ADAS 和自动驾驶

汽车技术从辅助到自主的演变

想象一下，在没有方向盘的情况下驾驶汽车。启动自动驾驶系统后，您可以在不看路面的情况下行驶数公里。

你会怎么做？是欣赏美景、看书、看电影、玩电子游戏，还是放松地打个盹，在到达目的地前醒来？在不远的将来，这一切都将成为可能。

是的，乔治-杰特森（George Jetson）躺在汽车仪表板上不动声色地用双腿 "驾驶 "汽车的未来场景就在眼前。

ADAS 系统和自动驾驶汽车技术的创新正在推动完全自动驾驶汽车的未来。

什么是 ADAS？

高级驾驶辅助系统（ADAS）是一套旨在提高车辆行驶安全性的技术。配备 ADAS 系统的车辆利用精密的传感器、全球导航卫星系统、摄像头和雷达，监控汽车在道路上的位置、速度和周围环境，以发现潜在的危险。

这些技术相互配合，不断收集有关车辆环境的定位和安全数据。ADAS 系统对收集到的数据进行实时分析，以了解道路上发生的情况。

ADAS 系统有五个自动驾驶级别，基于车辆能够独立运行而不受人为干预的程度。从 0 级（无自动化）到 5 级（车辆完全自主，无需人工干预）。每一级都代表着车辆的自主性和处理驾驶任务的能力在不断提高。

根据车辆的自动驾驶级别，ADAS 功能在 L2/L2+ 级之前可以接管驾驶员的控制，但仍由驾驶员负责，或者从 L3 到 L5 级完全自动运行。常见的 ADAS/AD 功能包括自适应巡航控制、自动紧急制动、车道偏离警告和车道保持辅助、盲点监测和泊车辅助。

可靠的全球导航卫星系统对自动驾驶至关重要

全球导航卫星系统（GNSS）技术是 ADAS 和自动驾驶的基石，因为它是唯一能够实现绝对精确定位、导航和计时的技术。

通过利用来自多个卫星星座的信号，GNSS 接收器可以精确计算车辆的位置，即使在充满挑战的城市环境或恶劣的天气条件下也是如此。

接收到的信号经过复杂的算法处理，能够将接收到的信息与来自惯性测量单元（IMU）和增强服务的信号融合在一起，从而输出准确的绝对位置，该位置能够抵御卫星能见度低（密集的城市环境）或信号丢失（例如，经过天空看不见的桥梁或隧道时）的影响。

惯性测量单元（IMU）由加速度计和陀螺仪组成，用于测量车辆的线性和角度运动。通过整合一段时间内的加速度和旋转率数据，惯性测量单元可持续估算位置、速度和方向。虽然 IMU 对于补偿临时卫星信号丢失的短期定位很有价值，但如果没有外部参考更新，IMU 的精度可能会随时间漂移。

全球导航卫星系统增强系统（如 PPP- RTK）通过由足够稀疏的地面站组成的网络，能够计算定位修正（包括卫星轨道和时钟修正、大气延迟和电离层修正），将精度实时提高到分米级。

根据 ADAS 的级别，车辆需要确定其与环境和道路拓扑结构的位置。这对于决定在各种情况下的正确操作至关重要。

通常情况下，定位功能依赖于多种输入（摄像头、雷达、HD-MAP、IMU、GNSS 和其他技术）。然而，全球导航卫星系统是唯一能提供分米级精度绝对定位的传感器。在其他传感器可能受到影响的情况下，它也能发挥作用。

通过利用全球导航卫星系统的功能，自动驾驶系统可以创建地理围栏，以启用特定功能和/或提高定位精度和可用性，甚至在传统传感器可能失效的挑战性环境中扩展操作能力。

自动驾驶辅助系统和自动驾驶的地理围栏

地理围栏是自动驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶系统的重要组成部分，它可以创建虚拟边界，如特定道路或车道，在这些地方可以安全地实现自动驾驶。GNSS 技术是地理围栏的基础，因为它能提供准确的车辆位置数据。车载 GNSS 接收器可持续接收卫星信号，并确定车辆的位置坐标（纬度和经度）。然后利用这些坐标来验证特定自动驾驶功能是否可以安全启用（例如，自动交通堵塞功能可能只能在没有交叉路口的高速公路路段启用）。

全球导航卫星系统对 ADAS/AD 定位的重要性

可靠的定位精度对 ADAS 和自动驾驶汽车的重要性怎么强调都不为过。全球导航卫星系统能够在广阔的区域和不同的地形上提供准确的定位信息，因此对提高自动驾驶中的定位能力至关重要。与传统传感器不同，全球导航卫星系统的运行不受当地基础设施的影响，即使在地标有限的城市或农村地区等具有挑战性的环境中，也能提供连续的定位数据。这种可靠性和全面的覆盖范围使自动驾驶汽车能够保持精确定位，这对动态驾驶场景中的安全导航和决策至关重要。

ADAS/AD 中安全定位的重要性

一旦车辆依靠其当前位置进行自动驾驶，就必须做出安全决策。这些决策会引发可信度/完整性问题，由于人命关天，必须认真加以解决。

这就需要一个完整性概念，其定义为 "对定位系统所提供信息的正确性的信任度"。完整性的潜在风险可分为车辆硬件和软件故障、环境因素和无意误用。在汽车领域，使用不安全信息的风险应保证低至每次驾驶 ^10-7和 ¹⁰-6（一次驾驶等于一小时）。

安全和高集成度的全球导航卫星系统可确保车辆定位数据的可信度和精确度，降低事故风险，提高整体系统可靠性，这对乘客、行人和其他道路使用者的安全至关重要。

这对于车辆做出机动决策的高度自动化而言至关重要。

汽车标准的引入涵盖了各种方法，以最大限度地降低与硬件、系统开发故障（ISO26262）或系统中电气和/或电子（E/E）元件因环境条件等原因造成的性能缺陷（ISO21448）相关的风险。

u-blox 在 ADAS 领域的产品

u-blox 的产品组合范围广泛，可适应多种 OEM E/E 架构设计。

它们还可集成到不同的 DCU（ADAS、信息娱乐和车载信息服务）或 ECU 中，以实现定位/定位功能。定位解决方案包括带有 GNSS 接收机的硬件组件、软件组件（包括惯性推算 (DR)、RTK 算法、云端支持）以及在需要时实现分米级精度的校正服务。

ADAS级别不同，要求也不同。因此，适应需求水平并使用车辆定位信息意味着提供一系列解决方案。其中包括亚米级精度的多波段解决方案、带 SSR/OSR 校正服务的高精度多波段解决方案，以及符合 ISO 26262 和 21448 标准的预认证安全解决方案。

为什么选择 u-blox？

我们在汽车市场拥有超过 25 年的经验，在高精度定位解决方案的工程设计方面有着良好的记录。我们的产品覆盖了 60% 以上的（相当大的）市场。

u-blox 在高精度定位领域无与伦比的专业技术和对功能安全标准的承诺，使我们成为 ADAS 和自动驾驶解决方案的首要合作伙伴。

我们对功能安全的承诺确保我们的产品符合最严格的安全要求，使我们的客户在应对 ADAS 和自动驾驶开发的挑战时高枕无忧。

u-blox 为未来的免提驾驶体验提供技术。作为无线和嵌入式定位技术的主要供应商，我们帮助汽车原始设备制造商节省资源，加快产品上市速度。