立得空间黄维：定位定姿系统在自动驾驶中的应用

2月20-21日，2019全球第二届自动驾驶论坛在武汉举办，本次论坛以“智能驾驶 改变未来”为主题。立得空间移动测量事业部总经理黄维发表了主题演讲，演讲内容如下：

各位同仁，各位领导专家，大家下午好。我是立得空间移动测量事业部的黄维。今天我跟大家分享的题目是自动定位定姿系统在自动驾驶中的应用。我的汇报主要是从以下三个方面，一是公司的一个介绍，第二是定位定姿系统介绍。第三是自动驾驶及相关行业应用。

首先我想介绍一下立得空间，为什么要介绍立得空间是这样的，在做可能在自动驾驶行业，很多知名的企业立得在自动驾驶并不出名，但是立得在自动驾驶里面最懂测绘了，我觉得可以这么理解，但是在测绘圈里面立得是搞自动驾驶也是最专业的。

首先立得成立的背景是成立于1999年，已经将近一个20年的企业了。是武汉大学一个很小的一个国家重点实验室里面起来的，当时两院院士李德仁，是我们一个首席科学家，带着一个团队，当时只有五个人的，经过了十几年的发展，已经现在员工有500多人，但是在我们高速扩张的时候，可能800多人，现在人员稍微减少了点调整，我们这里面有一个标签，立得空间是中国移动测量的一个发明人，然后再就是一个实景三维行业的一个领军企业，还有一个19年行业丰富经验以及600多个城市的一个成功的案例。

看一下这些证书，然后一些资质是这样的，这里面有一个核心的甲级导航电子资质，前面有领导专家就说了，这个资质也很难拿到，现在也不会超过有16家。立得是很早，在2007年就拿到了证书，这个证书对公司那些人员资质，包括一些设备仪器这些东西都是有很严格的一个规定，所以说很难拿到，而且立得之前是跟国防这块包括以前的总参测绘局等等关系非常好，所以说能够顺利的拿下来，而且这证明了以后，我们在高精度地图行业的生产这块会得到这些公司测绘局的一些照顾，说实话。然后这个证书是我们的一个移动测量设备，在研制出来之后就获得了国家科技进步奖，拿到两个。

立得空间是在美丽的汤逊湖畔，现在有两栋楼，然后这是里面我们的所有的惯性导航设备，加上我们的移动测量系统，都是在这里面进行生产批量，然后研发。也欢迎各位有时间的话可以去我们汤逊湖畔吃吃鱼丸，参观一下公司。这张图就是立得空间的一个发展的一个历程表。99年成立到2004年之间，立得空间相当于是在民营企业中一直投入研发，没有任何产出的，在2004年把移动测量系统研发出来之后，快速的获得了国家科技部的奖项，在04年到07年立得一直跟军方提供这种服务这种地图快速的修车，画地图的。然后07年我们也是获得了甲级测绘资质，然后颁布了第一个行业标准，2011年第一台高精度定位地址系统也诞生了，包括现在的地图生产线的拓宽，我们小的机器人也是正式下线了，现在的无人植保机，自动巡检机器人，物流基层这一块我们也有相应的订单了。

无人驾驶发展可能前面很多专家都已经汇报了，我就不再赘述了。这里面讲一下无人自动驾驶移动测量这里面一个移动测量，可以看到这边一个很好的照片是1989年的第一代移动测量产品是还欧洲大学的，他们是第一个发明的整个世界上第一个发明的移动测量系统。在第十届国际移动测量大会上，这里面的一个专家叫查尔斯托特的教授就获得了一个国际移动测量大会颁发的终身成就奖，大会一共颁发了两个奖教授，还有一个就是给我们李院士，就是两个之间的一个。

这种也是第一代移动测量技术，它移动测量技术的话就很简单，在车顶上装有一些事视频探头，GPS天线，这种的话都是利用摄影测量前方，原理就是两个同名点绘制地图，立得第一代产品我也见到过，有两个CD相机，而且原始的一个叫第二的航位推算装置，然后做一些测量。第二代，就是激光传感器，包括里面的全景相机都出来了，以前的视野范围有限，我们研究第二产品也是耗时最长了，我们测试了非常多的传感器，激光图我们从最早的思科，戴尔，后面国产的我们也是测试得非常多，我们有非常多的测试报告都在里面，包括我们的全景相机，我们积累了很多的经验，这块也是个快速的发展，期间其中也有很多移动测量的写也是慢慢的就起来了，组装团队。

第三个阶段是人工智能和大数据这块就快速的发展了。前面可以看到很多，包括我们的移动测量设备采集完的数据之后，快速的进行点云的资源，动画的分类，包括底下的道路的边线中心线这块的快速的提取，以前我记得在公司里面一个熟练的作业员一天平均就生产标准化的高精度地图，一天可能就采集个一两公里，生产一两公里，现在经过了这么多年的迭代更新，包括同行之间，包括武大这些给我们提供的一些技术支持以后，生产的效率已经翻了很多倍了。

国外的一些产品，就像谷歌的他们也是这方面的一些先驱，但它的价格都挺贵的。立得在这一块也是做了已经非常成熟了，移动测量系统已经做了将近20年了。移动测量系统的数据怎么样把它应用起来，是一个很重要的一点，一些集成厂商搞几个相机雷达，集成以后就有掌握在移动测量技术，并不是这样的，真正为客户怎么样应用起来，跟规划局国土局提供什么样的服务？我们当年在城市管理基于移动测量的实际城市管理，我们做了600多个城市，可以说市场占有率一度占到90%以上，但现在地级市早就做完了，甚至县级市现在都快做完了，这块网上有人说这是一个夕阳产业了，所以说很多企业在寻求转型，都开始寻求那种风口，在风口上猪都可以飞起来，所以说立得空间又开始慢慢转型了，因为测绘行业确实过得很艰难，这是每个测绘人员都开始慢慢的公司寻求转型。

我可以看一下每一台自动驾驶车都是一个移动测量车，可以看到这里面两个。一个自动驾驶车上面的所有的传感器，包括激光测距仪，车载类，加上摄像头，你可以都可以在移动测量设备上发现对应的全景相机，但是还是有区别，右边移动测量系统贵，我们最贵的时候给卖了一台800多万，所以说如何把成本把里面的核心价格降低下来，也是我们的一个很重要的责任。我们立得并不是心血来潮，突然从测绘圈一下转到自动驾驶圈。这是有很多的技术积累的，首先是惯性导航惯导这块，我们可以说是惯性导航设备的国家队，我们在2012年国家重大仪器专项，国家给的几千万的一个是支持，立得是一个牵头单位，其中武汉大学长，地震局等等是我们的一个应用单位，我们把这个产品做出来一个小型高精度产品，这个项目已经顺利地经过了验收，而且产生了非常多的经济效益，重大仪器专项。

第二是一个高精度地图。高精地图前面也讲了，高精地图在自动驾驶的作用是不言而喻的。我刚刚从家里到这边会场来的时候有一个简单的例子，传感器的视野范围，包括雷达，他一般可能只有几十米，甚至视觉相机遇到一些下雨像碰到了武汉一个满月的一天，传感器可能不太好使了，我刚才从来导航过来，之后看到地面有一滩水，我就把自己想成一个车载一个行车电影，一个传感器，但是我真的没有判断水下是个坑，我一脚踩下去了，都湿了。因为如果高精度地图上能把信息给它标注出来，类似以后就不会出现这种问题了，这个可以提前预判。立得是有可以看，如果有时间去我们厂房看的话，我们有大概有50台的移动测量设备在我们厂房停着，这些设备都可以采集全国的高精度地图。然后我们有移动国内唯一的一个移动测量实验室，投入了几千万，做了一个，然后再就是我们有强大的数据生产团队，我们这个团队该有300多人在数据生产，包括芜湖那边有一个厂区，再就是我们的软件也迭代升级的很多，右边是我们的导航电子地图，包括高精度地图，这些图片。这是一些数据，我们现在是有全国33个省级的一个行政区划。包括580万公里的道路数据，大数据有60多万公里。然后门子数据POI数据我们也非常的多，当年我们跟百度他们采集的整个90多个城市的街景数据我们也有，包括我们自己做了600多个城市项目，这些数据都可以成为一个很好的历史影像库。

我们也在深度学习方面，因为刚开始做图像处理，深度学习都是用我们自己数据自己做研发，把标牌标志标护栏，这些都自动提取出来，这种我们有很多的积累，然后我们在图像处理方面，我们还给嫦娥4号5号卫星登月，第一个图就是我们原始的卫星影像，后面的话通过我们的图像处理技术把它变更清晰化了，甚至我们绘制了月球表面的地形图，提供了辅助。嫦娥5号，我们是通过图像的技术，机器攫取地面的土壤作样本的，是我们在里面参与过的。

现在车联网平台这块我们也是一直要做的事，但是这些东西是要跟那些主机车要全力合作的，我们有个平台叫我秀中国，这个平台上是由全国的导航电子地图数据，大家可以去上网看一下，这个平台上我们有几百万辆车子在上面接入进来了，就是实时的轨迹，他们的行车状态是否偏离既定的轨迹，然后它的油耗什么东西的，我们再一些出租车司机，冷链车，物流车，这些东西都通过它进行管理起来，一些私营业主。

这张图是我们针对各个行业的一些应用专题，比如我们刚才说的城管，我们把这个部件城管关注的都是井盖，路灯，雨水，蓖子，贡水，篦子这些东西，我们本来是全部撤回出来了，放在我们的和我们的二维图进行叠加，然后公路比较关注的标志标线标牌护栏，然后旅游关注的人员景点，然后公安行业关注网吧卡口这些东西，这些数据我们是很宝贵的，因为这些数据都是非常高的精度的，有的可以达到十厘米的精度的，我们现在在我们的高精地图上也可以想把这些数据给应用起来，就是作为控制点，我们在跟湖北局测绘局合作了，当时他们有一些精准扶贫的这些项目，他们国情普查的各种数据，村村通，里面有些都有哪些很详细的信息，我们把这套数据全部融合到二维地图上，共同进行一个决策，然后这是非常精准的一些数据，我们之前做这一块也有基础数据，但是我们是可以面向企业定制化的数据。

根据跑了一车子进行一些位置区域大数据平台的展示，然后后面肯定会涉及到众包。第二张纸定位定姿系统，它是最早的时候是国外，我们在研究移动测量系统的时候，就是卡在惯导上面，想从国外进口，但是这个东西可以用于导弹制导，高精度的，他们根本就不会对外卖给你，这块我们就克服了重重困难研制出来的这套设备，首先GPS如果是用在自动驾驶车上，他因为会遇到很多场景，有时候楼房高进入了桥梁隧道涵洞，这个时候它就可能信号发生了严重偏移，对自动驾驶说是非常不安全的，或者单纯的说用惯性导航系统，这个是有累积误差的。因为它是一个纯物理的一个惯性推算，他如果是时间久的话，误差也很大，所以说把这两个东西结合在一起，非常完美，输出一个很定位，定制一个高精度的结果。

这个图是网上下来的，应该很熟悉，人类驾驶员和自动驾驶把从而既可以比成眼睛，耳朵，然后高精地图，看做是人的对笔记进行道路决策，然后人的思考判断就代表方向盘，控制刹车等等。这个图可以看一下，这就是几种不同的光纤陀螺仪，前面是机械之策的机械陀螺，然后黄色的是光纤陀螺，粉色的是激光陀螺，可以看到画圈圈的地方是自动驾驶，能够满足他的需求的，他是1.5到15度，我们现在但是光纤陀螺它价格比较高昂，我们把它结合了，因为定位定姿系统，这块车子自动在路上开的话，它是对航向是非常敏感的，因为车子基本上是平的姿态的话，所以说我们采用了这种混合的设计，而且混合设计有什么好处？习大大，当年来武汉的话，早上据说吃了面，中午喝的是东湖之光，下午去了烽火通信。烽火通信，他搞光纤的这块的话，在才上下游的配套光纤的提供上面，可以纯自主的一个配套，所以说国产的光器件起到了一个强大的作用，有一个经济效益是非常明显的。这里面各种各样的型号，有光纤的，激光的，我们现在产品型号大概有已经34种。这里面很多是卖给那种航飞的研究所，车库，然后那些飞行的机构，然后也军事单位，但是我们经过我们自己的测量，我们有一些跟那些国外的最先进的610的一款对比就是经过第三方权威机构认证过的，精度已经是达到姿态精度是2‰，这种都是经得起试验的，价格比它们要便宜很多。

这一款我们针对车厂生产的一款车规级的定位定姿系统，这里面看一下都是他的一些产品的特点。这款产品的诞生，它也经过了一代好长时间的研发。首先它刚开始的时候是给我们提供了这种需求，就是要做一个满足它的性能和功能指标的称为A样，可以看一下A样，它的尺寸是非常比B样是一样是大很多的，重量也大很多。这种是没有考虑这些体积，重量，它就是满足性能，我们把它A样已经相当于做出来之后，这种要小很多，然后同时把板卡放在里面去了，所有的东西集成在一起，B样和C样是车厂使用比较多了。

这是我们跟某些车厂集团的第一阶段的测试，就是测试A样，结果可以看到绿色的信号非常好的时候，GPS，看一下轨迹，然后中间紫色到粉色是地下车库了，这一块的话可以看到我跟地图是非常吻合的，就满足车厂的需求的。第二测试主要也是各种各样的测试场景，高速、半封闭道路规划路线。

第三阶段的测试也是根据这种各种各样的复杂路况测试的精度。我们是取的是最大误差，最大误差是1.5米，如果是从统计学的角度来说，肯定是远远小于1.5米的，这是车厂给我们提的是3.5米的定位，误差3.75米的定位误差，完全满足他们的要求的。所以说2018年到至今他经历了几代，首先是尺寸下调了，重量下调了，接口以前的232口又变成can口，然后算法也经过了很多代的迭代升级，所以说车厂可以罐罐倒在外面，我们的立得空间展台上有样机，就是个模型，大小尺寸可以去感受。说一下，而且后面有需要的车厂进行测试，我们也可以提供测试服务。

第三阶段测试底下的除了黑线是我们的行驶的轨迹，完全没有GPS信号在地下车库，可以看到跟地图还是匹配得非常完好，然后顺利的出乎了，完成了一个智能驾驶，自动泊车的一个。我们知道工艺底下是我们的一些参观的厂房，一些测试厂就是说比较有完善的生产和测试流程，也通过了很多认证，我们之前跟国防做的这一块都是符合国情标准，所以说这个东西很严格，每个产品的测试都要在内部进行各种各样高低温，包括后面经过几百公里的路测之后才能出厂的，现在我们移动测量设备相当于在全国也卖了大概一百多套。

一些应用，应用首先是高精度地图的采集，这是我们跟城市大脑做的一些高精度地图，它是我们采集200多公里的高精度地图，跟联合国的一些地理信息大会上进行的展示。第二个是武汉市的车道的地图采集，这是跟一些共享单车这种合作的，因为一些共享单车电动车进行违章乱停，例行违章创新，进行区域例行，我们通过这套地图数据，然后精度是非常高的，是车道级的，然后可以进行判断他们这种对他们的信用积分，你这个人就是违法犯罪或者是违反规则太多都可以查出来，下次就不能骑了。

这是兰州新区的一个智慧城市项目，相当于在高精度人口法人做成一个领导驾驶舱，通过看驾驶舱就可以整个城市的运行状况，交通状况。这是珠海的，我们把所有的公安关注的一些卡口，包括网吧，这里面有什么犯罪分子，我们当时他的位置，然后他可能跟哪些人联系，都建立了这种拓扑关系，甚至他们联系人的住址，他都可以通过智慧地图的形式给他展现出来，这也是高精度地图的一些应用。

这是一个自主导航机器人，可以看到外面我们是一个自主导航机器人。机器人看起来比较外观比较简陋，但是他算法还是非常强悍的，因为我们是个样机，没有把它封装起来，这块的话它可以实现功能的。它可以实现2D3D的一个导航建图，它可以自主的进行定位避障，路径规划，探路，甚至可以自动充电。这一段我们是提供算法的。首先把场景地图采集完以后，通过这些特征匹配就可以实现你定位路径规划导航，现在很多厂商我们之前去了，有比如一些咨询线公司，它们搞这种巡线机器人还是采用二维导航，二级导航就是一个单线激光，它只有在一个高度上进行特征匹配，我们有一个园区，数目稍微长一点，算法也有失灵的，裁减一点也会失灵，它是一个二维的，现在一个层次的，或者是有时候二维的上坡它会少了，上坡的时候把坡当成一个障碍物，这个时候就不敢上去了。像我们三维的扫描斯拉姆算法就需要这些优势。

之前的变电站辐射这些东西很大，加上一些传感器之后，24小时不断的在电场巡逻，它里面装一些红外的探测器，包括视频探头，他发现的这些仪器拍到仪器的工作状态，甚至你有火灾或者什么样的，他很快把这些数据传到指挥中心，监测中心来进行管理。我们是跟物流园区做的一些物流机器人，就是说以前的物流机器人，他们可能地上铺很长的词条，甚至二维码这些，只要他们一动了一点像改变一下风格装修或者移动互联网一下长物体，它马上重新要进行词条的铺设，成本是非常大的，现在就用我们这套算法跟他们很快把那个图扫一遍，以后无论你怎么改变，我再重扫一遍。外面有个当兵的一个背包设备，背包设备是可以跟机器人搭载使用的，首先背着比如车子进不去的地方，它可以快速的把地图踩到以后，就可以实现这些功能了，是通用的。

安保机器人，现在一个保安一年最便宜的5万的，一个园区，一个高档物业需要这种东西来提升它的逼格，然后他可以一个机器人，它可以几个人共24小时不断的巡逻，也可以有震慑能力，它可以实时的把这些视频探头，然后数据回传，甚至到时候可以加一些人脸识别的技术放进去。小区的业主就欢迎你光临回家，不是小区的业主，就提醒遵守小区的一些规则，这个东西我们有订单了。这个是车厂的项目，预先把地图采集以后，比如碰到了什么紧急情况下没有GPS信号的话，它可以实现全方位的导航，全方位的避让，右边国防用的一些东西。这个时候我们做了一个自贸机的项目，就是说以前的自贸机器人有个仓位做上面去喷洒农药，农药对人有很大坏处的，驾驶员呆久了会中毒情况下，我们就把他变成一个全自动的喷浪喷农药喷水，实现的路径规划，这个东西我们也有成型的产品。这是我们基于我秀中国一个制作的一个轨迹，就是通过大数据轨迹的一些技术，我们现在已经也在做这方面的应用。

这是立得参与一些黑龙江那边的一个无人挑战赛，这可能大家没见到我们公司的名字。但是我们是以定位定制设备惯导是提供给合作商他们一起参与的，而且获得很好的名次。这个是有资料可查的，这里面然后再无人把车我们都是给他们提供这种惯性导航设备的。我们立得空间，这是一个整个车场的一个图，涵盖了从感知层到定位地图的角色，车联网控制，我们框颜色的是我们想发展大力发展的一方面。高精地图，深度学习，包括车联网。我们期待在高精度地图，无人驾驶还有时空大数据的跟各个同行或者是车场进行合作，上面是我的微信和电话，有需要沟通联系的，我们可以加大沟通，提供测试环境或者是技术交流都可以。感谢各位专家聆听。

敬请关注盖世汽车“2019全球第二届自动驾驶论坛”直播专题

PC：http://auto.gasgoo.com/NewsTopic/173.html

移动：https://m.gasgoo.com/news/Topic/173

提示：本文为现场速记，未经专家审核，请勿转载！