2021第五屆ADAS與自動駕駛論壇上，和芯星通高精度產品經理刀禮洋先生做了題為《北斗高精度芯片賦能智能車載應用》的演講，本次演講主要通過三個方面來介紹和芯星通最新產品技術與應用。
（一）產品研發歷程與市場地位
和芯星通成立于2009年，是北斗星通旗下專業從事GNSS衛星定位導航芯片設計、研發與高精度定位算法、多源融合核心算法，以及GNSS數據服務提供的科技企業。成立12年以來，先后發布了十多款衛星定位導航芯片。
2010年發布了國內首款兼容北斗的多系統多頻高性能SoC芯片和芯星云Nebulas。2013年發布了國內首顆55納米北斗芯片和芯蜂鳥Humbird，面向車載導航、T-Box車輛應用的GNSS芯片。2017年發布了首款28nm支持北斗全球信號的最小芯片和芯火鳥Ufirebird；同年北斗星通收購了加拿大RX Networks，構建云+IC業務板塊。2020年發布了22nm的射頻基帶及高精度算法一體化GNSS SoC芯片NebulasIV，面向未來智能駕駛、無人機、機器人等市場方向。
和芯星通研制的GNSS衛星定位導航芯片首個通過AEC-Q100車規認證，并率先在車載前裝實現商用，國產芯片前裝出貨No.1。北斗高精度厘米級產品率先在無人機、機器人、及機車等領域實現批量應用，無人機市場出貨量 No.1。
2015年，和芯星通設計的北斗衛星定位芯片技術唯一獨立獲得國家科技進步二等獎；2018年，和芯星通研制的北斗衛星定位芯片應用成果獲得國家科技進步一等獎。
（二）智能車載應用與北斗定位產品
近年來，車載導航應用對北斗衛星定位的精度、可靠性，以及駕駛舒適度要求日益提高，使得北斗衛星定位產品的定位精度、質量、工藝有了明顯提升。車載導航應用模組從開始的支持單GPS衛星系統，到如今的支持多系統聯合定位解算，并且支持多系統多頻信號；定位精度從初始的3米-5米精度的單點定位精度，上升到了厘米級的RTK定位精度，滿足智能駕駛、自動駕駛應用要求。和芯星通北斗衛星定位模組在車載應用市場方面，有應用于V2X、T-Box、導航儀、監控等領域，其次在L3、L4的自動駕駛場景上也有相應產品。
下圖是和芯星通的標準精度定位模組產品應用模式，主要在乘用車前裝的T-Box和IVI中規模應用。
隨著車載衛星定位體驗要求不斷提高，為了滿足在隧道、高架橋梁等場景時無衛星信號也能實現連續定位的需求，UM220-INS集成了MEMS器件，具備GNSS+INS組合導航功能，使得車輛進入諸如隧道、橋梁，甚至城市峽谷等遮擋嚴重的場景時，還能夠實現車輛連續、準確的定位。
另一方面，在面向精度需求較高的場景，比如農機自動駕駛、乘用車、擺渡車自動駕駛、高精度地圖采集的應用場景，要求北斗衛星定位模組能到厘米級的定位精度。在上述應用場景，和芯星通都有成熟的產品。
根據車載應用模式不同，和芯星通定義了以下2款產品：
第一款 UM4B0
以前衛星定位厘米級精度的產品還只存在于測量測繪上，現在厘米級定位精度的北斗衛星定位模組UM4B0，可在高精度車載上使用。UM4B0 是基于 NebulasII 高性能高精度芯片開發的全系統全頻 RTK 定位模塊，支持 BDS B1I/B2I/B3I/B1C/B2a、GPS L1/L2/L5、 GLONASS L1/L2、Galileo E1/E5a/E5b、QZSS L1/L2/L5 等衛星信號，支持窄帶抗干擾，主要面向高精度地圖采集、智能駕駛和無人機等應用領域。
第二款 UM482
對于在車載高精度應用，有些模式不僅需要厘米級的位置信息，還要求實時精確確定車輛的航向，甚至即使在停車狀態下也有精準的航向值。和芯星通針對此類需求開發了全系統多頻高精度定位定向模塊——UM482。該產品支持兩個天線信號輸入，同時輸出RTK定位和Heading航向信息。
UM482 是基于 NebulasII 高性能高精度芯片開發的全系統多頻高精度定位定向模塊，支持 BDS B1I/B2I、GPS L1/L2、 GLONASS L1/L2、Galileo E1/E5b、QZSS L1/L2 等衛星信號，面向農機自動駕駛、智能駕駛等應用領域。
但是對于量產車載應用而言，30×40mm的模組尺寸依舊較大。因此，和芯星通去年發布了22納米射頻基帶及高精度算法一體化的GNSS SoC芯片——NebulasIV。NebulasIV芯片秉承了All in one的設計理念，把所有射頻部分的信息處理、基帶信號捕獲跟蹤、高精度厘米級算法、抗干擾算法等都集成到該芯片上，真正實現片上高精度厘米級北斗衛星定位功能。
NebulasIV 兼備高集成度，高可靠性，RTK fix準確率＞99.9%；高質量滿足車規級AEC-Q104，滿足車載前裝、無人機、農機應用要求；具備獨一無二設備ID及RSA數字簽名，具備低功耗、小尺寸等特點，適用于精準農業、智能駕駛及電信授時等多個高精度應用領域。
而在車載應用上，除了芯片之外，不同車廠的解決方案、應用模式不同，對于GNSS衛星定位產品的形態要求有些差異。例如一些車廠使用17×22的表貼模塊，而一些車廠使用的設備上直接集成GNSS芯片，和芯星通基于NebulasIV芯片開發了一系列不同產品形態的高精度厘米級RTK定位模組。
上圖是以17×22mm和12×16mm尺寸為主的定位模組。為高精度車載應用提供不同的產品形態。其中以UM960為例，尺寸是12×16mm，尺寸兼容車載市場主流 GNSS 模組產品，具備片上RTK定位解算功能，可達厘米級定位精度。UM960模組可做到高精度小尺寸主要源自于22納米射頻基帶及高精度算法一體化的GNSS SoC芯片中將射頻部分的信息處理、基帶信號捕獲跟蹤、高精度厘米級算法、抗干擾算法等有效融合到一顆芯片上的功效。
（三）“云”服務解決方案賦能智能車載應用
為了更好地在終端展現極致的定位精度，北斗星通旗下真點科技將自有參考站數據與全國范圍內合作伙伴數據進行融合，接入真點云端數據服務平臺，為全國用戶提供7*24h的厘米級數據服務。
車輛只需通過車載終端連接到云服務平臺獲取服務數據并傳送給終端內置GNSS芯片或模組即可在終端側實現厘米級的高精度定位。
下圖即為云服務平臺架構圖，基準站采集數據之后將數據返回平臺，在平臺側對定位誤差參數進行分析和解算并完成服務數據播發，自動駕駛車輛接收到服務數據后完成高精度定位解算，從而提升定位精度。
針對“云”+“端”一體化解決方案，真點科技提供的數據服務主要有以下幾種：
其一，是A-GNSS輔助定位數據服務。包含實時星歷服務和預測星歷兩類服務，主要用于車輛等載體的快速定位，改善用戶體驗。其中，實時星歷服務可以將定位時間從十幾秒甚至幾十秒縮短至3秒以內，預測星歷服務可以提供最長14天星歷預測數據，用于在弱網絡環境下的快速定位。
其二，是GNSS增強定位數據服務，主要包含D-GNSS、RTK數據服務、PPP及PPP-RTK數據服務等，其中最主要的是RTK數據服務。受益于大規模部署的參考站網絡和RTK算法的性能優勢，RTK數據服務已經在智慧農業、無人機、智能駕駛等行業得到廣泛應用。其他類型服務也逐漸開始在不同行業、不同場景下應用。
以外，真點可以提供高精度RTK算法服務，支持在云端部署和端側集成兩種模式。面向共享單車等監控行業和智能駕駛行業，提供一體化高精度定位解決方案。
上圖是2019年基于UM220-INS產品在鳥巢隧道和中關村做的測試數據。該產品主要面向V2X或者車載導航應用場景，最新測試數據顯示，該產品定位有效率達到100%。
對于農業機械的自動駕駛，國內在農業的耕、種、管、收四個環節基本上具備了農機的自動駕駛。在智慧農業的耕、種、管、收各個環節中，北斗高精度衛星定位產品均發揮著重要的作用。從2019年至2020年農機自動駕駛的安裝數量看，農業機械的自動駕駛的需求增長45%以上。因此，在農業機械的自動駕駛領域對北斗衛星定位的需求也有較大的應用需求。
上圖是農機的自動駕駛耕種場景。農機在多機協同作業以及不同的作業模式上，也依賴精準定位實現自動駕駛。市場上已經實現了多機協同作業，這要求車和車之間的位置和距離要精準把控，并且前行速度也需精準匹配，這樣才能實現多機協同作業。
上圖是產品在封閉園區自動駕駛車輛上的應用實拍圖。對于低速無人自動駕駛車輛而言，基本都在一個封閉園區里作業，但是場景較為復雜，如高樓、樹蔭遮擋等對衛星信號影響比較大。因此在此類車輛上不僅有衛星定位，還有雷達、攝像頭等一系列傳感器進行輔助。
傳感器依賴GNSS衛星定位結果的校準能夠對車輛進行精準起始位置定位，因此GNSS定位的有效率以及準確度和精度對車輛而言就至關重要。上圖體現產品在封閉園區行駛路徑狀況，右側兩圖中上面體現自有產品，下面是國際知名產品的軌跡情況，進行對比和標注的地方就是軌跡缺失情況。
眾所周知，實現自動駕駛離不開高精度地圖。而高精度地圖的采集，需要北斗高精度衛星定位作為基站。同時結合其他傳感器，實現對路標，道路、場景的感知形成精準高精度地圖。
上圖是面向L3及L3以上自動駕駛車輛的應用場景和展示。我們在高精度GNSS定位里面集成了較高性能的慣導器件。滿足車載在L3+級別的應用需求，實際測試車輛行駛經過了一條2.8公里的隧道之后，依舊保持在車道上。上圖是重慶的測試圖，車輛經過了2.8公里的隧道其顯示線路仍是非常連貫的。
在未來，和芯星通會繼續專注于打造自動駕駛的核心傳感器——衛星定位芯片，為自動駕駛提供精準的時間、空間信息。
問答環節
Q1、衛星定位在自動駕駛的應用除了遮擋的影響之外，是否面臨其它挑戰？
刀禮洋：除了遮擋、隧道對衛星定位的影響比較大以外，還會受到電視臺、高功率電臺等發生信號的干擾，這些干擾信號可能會導致GNSS定位模組不能正常定位。這個主要由于衛星信號是從兩萬多公里的外太空發送到地面上，經過電離層、對流層延遲，衛星信號達到地球表面已經非常微弱，且衛星信號淹沒在嘈雜無線電信號中，所以衛星信號也容易受到周圍電磁波的影響。但是衛星信號之所以能被識別出來，是因為衛星信號是基于偽隨機碼（PRN碼）編碼方式，有其特殊性。另外，電子欺騙信號也會影響GNSS衛星定位模組在車輛上的使用。