自动驾驶系统的定海神针—惯性测量单元 

作为一个独立的传感器,IMU被视为补充和证实其他传感器数据的传感器,即“最后的传感器”。 

        业界对自动驾驶汽车何时开始商用化的预测从未停止。是2021年?2025年?还是2030年…

        事实上,L4级自动驾驶汽车已经出现。在美国亚利桑那州凤凰城的路上,数十辆Waymo One旗下自动驾驶汽车已经投入试运行。为了安全起见,车内配有一名备用司机。但随着技术的优化和升级,未来司机以及方向盘、刹车和油门等控制装置将不复存在。

Waymo 自动驾驶汽车 

        当然,目前自动驾驶汽车尚处于测试阶段,实现大规模商用化依旧困难重重—在成本、安全性、使用寿命上都有待大幅改进,更不用说通过复杂的市场审批和监管了。

        而且,实现自动驾驶的传感器解决方案仍存有争议。埃隆·马斯克和特斯拉认为不需要激光雷达,但这似乎与其他所有人的观点背道而驰。

        激光雷达的最大问题是成本高居不下。马斯克认为既然人开车不需要激光雷达,那么没有激光雷达的人工智能系统也可以实现自动驾驶。在特斯拉今年4月举办的“自动驾驶”投资者日上,马斯克就表示,特斯拉的Full Self-Driving全自动驾驶系统(无激光雷达)将在2019年底完成开发,到了2020年第二季度,可以让用户实现自动驾驶;同时特斯拉计划在2020年推出Robotaxi服务。在不久的未来,我们就会知道马斯克本次预测的准确性。

        自动驾驶系统传感器概述

        这些传感器或多或少存在一些盲点,从而传感器性能的重叠和数据的融合就显得至关重要。例如,当激光雷达受到恶劣天气干扰时,雷达和红外摄像机可以保证自动驾驶系统的感知功能。

        GNSS(全球导航卫星系统)是自动驾驶系统的一个核心要素。GNSS通过两种增强改正模式,RTK(实时动态)和PPP(精确点定位),极大地提高了GNSS的精度,将定位精度从几米提高至几厘米,当然GNSS存在信号丢失和城市中心多路径等问题。在过去,RTK / PPP硬件成本和服务费用较高,但新型芯片模组及算法有望将其成本降低到大众市场水平。

        惯性测量单元(IMU)可以作为传感器数据缺失时的有效补充。IMU可测量三维线性加速度和三维角速度,根据这些信息,可计算出车辆的姿态(俯仰角和滚动角)、航向、速度和位置变化。IMU可用于填补GNSS信号更新之间的空白,甚至可以在GNSS和系统中的其他传感器失效时进行航位推算。

IMU助力自动驾驶汽车的安全运行 

        IMU的关键优势在于它在任何天气和地理条件下都能正常工作。作为一个独立的数据源,它可用于短期导航,并验证来自其他传感器的信息,也不会因为天气、透镜污垢、雷达和激光雷达信号反射或城市峡谷效应而失效。作为一个独立的传感器,IMU被视为补充和证实其他传感器数据的传感器,即“最后的传感器”,用于确保车辆行驶安全,并在其他传感器受损或失效时以可控的方式使车辆停止,因此我们把IMU称为自动驾驶系统的定海神针。

        目前市场上所有配备ESC(电子稳定控制)的车辆都已经配备了低精度低成本的IMU,而高精度IMU虽可满足自动驾驶惯性导航的性能要求,但过去数千美元的价格使其无法在汽车市场上大规模部署。

        幸运的是,就像业界在努力降低激光雷达的成本一样,包括新纳传感在内的诸多企业正在致力于把高精度IMU的成本降至100美元以下。

        在未来的12-18个月内,我们将会知晓:1)特斯拉能否成功地在没有激光雷达的情况下实现L4级自动驾驶;2)激光雷达、GNSS(RTK或PPP)和高精度IMU的成本能否降至大规模商用化的量级。汽车行业最激动人心的变革即将到来,让我们一起拭目以待!

        如需了解新纳传感惯性导航产品更多信息,下载产品数据表和用户手册,请访问:

        www.aceinna.cn/inertial-systems

 

关于新纳传感系统有限公司

        新纳传感系统有限公司是全球领先的MEMS传感解决方案提供商,产品线包括基于磁阻薄膜的高频率高带宽电流传感器、高性能代码开源惯性测量单元(IMU)、高精度实时动态(RTK)导航系统和厘米级精度定位服务。公司在中国无锡设有研发与生产基地,并在波士顿、芝加哥和硅谷设有全球研发中心。请访问新纳官网www.aceinna.cn了解更多信息。