大家好，我是美行科技的胡晨曦，很榮幸跟大家分享一下關(guān)于自動(dòng)駕駛定位的相關(guān)觀點(diǎn)。

首先簡(jiǎn)單介紹一下美行科技，美行科技成立于2008年，研發(fā)總部在沈陽(yáng)，同時(shí)在深圳佛山、上海、北京、廣州有公司，公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、車載網(wǎng)聯(lián)導(dǎo)航等。網(wǎng)聯(lián)導(dǎo)航領(lǐng)域，是國(guó)內(nèi)最大的獨(dú)立車的導(dǎo)航軟件提供商，在前端導(dǎo)航軟件市場(chǎng)占有率高達(dá)43%。

今天跟大家分享的題目是“定位技術(shù)是自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵核心”，這個(gè)題目有三個(gè)關(guān)鍵要素，對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)框架進(jìn)行分析，分為感知層、決策層、控制層，感知層是由電子地圖和傳感器信息組成，電子地圖包含傳統(tǒng)的導(dǎo)航、導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)和高精度電子地圖數(shù)據(jù)。決策層通過(guò)傳感器的數(shù)據(jù)和傳感器信息，對(duì)車輛進(jìn)行定位，對(duì)路徑進(jìn)行規(guī)劃，環(huán)境進(jìn)行理解，對(duì)車的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)。針對(duì)車的行動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃，從而代替駕駛員通過(guò)控制層的電子驅(qū)動(dòng)，對(duì)車輛進(jìn)行控制，從而逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

精準(zhǔn)的定位是自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)也是核心，缺少精準(zhǔn)的定位，自動(dòng)駕駛可能會(huì)出現(xiàn)失誤。從定位的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，分為三代，第一是GNSS定位，基于衛(wèi)星定位技術(shù)，提供10米精度的定位能力；第二慣導(dǎo)定位，目前前裝導(dǎo)航采用慣導(dǎo)定位的技術(shù)；第三高精度定位，基于視覺(jué)傳感器，毫米波雷達(dá)，激光雷達(dá)等等，提供亞米級(jí)到厘米級(jí)定位能力。

從上面分析可以看出自動(dòng)駕駛需要第三代高精度定位，為什么第三代高精度定位仍然需要慣導(dǎo)定位呢？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題我從美行科技在第三代高精度定位的應(yīng)用實(shí)踐以及高精度定位關(guān)鍵場(chǎng)景談?wù)勎业挠^點(diǎn)，基于視覺(jué)傳感器、車道定位，毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、高精度數(shù)據(jù)定位，從運(yùn)動(dòng)慣性擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，考慮用戶行為慣性的預(yù)測(cè)定位圖側(cè)實(shí)現(xiàn)，另外和大家分享一下慣導(dǎo)在AR導(dǎo)航中的價(jià)值。

美行的車道定位識(shí)別，上方是車身，拍攝車前方的實(shí)際路況，下面是車在路上的實(shí)際定位表現(xiàn)，從視頻中可以看出美行的定位能將車定位到車道上，并且能識(shí)別連續(xù)變道等等。這是通過(guò)大量路測(cè)，目前在車道定位精度和車道變道識(shí)別，目前能達(dá)到95%，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)處于量產(chǎn)級(jí)別，預(yù)計(jì)在今年9月份投入市場(chǎng)。

車道級(jí)定位和傳統(tǒng)定位主要區(qū)別在于道路的橫向精度，傳統(tǒng)導(dǎo)航在道路的橫向精度上基本上沒(méi)有的，車道級(jí)定位是在道路方向上，從線擴(kuò)展到面。如圖是美行車道級(jí)定位的技術(shù)框架，左側(cè)是慣導(dǎo)定位的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，慣導(dǎo)的匹配結(jié)果，中間是車道識(shí)別，有車載攝像頭，車載攝像頭輸出相對(duì)信息，如車前方的車道數(shù)，車的顏色，相對(duì)橫向距離，車間縱向距離，用相對(duì)信息是無(wú)法定位的，必須得結(jié)合慣導(dǎo)輸出的位置，利用車道定位識(shí)別出車輛位置，車道變化等等，來(lái)實(shí)現(xiàn)車道的定位。

從上述分析可以看出車道定位站在慣導(dǎo)定位肩膀上更進(jìn)一步的應(yīng)用和實(shí)踐。提供決策位置為什么需要慣導(dǎo)提供？因?yàn)槟転檐嚨蓝ㄎ惶峁┤旌驘o(wú)差別的基礎(chǔ)位置，另外在攝像頭實(shí)效為車道定位提供變道識(shí)別能力。為什么慣導(dǎo)實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)差別變道能力，隧道、高速橋、地下停車場(chǎng)這樣的場(chǎng)景，由于被遮擋，無(wú)信號(hào)，會(huì)發(fā)出信號(hào)漂移，甚至收不到任何信號(hào)。這些場(chǎng)景是慣導(dǎo)擅長(zhǎng)的場(chǎng)景。

以地下停車場(chǎng)慣導(dǎo)為例，信號(hào)完全被遮擋，在地下停車場(chǎng)是完全的慣導(dǎo)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)原理很簡(jiǎn)單，就是勻速直線運(yùn)動(dòng)。我們把車運(yùn)動(dòng)在足夠的時(shí)間內(nèi)，可以看作是勻速直線運(yùn)動(dòng)。按照時(shí)間，就可以推出慣導(dǎo)，理論是很簡(jiǎn)單的，但是現(xiàn)實(shí)世界不是純理論，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都會(huì)有誤差，車的脈沖和車速大小和車速方向組成的，車速大小是由車速脈沖算出來(lái)的，車輪大小的變化對(duì)車的脈沖，計(jì)算車的大小也會(huì)有影響，在現(xiàn)實(shí)世界中，車的輪胎大小變化，會(huì)很常遇到，輪胎磨損，胎壓變化等等。

在車輛行駛過(guò)程中，需要對(duì)車輛脈沖系數(shù)不斷進(jìn)行校準(zhǔn)，讓脈沖系數(shù)誤差變小，車的方向進(jìn)行積分，角速度是波動(dòng)的情況，車輛靜止不動(dòng)的時(shí)候應(yīng)該是一條水平直線，我們采集的車輛在靜止五分鐘左右，這是波動(dòng)情況，在不斷的波動(dòng)。車輛運(yùn)行過(guò)程中，首先要消除波動(dòng)誤差，并且對(duì)投影儀的系數(shù)不斷進(jìn)行校準(zhǔn)，而且需要在合適的時(shí)間對(duì)車輛方向，消除測(cè)算方向的誤差。

美行科技在消除誤差方面有比較多的經(jīng)驗(yàn)，目前在完全慣導(dǎo)的情況下，車輛自由行駛40多分鐘，誤差仍然是很小的。如圖是美行在地下停車場(chǎng)的軌跡回放，藍(lán)色線是慣導(dǎo)的軌跡，在地下停車場(chǎng)進(jìn)進(jìn)出出兩次，我們可以看到軌跡，吻合度是比較好的，并且能夠在出停車場(chǎng)的時(shí)候仍然比較正確的定位在出停車場(chǎng)的道路上。地下停車場(chǎng)因?yàn)槭鞘詹坏紾PS信號(hào)，是完全慣導(dǎo)，地下停車場(chǎng)的定位表現(xiàn)就是慣導(dǎo)精度的直觀體現(xiàn)。

只有有足夠精度的慣導(dǎo)前提下，才能為車道導(dǎo)航以及自動(dòng)駕駛其他的定位提供比較準(zhǔn)確的基礎(chǔ)位置。我們?cè)倏匆幌聭T導(dǎo)的高架上下坡定位，3D加速傳感器原因利用3D加速傳感器轉(zhuǎn)化為車身，找出吻合的道路，誤差來(lái)源于牛頓第二定律測(cè)算會(huì)有誤差，需要時(shí)間累積，一般的車輛角度會(huì)有滯后。存儲(chǔ)會(huì)有誤差，所以需要對(duì)哪個(gè)角度不斷進(jìn)行前后移動(dòng)，來(lái)消除誤差。

我們?cè)倏锤叨葌鞲衅鳎蚴腔诨鶞?zhǔn)點(diǎn)，用高速傳感器測(cè)量出相對(duì)高度，來(lái)進(jìn)行匹配，找出相對(duì)高度，就是最吻合的，從而實(shí)現(xiàn)坡度定位。誤差來(lái)源利用測(cè)量車身，測(cè)量的數(shù)據(jù)會(huì)有滯后。利用ADAS系統(tǒng)計(jì)算道路相對(duì)高度會(huì)有誤差，需要不斷進(jìn)行前后比對(duì)，找出相對(duì)高度最吻合的消除誤差。

上海是國(guó)內(nèi)最復(fù)雜的地方，我們?cè)谏虾＿M(jìn)行了測(cè)試，高架定位識(shí)別率高達(dá)95%，這項(xiàng)技術(shù)在去年已經(jīng)投入市場(chǎng)了。如果說(shuō)采取積壓測(cè)試定位，在上述場(chǎng)景是不能滿足需求的。我們?cè)倏纯磾z像頭失效的場(chǎng)景，比如車被前車遮擋，有霧天，雨天，光線明暗變化。

我們先看看路口場(chǎng)景，描述的是車道數(shù)據(jù)在路口，選取了右側(cè)路口連接方式，在最右側(cè)只跟最右側(cè)的車道相連和相對(duì)的車道相連，和執(zhí)行的換車道，是沒(méi)有連接關(guān)系的。在路口行駛，會(huì)有三種方式，向右行駛，直行不換道，然后直行換道，在地面上沒(méi)有車輛信息，如果說(shuō)利用車道的攝像頭和車道數(shù)據(jù)，在路口失效，這個(gè)時(shí)候可以利用慣導(dǎo)，足夠能識(shí)別出來(lái)向右行駛還是直行不換道還是直行換道。

我們看車道被前車遮擋的場(chǎng)景，會(huì)繼續(xù)跟在前車的后面或者換道或者變道，具體分析第一個(gè)一直跟在車道后面，第二個(gè)換一個(gè)車道，第三個(gè)換兩個(gè)車道甚至三個(gè)車道，第四個(gè)要換過(guò)去，旁邊有車換不過(guò)去，又回來(lái)了，第五個(gè)換了車道，并且對(duì)前面的車進(jìn)行超車。那么對(duì)于前車遮擋的時(shí)候，攝像頭所拍攝的車輛信息有可能無(wú)效，對(duì)這種情況，在比較短的時(shí)間內(nèi)，慣導(dǎo)比較精準(zhǔn)能識(shí)別出來(lái)?yè)Q道情況。把慣導(dǎo)的位置通過(guò)建立坐標(biāo)系，推斷出換不換道，換哪個(gè)車道，從而解決車道定位被前車遮擋的時(shí)候。

前面是慣導(dǎo)在車道級(jí)的價(jià)值，再看看地標(biāo)定位，通過(guò)攝像頭、激光雷達(dá)、毫米雷達(dá)等等，以高精度地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的地標(biāo)進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)地標(biāo)定位。與車道極定位一樣，慣導(dǎo)需要提供基礎(chǔ)配置，同時(shí)也需要在地標(biāo)定位失效時(shí)，能為地標(biāo)定位提供定位能力。另外地標(biāo)定位和慣導(dǎo)能起到相互校準(zhǔn)的作用。前面分析可以看出慣導(dǎo)位置基于時(shí)間的基準(zhǔn)，時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越來(lái)越大，一般校準(zhǔn)方法采集比較準(zhǔn)確的GPS信息，或者采集跟慣導(dǎo)軌跡比較相似的路進(jìn)行校準(zhǔn)，采集比較準(zhǔn)確的GPS信息或者與慣導(dǎo)軌跡比較相似的路，能準(zhǔn)確的提供車輛的位置。

前面看到慣導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，除了運(yùn)動(dòng)關(guān)系，我們利用了用戶的行為關(guān)系來(lái)提高定位能力，什么意思？相當(dāng)于圖1如果是一個(gè)用戶，經(jīng)常路過(guò)的路口，有道路A和道路B，在路口附近，定位模塊不能很快區(qū)分出來(lái)車輛定位在A還是B上，用戶實(shí)際走的是B，但是定位模塊在附近的時(shí)候可能會(huì)匹配在路A上，行駛一小段時(shí)間之后會(huì)到路B上，會(huì)有少時(shí)間的跳躍，用戶體驗(yàn)不好，我們可以獲取用戶的軌跡，從而很清楚的知道在這個(gè)路口，這個(gè)用戶是從路B上行駛的。針對(duì)這個(gè)用戶進(jìn)行預(yù)測(cè)定位圖紙，當(dāng)用戶再次走到這兒的時(shí)候，車輛在附近會(huì)定位在路B上，提高用戶體驗(yàn)。

另外，AR導(dǎo)航是ADAS時(shí)代重要應(yīng)用場(chǎng)景，首先看看AR導(dǎo)航本身的價(jià)值，車主開(kāi)車的時(shí)候會(huì)有一個(gè)痛點(diǎn)，如果想察看地圖信息的時(shí)候不得不將視線從路面移開(kāi)，AR導(dǎo)航的優(yōu)勢(shì)是仍然能看到車前方的路面信息，避免視線的割裂。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的方式，呈現(xiàn)在路面上，減少圖像的成本，數(shù)據(jù)傳遞更加高校，從功能來(lái)看，AR導(dǎo)航能為用戶提供豐富的車道引導(dǎo)信息，能將ADAS預(yù)警信息與圖像結(jié)合起來(lái)，能提高車輛行駛安全性。在未來(lái)，也可以通過(guò)后市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的方式，將信息推薦給用戶，如果說(shuō)在車前方，根據(jù)用戶之前的習(xí)慣，那個(gè)地方有一個(gè)用戶經(jīng)常去的品牌店，將這些信息直接在AR導(dǎo)航上推送給用戶。

后面看看慣導(dǎo)在AR導(dǎo)航上的價(jià)值，如圖是美行AR導(dǎo)航的試點(diǎn)，我們想看到這是車道保持功能，這是車道換線功能，用到車道的定位能力。這是高速上提醒用戶下高速，這是利用慣導(dǎo)和車道定位，為用戶提供車道偏離預(yù)警。這是車輛碰撞預(yù)警，慣導(dǎo)在AR導(dǎo)航的價(jià)值為AR導(dǎo)航更加穩(wěn)定，左邊的圖沒(méi)有使用慣導(dǎo)定位，所以引導(dǎo)的畫面會(huì)左右晃動(dòng)，右側(cè)的圖是使用了慣導(dǎo)，畫面更好，慣導(dǎo)在我們前面的介紹，位置精準(zhǔn)，在一定的時(shí)間內(nèi)，慣導(dǎo)位置誤差和角度誤差非常小，所以能為AR導(dǎo)航提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)位置，AR導(dǎo)航使用慣導(dǎo)，能引導(dǎo)信息和畫面貼合更好，避免畫面的晃動(dòng)。

慣導(dǎo)和車道級(jí)定位，能讓AR導(dǎo)航的表現(xiàn)效果更好，左側(cè)是沒(méi)有使用車道級(jí)慣導(dǎo)定位，右側(cè)是使用慣導(dǎo)和車道級(jí)定位，能提示更加真實(shí)。在AR導(dǎo)航中使用慣導(dǎo)和車道級(jí)定位，能夠讓引導(dǎo)提示與實(shí)際更加吻合，避免出現(xiàn)問(wèn)題。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，慣導(dǎo)定位是自動(dòng)駕駛的核心之一，我們也認(rèn)為多元融合定位技術(shù)是定位技術(shù)的未來(lái)，美行作為車載行業(yè)成員之一，作為定位行業(yè)之一，以更開(kāi)放的心態(tài)與各位進(jìn)行合作，共同推動(dòng)定位技術(shù)的進(jìn)步，愿意與大家有更多的交流和觀點(diǎn)碰撞，謝謝大家。