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定位丨华泰天宇:数据采集及定位,SLAM+INS解难题

定位丨华泰天宇:数据采集及定位,SLAM+INS解难题 中海达讯
2018-10-11
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导读:华泰天宇一直以来都在解决自动驾驶中遇到的实际难题。

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无论是解决自动驾驶地图数据采集的信号受遮挡问题,还是让自动驾驶车能够在信号失锁的状态下依靠雷达继续导航。


华泰天宇一直以来都在解决自动驾驶中遇到的实际难题。郑勇相信,一旦自动驾驶发展到了能够真正上路的那天,华泰天宇在自动驾驶技术上的突破一定能为社会所知。



作为一家以传统地理信息项目为主要业务的新兴初创公司,北京华泰天宇科技有限公司(下称华泰天宇)进入自动驾驶地图市场的举动并非有心为之,更像是一场水到渠成的“相遇”。


“自动驾驶地图技术的底层和我们做三维地图是一样的。因此我们只不过是将自己在三维地图上的积累应用在了自动驾驶地图的制作上。”


对华泰天宇来说,他们并不是在主动适应自动驾驶市场,只是在做着自己的事,发现这项技术同样适用于自动驾驶领域。


但即便是“无心插柳柳成荫”,华泰天宇一直以来的技术研发的确为自动驾驶市场带来了新的突破。




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创新研发移动测量系统


“现在大家谈的无论是高精地图或是精准地图还是自动驾驶地图,都是从自动驾驶中衍生出的概念。”在华泰天宇总经理郑勇看来,高精地图生产最大的难点并不是如何提升精度,在于地图包含的庞大信息量。“传统导航地图,一条路用一条线就可以表示。但自动驾驶地图,每个车道,哪怕是每条车位线都包含了大量的信息。”



从前的导航地图对测绘手段的要求并不高,而现在的自动驾驶地图对细节要求更甚。目前,自动驾驶地图生产的第一步就是数据的采集。而在这个基础步骤中,利用车载移动测量是目前最为主流的采集手段。“利用车载移动测量来采集数据,是当前最常用也是效率最高的手段,但这其中还存在很多技术问题。”


其中最主要的问题是城市里高楼遮挡引起的GNSS信号失锁问题以及城市拥堵,红绿灯导致移动测量车不停起步停车,造成的INS(惯性导航系统)在解算POS(定位定姿系统)时候的误差增大且没有规律。


“我们一直在做室内三维的研究,一直以来都在致力解决没有GNSS信号下如何快速获取高精度数据的问题。”因此,在此前研究的成果基础上,华泰天宇将SLAM(即时定位与地图构建)技术和INS结合在一起,研发出了一套移动测量系统。


SLAM技术是一种来自机器人的科技,依靠对环境的判断来实现定位,而无需定位传感器。但并不是所有的SLAM算法都可以直接用于移动测量系统,移动测量车最核心的技术还是POS的解算。


因此,一定是要能够提供精准POS的SLAM技术才可以与移动测量系统融合。而目前市场上几乎所有的SLAM产品都是基于点云拼接的,这一类技术无法解决移动测量系统的问题。


“将SLAM和INS结合在一起,这就是我们今天的创新。”华泰天宇研究的SLAM应该称为重定位SLAM,地图实时构建只是顶层数据借用的概念,里面融合了测量平差,INS和航测技术。


该技术最大特点非点云拼接技术,而是基于精准POS,解算完整点云,同时可以输出精准的POS数据。



从此,搭载了这套移动测量系统的移动测量车在是否能够接收到GNSS信号或是有无特征点的环境都可以正常工作,同时SLAM可以在移动测量车起步停车的时候进行零速校正,保证POS的高精度。


“虽然我们的技术可以解决这个关键问题,但为什么没有很大公司来找我们合作?因为当下的自动驾驶大多还处于在理想状态下进行的测试阶段。”郑勇曾在行业内人士聚集的微信群里谈到这项技术,一些从事自动驾驶地图研究的公司负责人邀请他去自动驾驶试验场参观。


“我相信他们能够在试验场解决这些问题,但在试验场和在实际上路遇到的问题复杂度完全不能相提并论。”在他看来,许多公司在自动驾驶地图的生产过程中只想到了如何保证在试验场的自动驾驶车不会出问题,却没有考虑到实际上路后要面对更多更难的挑战。


“因此,我们解决的是在自动驾驶地图生产中遇到的实际问题。”在自动驾驶地图生产过程中的数据采集中,华泰天宇研发的移动测量系统实现了以三种处理模式解决移动测量中出现的信号遮挡等问题,通过惯性导航系统,即时定位与地图构建技术,以及两者互为补充的创新技术,足以保证在任何环境下移动测量精度都不会受到影响。


但目前SLAM用于移动测量也有其短板,主要存在两个问题。一是,SLAM靠环境定位,所以在很多没有特征的环境下无法正常工作。二是SLAM,尤其是高精度SLAM,需要闭合,这在移动测量车上进行实际作业的过程中很难实现。


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车载雷达解决信号失锁


除了解决在前期数据采集遇到的问题,华泰天宇也解决了在没有GNSS信号下实现自动驾驶的导航问题。


“信号遮挡不仅影响前期的数据采集,同时也会干扰自动驾驶中的导航系统。现在很多公司会使用‘GNSS+惯性导航系统’的组合导航技术来解决这个问题。”但在郑勇看来,这样的组合导航技术如果是以较低的时速通过一段较短的路程是没有问题的。


但如果涉及到真正复杂的行驶环境,例如城市中随处可见的交通堵塞情况,使用效果不会十分理想。


“我们的技术其实和这个组合导航技术的底层原理是相同的。”通常情况下,自动驾驶车都会搭载雷达和SLAM。SLAM搭载于自动驾驶车的本意是解决避障问题,但自动驾驶车的导航系统定位是依靠GNSS和IMU(惯性测量单元)决定的。


一旦信号失锁,自动驾驶车可以依靠SLAM技术继续行驶,但实质上自动驾驶车是处于失去导航位置和路线规划的状态。



因此,华泰天宇的研发成果正是在GNSS信号失锁的情况下自动驾驶车依靠车载雷达匹配实时数据和先验数据来进行导航的技术。


实现了关键技术的突破,但在这个“酒香也怕巷子深”的时代,华泰天宇为何不选择与互联网图商合作?作为华泰天宇的领导层,郑勇坦陈了自己的思虑。“作为一家初创公司,我们现在做的事可能看上去有些‘短视’,先拿到钱再做项目。”


如果选择与京东、百度等大型企业合作研发自动驾驶地图技术,对于华泰天宇来说,是一个外壳美丽但风险极大的选择。“半年到一年内,我们都会处于持续投入而无收益的状态,这对于我们这样的新兴公司风险是很大的。”尽管会有被打上“只看到眼前利益”标签的可能,但对于郑勇来说,公司的生存仍然是排在首位的。


短视会影响公司的兴衰,但若将目光放得太远,也会影响公司的存亡。因此,华泰天宇能做的就是打好生存的基础,再一步步地通过技术和经验的积累,扩宽自己的业务领域。



无论是解决自动驾驶地图数据采集的信号受遮挡问题,还是让自动驾驶车能够在信号失锁的状态下依靠雷达继续导航。华泰天宇一直以来都在解决自动驾驶中遇到的实际难题,但却没有得到应得的重视。


究其根本,郑勇还是认为这是因为目前的自动驾驶仍然局限于理想状态下的试验状态,并没有真正到实际的行驶环境去发现问题、解决问题。但对于华泰天宇来说,他们只不过是在测绘上研发出新的技术手段,又恰好能适用于自动驾驶领域。郑勇相信,“一旦自动驾驶发展到了能够真正上路的那天,我们技术的重要性一定能为社会所知。”



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