蘑菇說：日常駕駛中，每當(dāng)開進(jìn)地庫、隧道、山區(qū)，最頭疼的事就是信號沒了。自動駕駛汽車進(jìn)隧道會丟信號嗎？怎么解決信號丟失問題？本期蘑菇說為你解答。

城市中的高樓大廈、綠樹成蔭的道路、隧道、地下通道和橋梁……它們有一個共同點：GPS信號弱。在這些場景中，高樓會導(dǎo)致無線電波從周圍環(huán)境反射形成多條信號路徑，干擾衛(wèi)星信號，地面阻隔會帶來信號衰減。

在無法獲得衛(wèi)星提供的定位與導(dǎo)航信息時，手機(jī)會失聯(lián)，自動駕駛汽車的情況會更糟糕：偏離軌道，直接帶來安全隱患。

接下來就是INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，簡稱“慣導(dǎo)”）出場的時候。相較于GPS依賴于與3顆以上的衛(wèi)星信號連接，慣導(dǎo)是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。

慣導(dǎo)的歷史最早可追溯到1940年代調(diào)整飛行中火箭方位角的嘗試。它的原型包括一臺模擬計算機(jī)、一個加速度計和兩個陀螺儀。

加速度計用于測算車輛帶方向的位移，也就是行程。牛頓第二定律告訴我們加速度=速度/時間。由此，行程與時間的關(guān)系也顯而易見：速度=行程/時間。這就將加速度與行程聯(lián)系在一起了。

行程和速度通常不能直接通過儀器測量獲得，但加速度可以通過加速度計測量。只要有瞬時加速度，就能知道每時每刻的行程了。

但現(xiàn)實世界是三維立體的，加速度無法判斷車輛的空間姿態(tài)。所以還需要一個測量角度加速度的傳感器——陀螺儀。陀螺儀形成一個導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計的測量軸穩(wěn)定在坐標(biāo)系中，并且測量載體的角速度，得出運動朝向。

不需要任何外部信號的慣導(dǎo)系統(tǒng)是自動駕駛汽車定位的最后一道安全防線。不過，即使靠慣導(dǎo)填上高樓、隧道衛(wèi)星信號丟失的坑，自動駕駛的GPS定位還有一個歷史遺留問題：精確度不夠。

GPS定位的原理是測量衛(wèi)星到車載天線的距離，綜合多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)算出接收車輛位置。萬里高空的信號傳輸天然存在時差。在開闊的天空條件下，手機(jī)GPS信號精度能精確到2米左右。但自動駕駛對定位精度的要求是厘米級的。

這時就輪到地面上的衛(wèi)星定位系統(tǒng)——RTK高精度定位發(fā)揮作用。RTK利用地面基準(zhǔn)站與流動站之間的觀測誤差，實時校正地表接收衛(wèi)星信號的天然時差。

目前大部分自動駕駛定位方案都采用GPS+RTK+INS，三者互為冗余。這時更大的挑戰(zhàn)變成了讓高精定位模塊低成本、大規(guī)模部署。一座RTK地面基站通常只能覆蓋周邊10-20公里，這也意味著高精定位要伴隨自動駕駛方案落地逐步完善。

INS與RTK在過去大多用于專業(yè)測繪或軍事領(lǐng)域。能夠在GPS丟失后10秒內(nèi)提供車道級定位的慣導(dǎo)價格普遍在數(shù)十萬，成為除激光雷達(dá)之外自動駕駛汽車的另一個成本瓶頸。

一些自動駕駛公司對關(guān)鍵定位部件的研發(fā)已經(jīng)取得突破。蘑菇車聯(lián)自研的RTK高精定位基站采用高性能板卡和高精度陀螺儀，將厘米級高精定位的行業(yè)平均成本壓縮50%。這將幫助它在一些落地城市快速投入運營。

伴隨著整個自動駕駛系統(tǒng)向高安全、高集成、大批量部署的方向發(fā)展，自動駕駛的高精定位系統(tǒng)也將在實踐中扮演好一座“行走的信號塔”的角色。

編輯：jq