千寻位置实现全链路完好性,攻克汽车导航定位领域安全难题

互联网2022-08-03

编者的话:“科技自立自强是国家强盛之基、安全之要。”2020 年 7 月 31 日,北斗三号卫星导航系统完成全球组网,意味着时空信息重大基础设施已经完全掌握在自己的手里。两年过去,北斗系统的应用构建了一条成熟的产业链,同样,唯有自主创新,才能把科技命脉掌握在自己的手中。

日前,千寻位置“六脉神剑”六大底层技术系列浮出水面,今天我们聚焦千寻位置如何创新性地将完好性概念引入自动驾驶领域,实现完好性风险低至10-7/小时的可信定位结果,相当于1000多年才能发生一次风险。

目前,千寻位置是国内唯一提供从卫星定位增强服务到用户接收端的全链路完好性服务的企业,具备完好性的时空智能服务会很快覆盖到国际高端车型。

(正文)手机导航出错时,老司机们可以随机应变,避免开错路。但是,当卫星导航定位数据出错时,智能汽车能像人类一样及时发现并自主判断,避免事故发生吗?

为了让智能汽车拥有像人类一样自主判断的能力,千寻位置率先提出完好性方案,实现完好性风险低至10-7/小时的可信定位结果,具备完好性的时空智能服务会很快覆盖到国际高端车型。

率先将完好性引入自动驾驶领域‍

完好性概念最初在航空领域提出,指当导航的定位误差超出系统事先设定的门限时,系统及时发现并通知用户的能力。简单来说,完好性就是判断导航系统给出来的信息,它的正确性是否可靠,并及时地给出警告,让用户避免使用这个错误的信息。

创新就是摸着石头过河,想知道河对岸到底有什么,需要不断地尝试和探索。2017年,千寻位置创新性地将其引入自动驾驶领域。当接到高端车企客户的完好性技术需求时,这项技术最终会走向何处,当时无人知晓。

“无人驾驶汽车的完好性是什么样的,无论是实现形式还是技术指标,当时都是空白的。我们与客户共创需求,不断研究,针对各项技术难点持续攻坚,逐渐才有了可行的方案和可交付的系统。”千寻位置首席科学家冯绍军说。

完好性风险低至10-7/小时,看上去是一个简单的数字,实现完好性却是一项复杂的系统工程,并不是依靠普通设备、单项技术或算法可以实现的。至今,千寻位置攻克了500多项技术指标,成为国内唯一提供从卫星定位增强服务到用户接收端的全链路完好性服务的企业。

历时五年磨练,千寻位置实现全链路完好性

在完好性的实践过程中,更多解决的是复杂系统工程的问题。如何规避增强站设备数据异常的问题,如何解决电离层活跃的问题?在终端应用中,如何面对城市的复杂环境?这样的问题非常得多。

千寻位置实现了从增强站、数据平台、算法、播发、到用户接收端的全链路完好性。在增强站层面,为了抵御无线电干扰的各种扰动,防止异常的观测数据进入服务系统和完好性监测系统,在市场上没有满足要求的基站设备的情况下,千寻位置启动“潜龙服务器”项目,研发了具有自主知识产权的基站设备和基站监测系统。

在提供厘米级定位的同时,千寻位置提供定位数据对应的完好性信息,对定位数据的准确性进行评估。在系统设计层面,千寻位置研发了面向完好性的参考站和监测站网型设计方法和算法,构建了安全、可信、实时的数据平台系统、云计算平台和互联网/卫星异构播发系统,同时研究了自主可控的密钥体制,为了确保数据和信息的安全可信。

在算法层面,分别针对卫星轨道和钟差、卫星相位偏差、广域电离层、区域电离层和区域对流层等导航位置服务数据进行完好性监测,将完好性信息通过播发系统传递给用户的过程中,保证信号传输过程中的完好性。

在用户接收端,针对智能驾驶汽车面对的城市复杂环境,从2017年起,千寻位置着力研究智能汽车广泛应用的卫星-惯性导航组合定位系统GNSS/INS的完好性算法核心技术,采用GNSS/INS紧组合算法融合卫星导航、低成本MEMS惯性导航、里程计等车载平台的多源测量信息,实现从GNSS接收机输出的原始观测值域以及导航位置域的多维度、冗余、高可靠完好性监测。

同时,千寻位置还能提供在隧道、高架等弱卫星导航信号以及干扰、欺骗等复杂电磁环境下的完好性,并且可以根据客户和场景需求,根据自动驾驶的不同安全等级做进一步的定制化优化。

如何验证千年一遇的风险也是业内难题。对此,千寻位置提出了解决方案,在具有扎实理论依据的基础上输出了相关验证方法,并在与德国车企的完好性合作项目中进行测试验证,完好性风险指标得到了他们的极大认同,测试报告也通过了验收。

在为自动驾驶汽车提供安全保障的过程中,除了技术指标的实现,在产品认证方面,千寻位置目前不仅有全球第一个通过功能安全认定的高精度定位服务,还有中国唯一通过安全认证的高精度终端。在质量水平方面,获得了中国唯一的“服务端+车端”软件车规级认证。

千寻位置拥有IEC61508、ISO26262及ASPICE能力3级认证

从航空到自动驾驶,完好性让无人驾驶汽车有了自主判断的能力。在未来,无人机可以依靠完好性避免低空事故,高速公路可以根据具有完好性服务的导航信息来精准收费……完好性可以为更多服务的可信度进行判断,成为未来数字无人世界的标配。

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