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智駕無圖真的可以實現嗎？

自動駕駛技術的快速發展正加速推動整個汽車行業向智能化、自動化和網聯化方向演進，車輛的定位、感知及決策需求也不斷提升，為了實現城市復雜路況下的自動駕駛，精準的定位信息成為汽車實現自動駕駛的基本要求。傳統GPS提供的普通導航定位精度一般在10?m～30?m，無法滿足自動駕駛系統對厘米級甚至毫米級精度的需求，尤其是在高速行駛或面對復雜交通環境時，定位誤差可能會直接導致車輛的駕駛決策失誤，帶來安全隱患。
2024-11-18 14:21:28
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自動駕駛技術的快速發展正加速推動整個汽車行業向智能化、自動化和網聯化方向演進，車輛的定位、感知及決策需求也不斷提升，為了實現城市復雜路況下的自動駕駛，精準的定位信息成為汽車實現自動駕駛的基本要求。傳統GPS提供的普通導航定位精度一般在10 m～30 m，無法滿足自動駕駛系統對厘米級甚至毫米級精度的需求，尤其是在高速行駛或面對復雜交通環境時，定位誤差可能會直接導致車輛的駕駛決策失誤，帶來安全隱患。


自動駕駛技術架構圖


高精度定位技術的出現，為智能駕駛系統解決了“我在哪”的核心問題。通過提供厘米級別的精準定位，高精度定位技術為智能駕駛車輛在復雜的城市交通場景下提供了穩定的導航與控制支持，滿足了其對安全性、精確性和實時性的高標準要求。高精度定位技術不僅可以提供基于全球坐標系的絕對位置，還能夠通過實時動態定位、精密單點定位等技術手段，將定位精度提升至厘米級，極大地減少了因定位誤差帶來的決策偏差。


與車載攝像頭、激光雷達等相對定位傳感器不同，高精度定位在提供絕對位置信息方面具備全天候、不間斷的特點，因此可以作為車載傳感器的冗余手段，在傳感器信號失效或環境感知不穩定的情況下，持續為車輛提供精確的位置信息。


高精度定位技術的發展與普及在很大程度上得益于北斗衛星導航系統、5G通信網絡、低軌衛星等新興技術的推動。近年來，國內外逐漸興起了以城市NOA（導航輔助駕駛）為代表的L3級別智能駕駛應用場景。相比于高速公路，城市道路的行駛環境更為復雜，存在著較多的交叉路口、動態障礙物等問題，對高精度定位技術的需求更大。


隨著華為、小鵬等企業在L3級別智能駕駛技術上的突破，高精度定位逐步成為智能駕駛應用中的重要支撐技術，并在政策支持和市場需求的雙重推動下快速增長。即便在進入2024年后，越來越多車企提出了輕地圖，甚至無圖方案，但高精度地圖在智能駕駛中的實際應用依然很多，高精度地圖依然是眾多車企實現自動駕駛必不可少的一項技術。



城市導航輔助駕駛與高精度定位的發展


1.1 城市NOA發展現狀


城市導航輔助駕駛（NOA）作為L3級別智能駕駛技術的重要應用方向，是近年來自動駕駛領域的關鍵突破之一。與高速公路上的自動駕駛不同，城市NOA需要車輛在具有復雜交通環境的城市道路中實現自動駕駛功能。2023年，國內多家知名車企，如華為、小鵬等，紛紛推出了具備城市NOA功能的智能駕駛車型，推動了高精度定位技術的進一步發展。根據市場調研數據顯示，2022年搭載NOA功能的車型數量約為26萬輛，到2023年迅速增長至95萬輛，并預計2024年將達到150萬輛以上，這意味著在短短兩年間NOA車型年均增長率將達到300%以上。

標配NOA/城市NOA功能汽車數量（萬輛）

各大品牌高精度定位技術的車型


這種顯著的增長趨勢表明，市場對高精度定位技術的需求極為旺盛，同時也反映出智能駕駛在中國城市交通中的重要性逐漸提升。城市道路的復雜性，例如頻繁的路口、動態障礙物以及多樣化的道路特征等，使得高精度定位系統在城市NOA的應用場景中愈發不可或缺。不同于高速公路上簡單的路線和較少的交通變量，城市道路要求車輛具備精確的路徑跟蹤、動態避障和實時決策能力，這些都對高精度定位提出了極高的要求。


智能駕駛在復雜的城市交通中應用，需要車輛實現對路徑規劃和環境感知的精確控制，因此定位精度和定位穩定性成為了影響城市NOA落地的重要因素。高精度定位在城市場景中的廣泛應用不僅能滿足車輛對厘米級別的精確定位需求，還能在車載傳感器不穩定、信號遮擋等情況下提供穩定的定位服務，進一步保障智能駕駛系統的行駛安全和穩定性。未來，隨著更多車企加入城市NOA的推廣行列，高精度定位技術的需求預計將持續增長，從而推動智能駕駛和高精度定位技術的發展實現雙贏。


1.2 高精度定位的技術路徑


高精度定位技術路徑的多樣化，是應對城市道路復雜性和精確性需求的必然趨勢。傳統的GPS定位系統，由于受到大氣誤差、設備誤差以及衛星軌跡誤差等因素的影響，其定位誤差較大，無法滿足智能駕駛系統的高精度需求。為了達到厘米級的定位精度，RTK（實時動態定位）、PPP（精密單點定位）和PPP-RTK等多種高精度定位方案被廣泛應用到智能駕駛場景中。


RTK定位技術是一種利用基準站和流動站之間的差分信息進行定位的方案，具有較高的實時性和精度。在RTK系統中，通過接收和解析基準站發送的誤差修正信息，流動站可以將定位精度提高至厘米級。然而，RTK技術的應用受到基準站布設密度和信號覆蓋范圍的限制，適合于相對固定、基站密度較高的場景。


PPP（精密單點定位）技術則通過提供精確的衛星軌道數據，使接收器能夠實現無需基站支持的高精度定位。與RTK技術相比，PPP定位精度高且適用范圍廣，適合跨區域應用，但需要較長的收斂時間，且實時性較差。近年來，PPP-RTK技術結合了RTK和PPP的優勢，通過全球基站網絡和區域性基站的協同合作，在實現厘米級定位精度的同時，提供了更廣泛的信號覆蓋范圍和更強的實時性 。


在城市NOA應用中，PPP-RTK已成為主流的定位技術路徑。PPP-RTK不僅彌補了RTK在城市場景中的信號覆蓋不足，還通過區域性基站有效消除了衛星軌道和信號傳輸過程中的誤差，為城市智能駕駛系統提供了穩定可靠的厘米級定位支持。此外，低軌衛星技術的發展也為PPP-RTK技術的廣域覆蓋和信號增強提供了有力支持。未來，隨著北斗系統和5G通信網絡的完善，PPP-RTK技術將在智能駕駛領域發揮更大的作用，為高精度定位的規模化應用創造條件。


PPP-RTK 技術示意圖



有圖與無圖模式下的高精度定位應用


2.1 有圖模式與無圖模式的技術對比


在智能駕駛的高精度定位應用中，有圖模式和無圖模式是兩種主要的技術實現路徑。兩者的技術差異顯著，各自適用于不同的道路場景和應用需求。有圖模式是指智能駕駛系統依賴高精度地圖來實現車輛定位、路徑規劃和駕駛決策。這種模式通常使用高精度地圖作為主導數據源，將道路環境的細節信息（如車道線、交通標志等）預先存儲到地圖數據庫中，車輛在行駛過程中利用高精度地圖進行路線規劃和環境識別。


在有圖模式下，高精度地圖中的詳細數據可以幫助車輛準確識別車道位置、路標信息和道路邊界，從而在駕駛決策時提供精確的路徑指引和控制策略。相較于無圖模式，有圖模式在環境相對穩定的高速公路和快速路等結構化道路上表現尤為優越。然而，這種模式對地圖實時更新要求較高，一旦地圖數據出現偏差或滯后，可能會導致車輛決策失誤。此外，高精度地圖的存儲和實時更新需要占用大量的計算資源和存儲空間，這在一定程度上限制了有圖模式的推廣。


高精度地圖車道示意圖


與之相比，無圖模式是一種依賴車載傳感器（如激光雷達、攝像頭等）進行環境實時感知和駕駛決策的模式。無圖模式不依賴高精度地圖，而是通過激光雷達、攝像頭等傳感器實時獲取車輛周圍的環境數據，利用計算算法和感知技術進行障礙物檢測、道路識別和導航決策。無圖模式的優勢在于能夠快速應對道路上的突發變化，并適用于交通頻繁變動的城市道路環境。


無圖模式的缺點是，車輛在感知算法和計算力方面的依賴性較高，系統對數據處理的要求非常嚴格，尤其在復雜道路環境中更需要強大的算力支撐。此外，由于無圖模式在導航過程中完全依賴車載傳感器，如果遇到遮擋或信號受限的情況，系統可能無法獲取到足夠的信息，從而影響駕駛決策。總體而言，有圖模式和無圖模式各具優勢，但隨著智能駕駛的發展，越來越多的廠商選擇在不同場景中靈活應用兩種模式，以達到最優的安全性和可靠性。


有圖模式與無圖模式對比


2.2 “輕地圖重感知”方案在智能駕駛中的應用


傳統高精度地圖模式雖然在高速公路等結構化道路上表現優越，但由于城市道路的動態特征較多，頻繁更新地圖信息成為技術上的難題，且成本較高。為解決這一問題，業內逐漸采用了“輕地圖、重感知”的技術方案，以降低智能駕駛系統對高精地圖的依賴，同時實現高精度定位在城市復雜道路中的廣泛應用。輕地圖方案的核心在于減少地圖信息的存儲量和更新頻率，僅保留重要的道路特征信息。


高精地圖與輕地圖對比


在輕地圖方案中，高精度定位技術為車輛提供了重要的絕對位置信息，使車輛在沒有完整的高精度地圖支持的情況下，仍能通過車載傳感器感知周圍環境，進行實時定位和路徑決策。輕地圖方案有效降低了地圖更新頻率和成本，尤其在城市復雜場景中可以減少系統對云端地圖的依賴，提高了系統的獨立性和反應速度。通過結合高精度定位和實時感知算法，輕地圖模式可以應對復雜的城市環境變化，為智能駕駛提供高效、可靠的定位和導航支持。


在輕地圖重感知的應用場景中，高精度定位為智能駕駛系統的路徑規劃和決策提供了底層支撐，尤其是在遇到復雜的交通環境時，通過高精度定位技術與傳感器的多幀融合，可以提高車輛在障礙物識別、路面判斷和環境感知中的準確性。未來，輕地圖模式的推廣將有助于降低智能駕駛技術的落地成本，增強智能駕駛系統在多樣化環境中的適應能力，為實現更廣泛的市場應用提供了可能。



高精度定位核心技術方案


3.1 主要技術：RTK、PPP和PPP-RTK的詳細分析


高精度定位技術中的RTK（實時動態定位）、PPP（精密單點定位）和PPP-RTK（混合定位）是當下智能駕駛領域最為常用的幾種高精度定位技術。這些技術的差異主要體現在使用場景、精度需求以及信號覆蓋范圍等方面。


RTK技術是基于載波相位差分的定位技術，通過設置固定的基準站和車載的流動站，實時接收衛星信號和基站發出的差分校正數據，將定位精度提升至厘米級別。RTK的實時性較強，適用于短距離范圍內的高精度定位。然而，RTK技術的應用在一定程度上受制于基準站的密度分布和信號覆蓋情況。例如，在城市道路中，RTK的性能可能會因為高樓遮擋或基站信號不穩定而受到限制。因此，RTK技術更適合應用在基站網絡完善的高速公路等固定路線場景中，而在信號復雜、基站布局不足的城市道路中，RTK的穩定性會有所下降。


PPP技術則采用精確軌道和鐘差數據進行單點定位，無需基站支持，可以實現廣域范圍內的定位，并且具備厘米級精度。PPP的優勢在于不需要建立昂貴的基站網絡，適用于需要長時間連續定位的場景，例如無人機巡航、海洋船只導航等。但PPP技術的不足之處在于其收斂時間較長，通常需要15分鐘甚至更長時間才能達到穩定精度，且PPP在實時性方面的表現不如RTK，因此在智能駕駛中的應用相對有限。


PPP-RTK是一種將PPP和RTK兩種技術結合的混合定位方案。其優勢在于通過全球基站網絡提供的衛星軌道數據實現廣域覆蓋，再結合區域基站的差分信號校正誤差，使得車輛可以在城市道路或信號復雜的場景中實現高精度、實時的定位。PPP-RTK不僅解決了RTK受限于信號覆蓋的不足，還通過區域性基站校正了衛星軌道誤差和環境誤差，從而提供了更加精準且穩定的定位服務。未來，隨著低軌衛星的普及和北斗系統的完善，PPP-RTK將在智能駕駛和智慧交通等領域中展現更大的應用潛力，成為城市NOA等智能駕駛應用的主要定位方案。


3.2 GNSS+IMU深耦合衛慣組合技術的應用


GNSS（全球導航衛星系統）與IMU（慣性測量單元）深耦合的衛慣組合技術是目前車載高精度定位系統中最常用的一種方案，廣泛應用于智能駕駛的定位和導航系統中。GNSS模塊負責提供車輛的絕對位置信息，但在高樓林立的城市區域，衛星信號可能會受到遮擋，從而影響車輛的定位精度。IMU模塊則通過加速度傳感器和陀螺儀等元件測量車輛的加速度和角速度，實現高頻率的位置和姿態更新，即便在GNSS信號不穩定或暫時丟失的情況下，IMU也可以提供短期內的位置信息補償，從而實現無縫的導航體驗。


衛慣組合導航形成安全冗余


GNSS和IMU的深度耦合是通過多層次數據融合實現的。簡單的組合導航方案可以分為松耦合和緊耦合，而深耦合技術則是將GNSS信號處理和IMU數據采集高度集成，使其在復雜城市環境中也能夠保持高精度的定位效果。在智能駕駛中，深耦合衛慣組合系統可以有效提高系統在信號波動、遮擋等不利環境中的適應性。例如，當車輛在隧道、高架橋下方或多層停車場等信號遮擋較多的場景中行駛時，深耦合系統通過IMU提供的慣性導航信息，可以確保車輛的定位數據保持連續性，從而避免因定位失準導致的駕駛失誤。


衛慣組合系統的另一優勢在于，它能夠對傳感器數據進行融合，通過多源信息的冗余設計，為智能駕駛系統提供更高的定位精度和數據可靠性。未來，隨著深耦合算法的進一步優化和硬件性能的提升，衛慣組合技術將在高階智能駕駛應用中進一步擴大其市場應用，為智能駕駛提供更安全可靠的導航支撐。



高精度定位的產業格局及主要企業


4.1 高精度定位產業鏈的結構及核心環節


高精度定位產業鏈包含了從上游的元器件供應、中游的系統方案集成、到下游的應用行業三個主要環節。產業鏈上游主要由芯片、天線、傳感器等核心元器件供應商構成，提供高精度定位所需的基礎硬件；中游則由系統方案集成商和定位服務提供商組成，這一環節是將硬件、軟件和服務進行整合，形成具備廣泛應用能力的高精度定位系統和服務平臺；而下游則涵蓋了智能駕駛、智慧交通、無人系統等多個行業應用，推動高精度定位技術在實際市場中的規模化落地。


在高精度定位產業鏈中，元器件供應商如天線和傳感器生產商是技術發展的重要支撐，尤其是GNSS接收器和IMU傳感器等核心器件的生產水平直接影響了整個定位系統的精度和穩定性。中游的系統方案集成商主要負責將硬件與定位算法、數據服務相結合，開發高精度定位解決方案。目前國內外的高精度定位服務提供商多通過云端服務平臺和增強基站網絡，向用戶提供基于訂閱模式的定位服務 。隨著高精度定位需求的增加，中游企業逐漸向上游和下游延伸產業鏈條，以實現軟硬件一體化解決方案的開發和應用。


4.2 代表性企業及其市場布局


北斗星通：北斗星通是中國高精度定位行業的龍頭企業之一，作為國內最早進入高精度導航芯片和GNSS模塊領域的企業之一，北斗星通在智能駕駛和物聯網市場中占有重要地位。該公司的高精度導航芯片和定位模組已在汽車前裝市場占據超過50%的份額，并廣泛應用于智能駕駛領域。北斗星通的核心優勢在于其芯片設計能力和定位技術創新，通過與NVIDIA等國際科技公司的合作，北斗星通正在加速高精度定位產品的海外市場布局，推動其定位芯片、數據服務在智能駕駛中的廣泛應用。


中海達：中海達是一家高精度定位全產業鏈企業，主要業務涵蓋了從核心元器件、定位算法到終端應用的全套解決方案。中海達的市場定位不僅局限于高精度定位設備，還覆蓋了自動駕駛、智慧城市等領域，為智能駕駛車輛提供高精度的定位與導航服務。該公司與國內知名車企上汽集團合作開發了基于北斗的車載高精度定位系統，并為多個城市的智慧交通項目提供了高精度定位支持。中海達的多元化市場布局和技術集成能力，極大地提升了其在高精度定位領域的市場競爭力。


此外，還有其他國內廠商如海格通信、華測導航等，也在不斷擴展其在高精度定位行業的業務領域。海格通信作為特種無線通信設備的領先廠商，正在積極進軍北斗導航產業鏈，推出了從芯片到整機的多種定位產品。華測導航則通過構建高精度定位芯片平臺和全球星地一體的增強網絡服務，成為了國內高精度定位領域的重要參與者。總體而言，國內高精度定位產業正處于快速發展的階段，市場需求的增長和政策的推動將進一步強化行業龍頭企業的競爭力。


國內導航設備終端主要企業部分業務及產品對比



結論


高精度定位作為智能駕駛系統的核心支撐技術之一，已在近年內實現了從高速公路到城市道路的應用拓展。高精度定位不僅為智能駕駛車輛提供了精確的路徑規劃和實時決策支撐，也為智慧交通和公共安全等領域提供了重要的數據支持。未來，隨著高精度定位技術的不斷發展，PPP-RTK、GNSS+IMU等定位技術的優化升級，以及5G、低軌衛星等新興通信技術的加持，高精度定位將在智慧交通、公共安全、個人智能穿戴等多個領域展現出更廣闊的應用前景。總之，高精度定位技術在政策扶持、市場需求和技術創新的多重推動下，必將成為智慧城市和智能駕駛不可或缺的重要支柱。

編者語：「智駕最前沿」微信公眾號后臺回復：C-0596，獲取本文參考報告：《高精度定位，智能駕駛的可靠輔助》pdf下載方式。

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