提供高精度垂直定位與高精度水平定位兩方面的作用。其中高精度垂直定位有助于定位區(qū)分車輛所在樓層，確保不同樓層間的圖層無重疊；高精度水平定位則用于確定車輛行駛通道、提供準確的相對定位，從而快速完成建圖及保證SLAM回環(huán)檢測。 ? 然而，DR在為AVP建圖帶來效率和準確性的同時，這項技術的攻關也存在著不可忽視的難點。

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AVP建圖為何難以實現閉環(huán)？

智能汽車需要精準的位置來實現自動駕駛，在建圖場景中的精準度也是一大重難點——DR誤差往往會導致建圖閉環(huán)錯誤。

假設車輛從A點開始行駛，繞了一圈后回到A點，由于DR結構誤差，地圖并沒有閉環(huán)，其必然結果就是出發(fā)的A點與到達的A點在地圖上不是同一點。

此外，在一些高重復性的場景中，若A點與B點高度重復，DR誤差可能會引起A點與B點錯誤閉環(huán)，從而導致建圖錯誤。

要水平定位不偏離停車場通道，可以保證建圖可正確閉環(huán)。提高地圖匹配的有效性，并增加回環(huán)的成功率。

《車庫建筑設計規(guī)范JGJ100-2015》明確規(guī)定，車庫車道最小寬度為5.5m，垂直車道方向停車位最小寬度為5.1m。依據以上設計規(guī)范要求，導遠電子認為在AVP建圖場景中，在DR水平定位精度滿足7.8m的情況下，不易產生誤判，從而實現快速閉環(huán)。

在高層方向上，當車輛在負一層行駛完畢，完成對第一層的建圖后，再行駛至第二層進行同樣的操作，理論上也能得到相應的地圖。然而，如果傳感器姿態(tài)角誤差導致兩樓層的地圖無法平行，將會造成AVP建圖樓層重疊，建圖失效。

對此，導遠電子同樣通過分析得出結論：車庫的正常高度通常為3.6m以上，因此DR的垂直定位誤差需為層高的一半1.8m，滿足定位和建圖對垂直定位精度的要求。 ? 若對AVP場景中的IMU指標進行分解，參考《車庫建筑設計規(guī)范JGJ100-2015》，車庫半徑R需小于500m，因此普通車庫內行駛里程一般小于1.4km，若車輛在地庫的行駛速度為15km/h，行駛時間就約為5.5min，這一相對較長的時間對于慣導提出了不小的挑戰(zhàn)。 ? 當車輛行駛1.4km到達目標車庫時，DR水平精度需小于5.6m/km，垂直定位誤差則需小于1.8m。 ? DR水平定位誤差可進一步分解為縱向、橫行和初始水平誤差，誤差的誘因包括速度誤差、常溫零偏漂移、全溫零偏漂移、轉彎引起誤差等。 ? 可見，在AVP場景中，無論是對于量產車還是測繪車而言，要克服種種誤差誘因帶來的影響、使偏差處于定位指標要求范圍內并非輕而易舉。

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直擊場景痛點

●?導遠高精度組合定位賦能智能駕駛演進

滿足自動駕駛需求的高精度定位系統(tǒng)需滿足高性能器件、緊耦合系統(tǒng)算法可靠以及車規(guī)等方面的要求。除此之外，還需確保產品質量穩(wěn)定可靠，與汽車其他功能緊密協(xié)作。在產品維度上，高精度定位系統(tǒng)不僅局限于定位，而需要與感知信息融合。

導遠高精度組合定位系統(tǒng)（P-Box）融合高精度傳感器信號、雙頻或三頻多星座GNSS/RTK/PPP-RTK和底盤數據信息，通過安全完備的定位算法，即便在隧道和地下停車場等衛(wèi)星信號不佳的場景中也能提供低延遲位置、速度、姿態(tài)等信息，可應用于AVP、HWP、TJA等場景。

其中，高精度IMU作為測量核心，融合衛(wèi)星定位數據，并與車內外傳感器聯動，為自動駕駛提供可靠的高精度定位，并做到在惡劣天氣或信號不理想的情況下提供持續(xù)的導航定位能力，進而提高自動駕駛系統(tǒng)的可用度和安全性。

導遠電子的高精度車載組合導航定位系統(tǒng)INS570D融合了慣性導航技術以及GNSS技術，其中慣性導航技術能夠對車輪速度、車速、偏航角度等數據進行讀取并推算出車輛當前的定位。通過兩種技術的融合，能在自動駕駛應用中進行多維度的實時定位。

以地庫場景為例，司徒春輝展示了導遠的高精度組合定位系統(tǒng)案例視頻，給出了在地庫繞行100+次的DR統(tǒng)計結果。統(tǒng)計結果綜合了垂直偏差和水平偏差，在里面繞行了近8分鐘，偏差數據能滿足AVP建圖需求。司徒春輝表示，這是一個非?？焖偌案咝У慕▓D方法，只需通過一個很小的視覺算力加上一個不太貴的IMU 就可以實現。

隨著智能駕駛下半場競爭的到來，城市場景是智能駕駛玩家們著重發(fā)力攻克的一大課題。雖然AVP距離完全落地仍有一段距離，但作為城市點對點出行中的終點，AVP注定會成為各路玩家的必爭之地。因此，關鍵技術的突破是進入賽道必須跨越的門檻。
編輯：黃飛

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