怎么解決自動駕駛汽車進隧道信號丟失問題

蘑菇說：日常駕駛中，每當開進地庫、隧道、山區，最頭疼的事就是信號沒了。自動駕駛汽車進隧道會丟信號嗎？怎么解決信號丟失問題？本期蘑菇說為你解答。

城市中的高樓大廈、綠樹成蔭的道路、隧道、地下通道和橋梁……它們有一個共同點：GPS信號弱。在這些場景中，高樓會導致無線電波從周圍環境反射形成多條信號路徑，干擾衛星信號，地面阻隔會帶來信號衰減。

在無法獲得衛星提供的定位與導航信息時，手機會失聯，自動駕駛汽車的情況會更糟糕：偏離軌道，直接帶來安全隱患。

接下來就是INS（慣性導航系統，簡稱“慣導”）出場的時候。相較于GPS依賴于與3顆以上的衛星信號連接，慣導是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統。

慣導的歷史最早可追溯到1940年代調整飛行中火箭方位角的嘗試。它的原型包括一臺模擬計算機、一個加速度計和兩個陀螺儀。

加速度計用于測算車輛帶方向的位移，也就是行程。牛頓第二定律告訴我們加速度=速度/時間。由此，行程與時間的關系也顯而易見：速度=行程/時間。這就將加速度與行程聯系在一起了。

行程和速度通常不能直接通過儀器測量獲得，但加速度可以通過加速度計測量。只要有瞬時加速度，就能知道每時每刻的行程了。

但現實世界是三維立體的，加速度無法判斷車輛的空間姿態。所以還需要一個測量角度加速度的傳感器——陀螺儀。陀螺儀形成一個導航坐標系，使加速度計的測量軸穩定在坐標系中，并且測量載體的角速度，得出運動朝向。

不需要任何外部信號的慣導系統是自動駕駛汽車定位的最后一道安全防線。不過，即使靠慣導填上高樓、隧道衛星信號丟失的坑，自動駕駛的GPS定位還有一個歷史遺留問題：精確度不夠。

GPS定位的原理是測量衛星到車載天線的距離，綜合多顆衛星數據算出接收車輛位置。萬里高空的信號傳輸天然存在時差。在開闊的天空條件下，手機GPS信號精度能精確到2米左右。但自動駕駛對定位精度的要求是厘米級的。

這時就輪到地面上的衛星定位系統——RTK高精度定位發揮作用。RTK利用地面基準站與流動站之間的觀測誤差，實時校正地表接收衛星信號的天然時差。

目前大部分自動駕駛定位方案都采用GPS+RTK+INS，三者互為冗余。這時更大的挑戰變成了讓高精定位模塊低成本、大規模部署。一座RTK地面基站通常只能覆蓋周邊10-20公里，這也意味著高精定位要伴隨自動駕駛方案落地逐步完善。

INS與RTK在過去大多用于專業測繪或軍事領域。能夠在GPS丟失后10秒內提供車道級定位的慣導價格普遍在數十萬，成為除激光雷達之外自動駕駛汽車的另一個成本瓶頸。

一些自動駕駛公司對關鍵定位部件的研發已經取得突破。蘑菇車聯自研的RTK高精定位基站采用高性能板卡和高精度陀螺儀，將厘米級高精定位的行業平均成本壓縮50%。這將幫助它在一些落地城市快速投入運營。

伴隨著整個自動駕駛系統向高安全、高集成、大批量部署的方向發展，自動駕駛的高精定位系統也將在實踐中扮演好一座“行走的信號塔”的角色。

編輯：jq