在自动驾驶方案中,摄像头、激光雷达等提供相对定位的传感器常被关注,而提供绝对位置和时间基准的卫星定位传感器虽然重要,却鲜少被提及。2023年2月,特斯拉HW4.0落地,因其在卫星定位传感器使用方式上的大幅升级,使得卫星定位传感器受到关注。
在HW4.0之前,特斯拉曾于2019年在其HW3.0自动驾驶方案中搭载卫星定位传感器。
HW3.0
图中展示了HW3.0上使用的u-blox GNSS L1单频卫星定位传感器方案。该方案的定位精度在2m左右,且经常会因为GNSS L1频点受到干扰而无法定位。
HW4.0及其GPS三频天线接口
与HW3.0相比,本次HW4.0做了较大升级,天线接口和GNSS芯片组位置基本保持不变,但芯片组封装尺寸比HW3.0上使用的16x12mm尺寸增大了不少,形状也从近似正方形变为近乎于1:2的长方形。值得注意的是,GPS天线接口侧显著标识了“GPS Triple-band”字样,说明HW4.0选用了性能和可靠性更强的GPS三频方案。
卫星频点图
GPS三频是指GPS L1、L2和L5三个频点。如上图,通常将BDS、GLONASS、Galileo等系统的频点一起做如下划分:
与码率较低的L1单频相比,GNSS三频或四频方案能够提供更多的卫星信号并保证其连续性,有利于GNSS测量过程中的电离层延迟误差改正、周跳探测和整周模糊度的处理,大大提高了定位和授时的精度。同时,三频或四频方案具备更多频点冗余,可支持更多种信号完好性的检测方式,具备更强的抗干扰能力和多路径抑制能力,进一步保证了结果的可靠性和安全性。
马斯克评价HW4.0:“HW4.0超越HW3.0,如果上一代比人类安全200%或300%,那么HW4.0可能比人类安全500%或600%”。本次HW4.0全新升级,将开启自动驾驶GNSS三频甚至四频技术应用的新趋势,显著提升自动驾驶系统方案的性能、安全性和可靠性。