view through the windscreen in autonomous car in high density traffic

ADAS 和自动驾驶

汽车技术从辅助到自主的演变

想象一下,在没有方向盘的情况下驾驶汽车。启动自动驾驶系统后,您可以在不看路面的情况下行驶数公里。

你会怎么做?是欣赏美景、看书、看电影、玩电子游戏,还是放松地打个盹,在到达目的地前醒来?在不远的将来,这一切都将成为可能。

是的,乔治-杰特森(George Jetson)躺在汽车仪表板上不动声色地用双腿 "驾驶 "汽车的未来场景就在眼前。

ADAS 系统和自动驾驶汽车技术的创新正在推动完全自动驾驶汽车的未来。

什么是 ADAS?

高级驾驶辅助系统(ADAS)是一套旨在提高车辆行驶安全性的技术。通过使用精密的传感器、GNSS 系统、摄像头和雷达,配备 ADAS 系统的车辆可以监控汽车在道路上的定位、速度和周围环境,以发现潜在的危险。

这些技术相互配合,连续收集车辆所处环境的定位和安全性数据。ADAS 系统对收集到的数据进行实时分析,以了解道路上发生的情况。

ADAS 系统有五个自动驾驶级别,其依据是车辆能够在不受人干预的情况下独立运行的程度。从 0 级(无自动化)到 5 级(车辆完全自主,无需人工干预)。每一级都代表着车辆的自主性和处理驾驶任务的能力在不断提高。

根据车辆的自动驾驶级别,ADAS 功能在 L2/L2+ 级之前可以接管驾驶员的控制,但仍由驾驶员负责,或者从 L3 到 L5 级可以完全自动运行。常见的 ADAS/AD 功能包括自适应巡航控制、自动紧急制动、车道偏离警告和车道保持辅助、盲点监测和泊车辅助。

可靠的 GNSS 对自动驾驶至关重要

GNSS 技术是 ADAS 和自主运行的基石,因为它是唯一能使定位、导航和授时绝对精确的技术。

通过利用来自多个卫星星座的信号,GNSS 接收机可以精确计算车辆的定位,即使在充满挑战的城市环境或恶劣的天气条件下也是如此。

接收机通过复杂的算法对接收到的信号进行处理,这些算法能够将接收到的信息与来自惯性测量单元(IMU)和增强服务的信号进行融合,从而输出精确的绝对定位,该定位能够抵御卫星能见度低(密集的城市环境)或信号丢失(例如,经过天空看不见的桥梁或隧道时)的影响。

惯性测量单元(IMU)由加速计和陀螺仪组成,用于测量车辆的线性和角度运动。通过整合一段时间内的加速度和传输速率数据,惯性测量单元可连续估计位置、速度和方向。虽然 IMU 对于补偿临时卫星信号丢失的短期定位很有价值,但如果没有外部参考时钟的更新,IMU 的精度可能会随着时间的推移而漂移。

GNSS 校正数据| GNSS 校正系统(如 PPP- RTK)通过由能够计算定位校正(包括卫星轨道与钟数据参考时间、电离层延迟和电离层校正)的足够稀疏的地面站组成的网络,将精度实时提高到分米级。

根据 ADAS 的级别,车辆需要确定其与环境和道路拓扑结构的相对定位。这对于决定在各种情况下的正确操作至关重要。

通常情况下,定位功能依赖于多种输入(摄像头、雷达、HD-MAP、IMU、GNSS 和其他技术)。然而,GNSS 是唯一能提供分米级精度绝对定位的传感器。在其他传感器可能受到影响的情况下,它也能发挥作用。

通过利用全球导航卫星系统的功能,自动驾驶系统可以创建地理围栏,以实现特定功能和/或提高定位精度和可用性,甚至在传统传感器可能失效的挑战性环境中扩展操作能力。

带有 ADAS 和自动驾驶功能的地理围栏

地理围栏是 ADAS 和自动驾驶系统的一个重要元器件,它可以创建虚拟边界,如特定的道路或车道,在这些地方可以安全地实现自动驾驶。GNSS 技术是地理围栏的基础,因为它能提供准确的车辆位置数据。车载 GNSS 接收机可连续接收卫星信号,并确定车辆的位置坐标(纬度和经度)。然后利用这些坐标来验证是否可以安全地启用特定的自动驾驶功能(例如,自动交通干扰功能可能只能在没有交叉路口的高速公路路段启用)。

GNSS 在 ADAS/AD 中定位的重要性

可靠的定位精度对 ADAS 和自动驾驶汽车的重要性怎么强调都不为过。GNSS 能够在广阔的区域和不同的地形上提供准确的定位信息,因此对提高自动驾驶中的定位至关重要。与传统传感器不同,GNSS 的运行不受当地基础设施的影响,即使在地标有限的城市或农村地区等具有挑战性的环境中,也能提供连续定位数据。这种可靠性和全面覆盖范围使自主运行车辆能够保持精确定位,这对于动态驾驶场景中的安全导航和决策至关重要。

ADAS/AD 中安全定位的重要性

一旦车辆依靠其当前定位进行自动驾驶,就必须做出安全决策。这些决策涉及可信度/完整性问题,必须认真加以解决,因为这关系到人的生命安全。

这就需要一个完整性概念,其定义为 "对定位系统所提供信息的正确性的信任度"。完好性的潜在风险可分为车辆硬件和软件故障、环境因素和无意误用。在汽车级 ,汽车使用不安全信息的风险应保证低至每次驾驶 10-7 10-6(一次驾驶等于一小时)。

安全和高完好性的 GNSS 系统可确保车辆位置数据的可信度和精确度,降低事故风险,提高整体系统可靠性,这对乘客、行人和其他道路使用者的安全至关重要。

这对于车辆做出机动决策的高度自动化而言至关重要。

汽车级 ,汽车标准的引入涵盖了各种方法,以最大限度地降低与硬件、系统开发故障 (ISO26262) 或系统中电气和/或电子 (E/E) 元件因环境条件等原因造成的性能缺陷 (ISO21448) 相关的风险。

u-blox 在 ADAS 领域的产品

各种各样的自动驾驶汽车架构、功能和传感器需要大量高精度、高可靠性的定位解决方案。u-blox 的产品组合非常广泛,可适应多种 OEM E/E 架构设计。

它们还可以集成到不同的 DCU(ADAS、车用信息娱乐系统和车联网)或 ECU 中,设计用于定位/定位功能。定位解决方案包括带有 GNSS 接收机的硬件元件、包括惯性导航 (DR)、RTK 算法在内的软件元件、基于云的支持,以及在需要时提供分米级精度的校正服务。

ADAS级别不同,要求也不同。因此,适应需求水平并使用车辆定位信息意味着提供一系列解决方案。其中包括亚米级精度的多频段解决方案、带 SSR/OSR 校正服务的高精度多频段解决方案,以及符合 ISO 26262 和 21448 标准的预认证安全解决方案。

为什么选择 u-blox?

我们在汽车级 ,汽车市场拥有超过 25 年的经验,在高精度定位引擎解决方案方面有着良好的跟踪航迹。我们的产品覆盖了 60% 以上的(相当大的)市场。

u-blox 在高精度定位领域无与伦比的专业技术和对功能安全性标准的承诺,使我们成为 ADAS 和自动驾驶解决方案的首要合作伙伴。

我们对功能安全性的承诺确保我们的产品符合最严格的安全性要求,使我们的客户在应对 ADAS 和自主运行开发的挑战时高枕无忧。

u-blox 为未来的免提驾驶体验提供技术。作为无线和嵌入式定位技术的主要供应商,我们帮助汽车原始设备制造商节省资源,加快产品上市速度。

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