編者的話：“科技自立自強(qiáng)是國家強(qiáng)盛之基、安全之要。”2020 年 7 月 31 日，北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)，意味著時空信息重大基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)完全掌握在自己的手里。兩年過去，北斗系統(tǒng)的應(yīng)用構(gòu)建了一條成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，同樣，唯有自主創(chuàng)新，才能把科技命脈掌握在自己的手中。
日前，千尋位置“六脈神劍”六大底層技術(shù)系列浮出水面，今天我們聚焦千尋位置如何創(chuàng)新性地將完好性概念引入自動駕駛領(lǐng)域，實現(xiàn)完好性風(fēng)險低至10-7/小時的可信定位結(jié)果，相當(dāng)于1000多年才能發(fā)生一次風(fēng)險。
目前，千尋位置是國內(nèi)唯一提供從衛(wèi)星定位增強(qiáng)服務(wù)到用戶接收端的全鏈路完好性服務(wù)的企業(yè)，具備完好性的時空智能服務(wù)會很快覆蓋到國際高端車型。
(正文)手機(jī)導(dǎo)航出錯時，老司機(jī)們可以隨機(jī)應(yīng)變，避免開錯路。但是，當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)出錯時，智能汽車能像人類一樣及時發(fā)現(xiàn)并自主判斷，避免事故發(fā)生嗎?
為了讓智能汽車擁有像人類一樣自主判斷的能力，千尋位置率先提出完好性方案，實現(xiàn)完好性風(fēng)險低至10-7/小時的可信定位結(jié)果，具備完好性的時空智能服務(wù)會很快覆蓋到國際高端車型。
率先將完好性引入自動駕駛領(lǐng)域
完好性概念最初在航空領(lǐng)域提出，指當(dāng)導(dǎo)航的定位誤差超出系統(tǒng)事先設(shè)定的門限時，系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)并通知用戶的能力。簡單來說，完好性就是判斷導(dǎo)航系統(tǒng)給出來的信息，它的正確性是否可靠，并及時地給出警告，讓用戶避免使用這個錯誤的信息。
創(chuàng)新就是摸著石頭過河，想知道河對岸到底有什么，需要不斷地嘗試和探索。2017年，千尋位置創(chuàng)新性地將其引入自動駕駛領(lǐng)域。當(dāng)接到高端車企客戶的完好性技術(shù)需求時，這項技術(shù)最終會走向何處，當(dāng)時無人知曉。
“無人駕駛汽車的完好性是什么樣的，無論是實現(xiàn)形式還是技術(shù)指標(biāo)，當(dāng)時都是空白的。我們與客戶共創(chuàng)需求，不斷研究，針對各項技術(shù)難點持續(xù)攻堅，逐漸才有了可行的方案和可交付的系統(tǒng)。”千尋位置首席科學(xué)家馮紹軍說。
完好性風(fēng)險低至10-7/小時，看上去是一個簡單的數(shù)字，實現(xiàn)完好性卻是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，并不是依靠普通設(shè)備、單項技術(shù)或算法可以實現(xiàn)的。至今，千尋位置攻克了500多項技術(shù)指標(biāo)，成為國內(nèi)唯一提供從衛(wèi)星定位增強(qiáng)服務(wù)到用戶接收端的全鏈路完好性服務(wù)的企業(yè)。
歷時五年磨練，千尋位置實現(xiàn)全鏈路完好性
在完好性的實踐過程中，更多解決的是復(fù)雜系統(tǒng)工程的問題。如何規(guī)避增強(qiáng)站設(shè)備數(shù)據(jù)異常的問題，如何解決電離層活躍的問題?在終端應(yīng)用中，如何面對城市的復(fù)雜環(huán)境?這樣的問題非常得多。
千尋位置實現(xiàn)了從增強(qiáng)站、數(shù)據(jù)平臺、算法、播發(fā)、到用戶接收端的全鏈路完好性。在增強(qiáng)站層面，為了抵御無線電干擾的各種擾動，防止異常的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)入服務(wù)系統(tǒng)和完好性監(jiān)測系統(tǒng)，在市場上沒有滿足要求的基站設(shè)備的情況下，千尋位置啟動“潛龍服務(wù)器”項目，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基站設(shè)備和基站監(jiān)測系統(tǒng)。
在提供厘米級定位的同時，千尋位置提供定位數(shù)據(jù)對應(yīng)的完好性信息，對定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行評估。在系統(tǒng)設(shè)計層面，千尋位置研發(fā)了面向完好性的參考站和監(jiān)測站網(wǎng)型設(shè)計方法和算法，構(gòu)建了安全、可信、實時的數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)、云計算平臺和互聯(lián)網(wǎng)/衛(wèi)星異構(gòu)播發(fā)系統(tǒng)，同時研究了自主可控的密鑰體制，為了確保數(shù)據(jù)和信息的安全可信。
在算法層面，分別針對衛(wèi)星軌道和鐘差、衛(wèi)星相位偏差、廣域電離層、區(qū)域電離層和區(qū)域?qū)α鲗拥葘?dǎo)航位置服務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行完好性監(jiān)測，將完好性信息通過播發(fā)系統(tǒng)傳遞給用戶的過程中，保證信號傳輸過程中的完好性。
在用戶接收端，針對智能駕駛汽車面對的城市復(fù)雜環(huán)境，從2017年起，千尋位置著力研究智能汽車廣泛應(yīng)用的衛(wèi)星-慣性導(dǎo)航組合定位系統(tǒng)GNSS/INS的完好性算法核心技術(shù)，采用GNSS/INS緊組合算法融合衛(wèi)星導(dǎo)航、低成本MEMS慣性導(dǎo)航、里程計等車載平臺的多源測量信息，實現(xiàn)從GNSS接收機(jī)輸出的原始觀測值域以及導(dǎo)航位置域的多維度、冗余、高可靠完好性監(jiān)測。
同時，千尋位置還能提供在隧道、高架等弱衛(wèi)星導(dǎo)航信號以及干擾、欺騙等復(fù)雜電磁環(huán)境下的完好性，并且可以根據(jù)客戶和場景需求，根據(jù)自動駕駛的不同安全等級做進(jìn)一步的定制化優(yōu)化。
如何驗證千年一遇的風(fēng)險也是業(yè)內(nèi)難題。對此，千尋位置提出了解決方案，在具有扎實理論依據(jù)的基礎(chǔ)上輸出了相關(guān)驗證方法，并在與德國車企的完好性合作項目中進(jìn)行測試驗證，完好性風(fēng)險指標(biāo)得到了他們的極大認(rèn)同，測試報告也通過了驗收。
在為自動駕駛汽車提供安全保障的過程中，除了技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)，在產(chǎn)品認(rèn)證方面，千尋位置目前不僅有全球第一個通過功能安全認(rèn)定的高精度定位服務(wù)，還有中國唯一通過安全認(rèn)證的高精度終端。在質(zhì)量水平方面，獲得了中國唯一的“服務(wù)端+車端”軟件車規(guī)級認(rèn)證。
千尋位置擁有IEC61508、ISO26262及ASPICE能力3級認(rèn)證
從航空到自動駕駛，完好性讓無人駕駛汽車有了自主判斷的能力。在未來，無人機(jī)可以依靠完好性避免低空事故，高速公路可以根據(jù)具有完好性服務(wù)的導(dǎo)航信息來精準(zhǔn)收費……完好性可以為更多服務(wù)的可信度進(jìn)行判斷，成為未來數(shù)字無人世界的標(biāo)配。
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