汽车高精度定位技术发展三大核心趋势有哪些？

近年来，自动驾驶技术的应用加速了落地。无论是自动驾驶还是辅助驾驶，车辆都需要高精度的车道定位，以便提前安排，顺利实现变道、转弯、转弯等行为，适用于各种路况下的安全稳定驾驶。高精度车道定位是促进自动驾驶功能的关键支撑。

车道级别定位整体架构及当前完成方法

在谈到目前常见的定位系统架构时，卢炜解释说:“这是整合所有定位信息的结果。下图左侧是高精度卫生惯性组合定位系统INS，包括惯性测量单元IMU、GNSS卫星定位模块及其配套的解算算法，这些模块目前通常整合在零部件级的卫惯组合定位盒子P-box中，并连接轮速计等辅助AD9888KSZ-170传感器数据，最终导出INS解。该分系统将车辆的位置、姿势和速度等信息传输到智能驾驶领域控制器，并将摄像头和激光雷达与高精度地图等其他定位信息结合在域控内部，最终整合所有信息，产生完整的汽车定位和姿态结果。"

基于上述背景，我们认为未来汽车定位技术将出现以下新趋势：

趋势一：组合定位系统由P-box演变为贴片模块

"我们认为，为了支持全车智能驾驶系统更高水平的融合，零部件等级的匹配定位分系统将被“分散”成模块。

其中有两个关键词，“模块化”和“贴片式”。

为什么要模块化？

“从整体来看，组合定位系统独立存在的重要性正在逐渐下降。”卢炜解释说，“如上所述，对于目前的智能驾驶系统来说，真正完整的定位是各种传感器定位的结果，包括摄像头。然而，GNSS和IMU并没有被预留在以前的智能驾驶领域控制器结构中，因此这两个部件不得不合并作为独立的部件。（P-box）存在，以满足当时的需要。

“对于当时的阶段性需求，新纳还开发了自己的P-box产品，并取得了特别好的乘用车前装量产案例，销量达到数万台。但是我们更看好模块化的发展方向，所以三年前就提前布局好了。”卢炜补充道。

模块化后，会有更灵活的定位系统架构供选择。第一种架构只需要在智能驾驶区域控制中放置一个高精度IMU模块，GNSS信息可以直接从T-box接收，并在智能驾驶区域控制中集成。第二种适用于在智能驾驶区域控制中安装GNSS芯片的情况，然后在域控中放置一个高精度的IMU模块。第三种方法是将由IMU和GNSS组成的INS模块集成到域控中，以减少芯片模块的数量。这些方法尽可能优化系统配置，使其更加灵活。

那“贴片式”模块的优点是什么？

插针模块目前在高精度定位领域比较常见。模块外部用坚固的铝合金外壳包装，并通过插针固定在域控制器上。这样做的好处是IMU是一个非常精密的传感器，对温度和振动特别敏感。铝合金外壳可以阻挡外部影响，更容易保证IMU的性能。

然而，这种方法也会带来显著的限制。将插针模块集成到智能驾驶领域控制器的电路板上比较麻烦。螺母或螺钉必须使用，有时甚至螺母必须连接到通孔并放置在反面。这与大多数可以通过表面贴装技术集成在电路板上的芯片和模块有很大不同，这将大大降低生产效率。此外，插针接口在车辆经历强烈振动时，容易导致接触不良，数据丢失。

相比之下，贴片模块的集成要简单得多。贴片模块可以通过回流焊接技术直接贴在域控制器电路板上。大大提高了工作效率，保证了质量和数量。

虽然贴片模块有许多优点，但是仍然有困难要克服。

首先是温度问题。随着智能驾驶领域控制器的计算率越来越高，领域控制器内部温度的变化也越来越强烈。IMU作为一种对温度特别敏感的传感器，在没有精确校正的情况下，测量偏差会随着温度的变化而变化，因此有必要对每个IMU芯片进行大量的校正工作，以抵抗温度的强烈变化带来的性能漂移。第二个问题是贴片回流焊工艺带来的应力变化。回流焊点在高温冷却和干燥时会对电路板造成额外的应力。高精度IMU对外界应力特别敏感，需要根据精妙的结构设计和后期影响。

除了温度和回流焊接应力，还有一些挑战，如振动、干扰信号、提高集成度等。卢炜分享说，基于20多年的技术积累，新纳已经一一突破了上述问题，成功开发并量产了贴片IMU模块和INS模块，积累了丰富的项目建设经验。

“目前，新纳贴片IMU模块已经经历了前装量产项目的验证。我们比较了贴片IMU模块在回流焊前后的特点:数据显示，陀螺仪、加速度计的零偏多变性、视角随机游走等关键参数即使经历了高温回流焊、制冷、应力残留等阶段，仍然可以控制在很小的变化范围内，仍然可以应用L2+级NOA、NGP等应用程序。

根据卢炜的说法，除IMU模块外，新纳还融入了GNSS+IMU的INS模块，并有量产案例。

“比如新纳的RTK330LA，这款贴片式INS模块已经应用于国内领先的智能卡车域控制器，已经适用于客户近3000万公里的商业运营，其稳定性和特点达到了领域的主流水平，堪比目前市场上其他零部件级P-box产品，甚至在很多方面都有领先优势。同时，在近3000万公里的商业运营中，该产品在稳定性、稳定性和抗电磁干扰方面表现良好。”

趋势二：IMU特性持续提升

IMU传感器在整个定位系统中有着非常独特的位置，因此需要不断提高其性能。

在所有可用的智能驾驶汽车传感器中，IMU是唯一不受外部环境影响的传感器，可以在各种天气、光线和路况下正常运行。但是它有一个先天的缺陷，只能直接测量加速度和角速度，从而计算出汽车的偏移是通过它的积累获得的，而细微的测量误差可以不断积累和放大。这是一个不可避免的特点问题，只能通过硬技术来解决。

“在过去的几年里，新纳一直在不断完善IMU的特性。目前，IMU的零偏多变性已经提高了近一个数量级，达到1.5度/小时，基本可以满足L2+无人驾驶的高精度定位要求。”卢炜表示，新纳下一代自主研发的IMU芯片正在开发中，其特性将进一步提高。

趋势三：引进定位完好性检测

定位完好性是以前业内基本不涉及的概念。简而言之，INS拥有“知人之明”。在给出定位结果的同时，也给出了这个结果的信任水平，上级系统可以通过定位完好性检测算法提前预警。

据报道，新纳在定位完好性方面的应用是该领域的第一个领域，目前已引入新纳INS模块及P-box相关产品。

新纳传感扎根中国，布局全球

新纳传感器总部位于无锡，设有R&D和生产基地，在波士顿、芝加哥和硅谷设有全球R&D中心。新纳诞生于美新半导体，主要生产加速度计，并逐步将能力扩展到整个IMU、定位模块、定位系统等领域。2017年，新纳独立销售美新半导体，凭借20多年在惯性传感器行业的丰富经验，专注于为车辆、工业等领域提供高性能定位解决方案。新纳拥有强大的研发实力及制造能力， 70%以上都是研发人员，具备全方位的温度补偿和校准能力，并拥有丰富的合规和量产经验，目前惯性导航产品累计出货量超100万件，在行业内处于领先地位。未来，新纳将继续发挥产品及技术优势，赋能各个行业快速发展。

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