上汽：智能驾驶定位系统规模化应用技术

2024年5月22日，在2024第六届智能驾驶地图与定位大会上，上汽集团定位算法主管工程师邢丽博士认为，智能驾驶定位技术的发展趋势可以用9个字来概括：靠卫星、重视觉、轻惯导。卫星定位除了采用大家熟知的RTK服务外，还会使用到成本相对较低的RTD，以及采用星基增强技术、覆盖全球的PPP-RTK服务。

未来智驾定位将更加重视视觉，利用BEV模型构建实时局部地图，与底图匹配实现精确定位，并且视觉还能多功能复用。而在惯导方面则会降低依赖度，通过其它传感器辅助。随着“重感知，轻地图”方案的不断推广，在底层地图数据基础上建立自定义图层，成为一个主流发展趋势。 

邢丽 博士 | 上汽集团定位算法主管工程师

以下为演讲内容整理：

上汽集团研发总院介绍

上汽研发总院于2022年3月2日正式揭牌成立，虽为行业新生力量，但技术积累深厚。它融合了上汽集团五大信息技术中心、乘用车技术中心以及海外创新中心的优质资源，旨在构建全球创新中心。上汽研发总院肩负着五大汽车品牌——荣威、名爵、智己、飞凡及海外出口主要以名爵为主的研发任务，我们部门则专注于荣威和名爵两款车型的定位系统开发。

上汽研发总院的设立，旨在提升整车开发效率。面对新势力的竞争压力，老牌车企亟需提高开发效率，因此，我们希望通过整车与零部件的共创开发来实现资源整合，从而提升整体竞争力。 

图源：上汽

在支撑汽车新四化进程中，上汽研发总院致力于打造七大技术底座，涵盖三大整车技术底座和四大关键系统技术底座。这些技术将在5月22日至24日在上汽安亭总部举行的车展上展出。我们的整车技术底座包括混动、纯电、燃料电池及电气一体化，而关键系统则包括先进的动力总成、电池系统（如上汽独特的魔方电池）以及电驱动系统。

为了响应上汽研发总院对软件架构的需求，我们的目标是构建舱驾一体化的软件架构，以实现全栈式一体化的软件解决方案。我所在的智能驾驶中心部门，专注于智能驾驶技术的开发。该部门由六大系统组成：感知、规划、标定、数据分析与服务、地图与定位系统以及软硬件平台系统。我所在的地图定位系统是这六大系统中不可或缺的一部分。

智能驾驶定位系统应用需求及现状

接下来，我将从国家标准、市场需求和法律法规三个层面，阐述我们开发该定位系统的背景。首先，我们响应了工信部关于新能源汽车国家监管平台的要求，即每辆新能源汽车必须配备卫星定位和通讯模块。据统计，截至2023年11月底，已有超过1738万辆新能源汽车接入了定位系统，显示出定位系统在新能源汽车中的渗透率正持续提升。 

图源：上汽

其次，在法律法规方面，我们特别关注了欧盟提出的新法规需求。这一需求主要针对出口海外市场，尤其是上汽集团致力于拓展的海外市场。其中，ISA功能（智能速度辅助系统）将于2024年7月7日开始推广至所有在用车型和在售零件。这一系统与我们的定位系统紧密相连，因为它依赖于定位信息来获取道路限速信息，并通过视觉摄像头进行融合和判断，最终提供准确的车辆限速信息。这一法规的提出，反映了欧洲对超速事故高发问题的重视，也对我们出口国外的车辆提出了更高要求。为此，我们团队将在7月和8月前往欧洲捷克进行实际路测，以确保我们的定位系统能够满足这一新法规要求。目前，该定位系统已经集成在T-BOX中。

值得注意的是，不同自动驾驶等级对定位精度的需求亦有所不同，这正是我们定位系统研发的市场导向。再者，国家标准的坚实支撑为我们的研发指明了方向。目前，在卫星定位方面，我们主要依据国家标准，采用单北斗或北斗优先的配置，并据此选择新型产品进行开发。

鉴于市场需求和法律法规的指引，现今汽车上配备的定位系统零部件，主要表现为两种形态：一是T-BOX，即通讯控制器；二是智能驾驶控制器，应用于智能驾驶领域。

对于T-BOX而言，其主要功能是将信息融合至车载娱乐导航系统中，从而实现车载导航或满足ISA的功能需求，此为其一产品形态。另一种形态，则是我们在域控制器上集成定位模组，通过与高精地图、视觉多传感器融合，提供高精度定位信息，以供规划控制实现车辆的自动化操控。

例如，我们当前在名爵7上量产的智驾域控制器，其中标红的框架展示了我们团队自主研发的惯性卫星组合模组。该模组的发展路线经历了从P-BOX到更小型模组的转变，以满足整车厂对定位系统和定位模组更小型化、更高集成度的需求。此款定位芯片由国内华大北斗公司提供，支持北斗优先和单北斗配置。 

图源：上汽

上汽研发总院定位技术规模化应用

自2020年起，上汽研发总院开始了第一代产品的研发，即组合导航的最初产品形态——P-BOX，这是我们自主研发的成果。然而，由于这款P-BOX是一个独立的控制盒，无法与域控制器融合，因此存在无法进行多传感器融合和结合地图信息以实现更高精度定位的缺陷。为解决这些问题，我们在2022年推出了一款更小型化、集成度更高的第二代定位模组。 

图源：上汽

而第三代产品相较于第二代产品，其体积更小、性能更强。这一产品的发展历程，是我们经过大量整车道路测试后，针对定位系统在硬件、软件和算法层面存在的问题进行改进和优化的结果。

第一代产品，即P-BOX盒子，支持北斗三号双频定位模式，在RTK模式下，定位精度可达10厘米左右。该产品在荣威鲸车型上实现量产，尽管当时该车型销量未达到预期，导致公众对其熟悉程度有限，但该产品的技术特点仍值得关注。它集成了六轴MEMS IMU，并进行了全温度标定。由于未与车上里程计融合，我们引入了车辆运动学因素进行信息融合，以提升定位的可靠性和精度。

然而，该产品作为独立控制器，无法与域控制器结合，且成本较高（千元级别），不支持多传感器融合。针对这些不足，我们在第二代产品中进行了改进，将其小型化并集成到域控制器中，支持视觉、高精度地图和惯导卫星的综合融合。该产品已在名爵7车型上实现量产，并得到了客户的积极反馈。我们将继续关注客户反馈，持续优化产品性能。 

关于这款产品的模组，其特点主要体现在以下四个方面：

首先，模组的功耗低且体积小，尺寸大约为3cm×3cm，与一枚硬币相当。内置双频RTK引擎，与第一代产品相比，这款产品的定位更新频率更高，达到了5赫兹，旨在提升定位精度。从目前的测试情况来看，与1赫兹的定位更新频率相比，5赫兹确实展现出了更优越的定位性能。

其次，模组采用了阵列式MEMS IMU的布局。在攻读博士期间，我专注于这一领域的研究，并在上汽实现了相关技术的量产应用。其中，MEMS IMU阵列设计是我博士研究的一部分，现在我们已将软硬件结合，实现了优于2度每小时的稳定性和精度。

此外，该模组还是车规级MCU，支持硬件加密和国密算法。在与地图和视觉信息融合后，我们的产品在隧道和高架上都能实现稳定的定位。

关于定位系统未来的发展趋势，我们认为惯性卫星在定位组合导航系统中占据重要地位。然而，从整个智驾系统的测试情况来看，惯导集合四个传感器后的阵列精度和稳定性已相当高。但纯惯性模式下的性能仍有待提升。因此，未来我们对惯导的精度和性能需求可能会有所降低，而更加依赖卫星、重视觉信息。在卫星方面，我们将继续关注RTK模式以及出口海外的PPP-RTK服务。同时，从整车厂的角度出发，我们将根据不同车型的需求，采用不同的感知和地图方案，以提升智驾体验。

（以上内容来自上汽集团定位算法主管工程师邢丽于2024年5月22日2024第六届智能驾驶地图与定位大会发表的《智能驾驶定位系统规模化应用技术》主题演讲。）