车载惯导行业分析自动驾驶越来越近,惯导濒临爆发。

 admin   2024-05-09 10:07   19 人阅读  0 条评论

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1惯性导航高可靠自主导航系统


惯性导航不依赖外部信号的自主导航


惯性导航系统可以不依赖外部信号实现自主导航和定位。惯性导航基于牛顿力学定律。惯性测量装置用于测量载体的比力和角速度信息。结合给定的初始运动条件,通过整合来自全导航卫星系统等系统的信息来计算速度。具有相同实时位置和姿态参数的导航设备可以输出完整的六自由度数据。基于该技术的惯性导航装置可以通过安装在载体上实现导航定位,并且由于不向外界发射能量,不依赖于外部信号,因此具有较强的自主性。


GNSS+IMU是常见的组合导航方案,两种方案相辅相成,满足定位精度和稳定性的要求。GNSS在卫星信号好的情况下可以提供厘米级定位,但在卫星信号较弱的场景(例如地下车库),定位精度会大幅下降。IMU即使在复杂的工作环境或极端运动条件下也能进行精确定位,但存在误差累积的题。另外,GNSS的更新频率较低,不足以支持实时位置更新,而IMU的更新频率>100Hz,可以弥补GNSS实时性的不足。因此,IMU和GNSS的结合可以实现优势互补,显着提高定位系统的精度。


IMU的关键部件是加速度计和陀螺仪。从配置角度来看,IMU通常由惯性传感器、加速度计、陀螺仪和其他组件组成。通常,每个IMU设备包含三组陀螺仪和加速度计,每组都测量三个自由度的角加速度和线性加速度。陀螺仪用于确定运动物体的角速度并测量角度变化,而加速度计用于确定运动物体的线加速度并测量速度变化,惯性导航解决方案软件计算地理坐标系通过整合。运算、姿态矩阵计算等方法计算载体的速度、位置和姿态。


惯性导航技术最初主要用于军事目的,但目前在民用领域也迅速发展。惯性导航技术诞生于二战期间,德国成功研制出基于惯性技术的V-II火箭制导系统。随着惯性导航技术的普及,它正逐渐应用于导弹、飞机、卫星、潜艇、空间实验等工作环境复杂、数据要求全面的运载工具。惯性技术可以实现对运动物体的高动态综合测量,并根据测量结果对运动物体进行有效控制,可广泛应用于工业控制、测量、家电、石油、交通、通信、消费电子等行业。


MEMS惯性导航有望成为汽车领域的主流路径。


目前,车载领域惯导产品的主要形态是P-Box。主要电气架构包括IMU模块、电源、卫星接收器、收发器、天线等。IMU通常与GNSS配合,采用多传感器数据融合技术,实时提供高精度的载体位置、姿态、速度和传感器信息,实现在城市峡谷、隧道、桥梁等卫星信号质量较差的环境下连续运行等。地下车库高精度定位。


从产业链来看,惯导上游主要是陀螺仪、加速度计等传感器等各类元器件,中游主要是INS模块厂商和惯性组合导航系统集成商,下游主要是军工和工业领域。私营部门。


MEMS陀螺仪有望成为汽车领域的主流路线。从器件层面来看,陀螺仪可分为激光陀螺仪、光纤陀螺仪、MEMS陀螺仪和半谐振陀螺仪,加速度计主要是MEMS加速度计和石英柔性加速度计。激光陀螺仪具有高精度、高可靠性的特点,主要应用于武器装备等军事领域;光纤陀螺仪也具有高精度、高可靠性,主要应用于军事领域,因此采用MEMS陀螺仪其体积小、价格合适、性价比高、能够满足车规级要求,更容易在智能汽车、民用导航、控制领域和消费市场得到推广应用。民用惯性导航领域。


软件和算法能力对惯性导航精度有重大影响。


惯性导航算法对系统精度有重大影响。在相同的硬件环境下,算法卓越的标准是尽可能准确地对车辆进行建模,准确测量并及时纠正导航过程中的位置误差,并适应各种外部环境,特别是在卫星信号微弱的极端环境下。惯性导航系统中的算法包括GNSS和IMU子系统内的算法以及GNSS和IMU组合算法,所有这些都会影响定位精度。


1)IMU子系统内的算法主要是DR算法。这意味着了解前一时刻的导航状态,并根据传感器观测推断下一时刻的导航状态。DR算法由姿态调整和位置调整两部分组成。


2)GNSS子系统内的算法GNSS系统的单点定位精度为米级。实现厘米级定位精度需要采用RTK载波相位对比技术等改进技术。现实世界的要素环境和通信条件影响高精度定位算法,其精度依赖于长期积累实现算法迭代。


3)IMU与GNSS融合算法INS与GNSS的结合可分为松耦合和紧耦合。


a)松耦合使用RTK定位结果+IMU原始数据进行融合。该系统同时具有独立的GNSS和INU,各自解析载体方向和运动信息。将获得的结果导入到过滤器中以进行进一步计算。通过估计INS误差条件来提高导航精度。在隧道、地下车库等无卫星信号的场景中,松耦合与紧耦合相同,但在城市峡谷等有卫星信号但被遮挡的场景中,则没有定位效果。只有紧密的联系才好。


b)紧耦合使用RTK定位结果+GNSS原始数据+IMU原始数据。与松耦合相比,紧耦合不需要完整的GNSS结果,并且可以根据GNSS提供的部分数据计算INS误差,因此当GNSS受到一定干扰并且检测到的卫星数量小于4颗时,获得的INS误差错误是是一样的。计算出的信息仍然可以用作滤波器计算的基础。实现紧耦合的算法需要大量的计算量,厂商同时具备RTK定位算法和组合导航算法的研发能力。


2惯性导航有望成为超500亿空间自动驾驶的标配。


它具有诸多优势,有望成为L3级以上自动驾驶的标配。


自动驾驶定位的技术方法一般有以下三种


1、基于信号的定位是一种基于全卫星GNSS卫星信号的定位技术,主要有Wi-Fi、UWB等方式。


2.环境特征匹配基于视觉或激光雷达定位,将观察到的特征与数据库中的语义图或特征图进行匹配,以获得车辆的位置和姿态。


3惯性定位利用惯性传感器获取加速度和角速度信息,通过计算得到当前位置和方向的定位技术。


由于其自主性,惯性导航设备已成为自动驾驶高精度定位的重要组成部分。惯性导航具有不受雨、雪、电磁干扰等外界信息干扰,输出信息连续不间断的独特优势,可以向决策中心提供连续的车辆位置和姿态信息,实现自动驾驶。是位置确定系统中的重要元素。主要优点可概括如下


1IMU不依赖外部信号,定位稳定持续,即使在GNSS/5G/4G信号丢失后也能提供次优的定位精度。例如,如果车道识别模块出现故障,汽车可以根据错误发生前检测到的道路信息以及IMU对汽车轨迹的推断继续在车道上行驶。


2IMU可以验证GNSS定位的自一致性,并过滤和纠正自不一致的GNSS数据。例如,如果GNSS输出的汽车的绝对位置在短时间内发生显着变化,这意味着汽车的加速度很大,IMU判定汽车没有这个加速度。GNSS定位出错的题题是IMU必须取代绝对定位系统。


3IMU可与车辆轮速、方向盘转角等传感器信息结合,进一步提高定位精度。


由GNSS+IMU组成的组合导航系统有望成为L3级以上自动驾驶的主流定位解决方案。卫星定位、环境特征定位、惯性导航这三种定位方法各有优缺点,应相互补充,形成最完整的定位解决方案。惯性导航获取相对位移变量,GNSS获取车辆初始点信息。通过原始参考点+相对位移的方法联合实现准确且足够实时的位置更新。同时,在所有定位技术中,惯性导航是最容易与其他传感器提供的定位信息融合的学科,它作为定位信息融合的中心,更加深入地融合了视觉传感器、雷达、激光雷达和车身系统信息。决策层提供准确、可靠、连续的车辆位置和姿态信息。


以百度Apollo的多传感器融合定位系统解决方案为例,惯性导航系统处于定位模块的中心,集成了IMU、GNSS、激光雷达等定位信息,最终输出经过惯性解析和修正。自动驾驶导航系统需要6个自由度的高精度位置信息。


许多智能汽车原始设备制造商和自动驾驶技术公司都采用惯性导航作为其定位系统的一部分。自动驾驶的进步正在推动高精度定位技术在汽车领域的应用。GNSS+IMU系统的互补优势日益被认识,在车辆上的应用正在加速。小鹏汽车、蔚来汽车、知己汽车、艾安汽车、华为AITO等车企都在其量产车型上配备了惯性导航高精度定位装置。Waymo、Apollo、Momenta、小马智行等专注于L3-L4级的自动驾驶科技公司,也在其先进的自动驾驶解决方案中将惯性导航作为标准的自动驾驶硬件。


中国车载惯导未来空间超500亿韩元


目前,惯性导航技术主要应用于军事工业。据智研咨询测算,2019年中国惯导市场规模约为174亿元,较上年增长135%,其中军用惯导占比约82%。过去5年的复合年增长率约为13。从产品来看,目前惯导市场以激光惯导系统和光纤惯导系统为主,由于价格高、精度高、稳定性高,广泛应用于军工行业,占比约66%总数的。


车载惯导创造了私营部门的需求,中国车载惯导市场长期潜力超过500亿美元。目前一辆惯性导航自行车的价值约为1000至2000元。目前,L3及以上自动驾驶渗透率仍较低,但到2025年,中国L3及以上自动驾驶渗透率预计将达到26个国家。随着L3级及以上自动驾驶作为标准自动驾驶产品逐渐普及,车载惯性导航市场空间有望快速扩大。假设一辆自行车价值1500元/辆,L2以下车辆不使用,L3以上车辆安装一辆,预计2025年中国惯性导航市场规模将达到134亿元。假设L3级及以上自动驾驶渗透率达到100%,则中国惯性导航上游市场规模预计将达到570亿元。


上游原件主要是外资,国内厂商预计将发力中游应用。


惯导上游关键零部件仍由外资主导。目前,全领先的惯性导航公司包括霍尼韦尔、诺斯罗普格鲁曼、赛峰集团等。赛迪咨询数据显示,民用MEMS惯性导航领域的关键惯导传感器有博世、意法半导体、TDK、ADI等公司,合计份额占比超过80%。国内主要惯导传感器企业包括航天三十三研究院、航天电子、赛维电子、中国兵器工业导航控制技术研究院等军工企业,但其主要产品仍是高精度激光陀螺仪和光纤。军事领域使用的导航缩写是什么,主要以陀螺仪为主,民用领域涉及较少?指南标题。利用电子设备或其他方式保持控制台与飞机、舰船或导弹之间的信号联系,并通过手动或机械方式引导控制台飞行方向。现代多用途雷达导航、红外导航等


导航sw是什么意思?1Navigationsw是NavigationSoftware的缩写,其中sw代表软件。2导航软件是指用于导航功能的软件,可以安装在手机或其他设备上使用。它提供实时地图导航、路线规划、交通信息等功能,帮助用户准确找到目的地。3导航SW的意义在于方便人们的出行,节省时间和精力。它可以根据用户的需求和位置信息提供的驾驶路线,并提供导航指示,避免在路上迷路或浪费时间。同时,导航软件提供实时交通信息,帮助用户避开拥堵道路,选择更快的道路。4随着技术的进步,导航软件不断更新和完善,提供更加精准、智能的导航功能。它可以根据实时交通状况动态调整,以提供更准确的路线规划。同时,一些导航软件还提供了语音导航功能,以便用户在驾驶时可以更安全地使用导航功能。5总之,导航软件在现代生活中发挥着重要作用,其意义在于为人们提供准确、便捷的导航服务,帮助人们更加轻松地出行。


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