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在智能駕駛迅猛發(fā)展的最初幾年里，我們往往可以見到車輛上高聳的激光雷達(dá)和白色的天線。
白色的天線，是組合定位系統(tǒng)的一部分，即 RTK 天線。
有的車型裝備有一根用于高精度定位；有的車型安裝兩根，如福特，可以實(shí)現(xiàn)定位+定向；更有甚者如 Cruise，安裝了更多，那就實(shí)現(xiàn)了定位+定向+定姿。
2018 年之前，行業(yè)以外的人士對(duì) RTK 知之甚少，很多人都不相信通過 GNSS 可以做到厘米級(jí)定位。
實(shí)際上，90% 的的智能駕駛初創(chuàng)公司都使用了此技術(shù)，而且該技術(shù)的供應(yīng)商基本上就是同一家公司：位于加拿大卡爾加里的 NovAtel（諾瓦泰）。
然而，沒有公司會(huì)主動(dòng)提及他們對(duì)RTK的使用，原因是RTK+IMU的組合實(shí)在是太貴了。
諾瓦泰的 RTK+IMU 組合導(dǎo)航系統(tǒng)，即使是最低端的型號(hào)，價(jià)格也在 20 萬 人民幣左右。
同時(shí)，這波智能駕駛浪潮的始作俑者，大名鼎鼎的Mobileye和特斯拉都是靠視覺起家的。如果過多的宣傳 RTK，會(huì)讓投資人感覺技術(shù)檔次不夠，從而降低估值。
時(shí)間來到 2022 年，行業(yè)格局發(fā)生了根本的變化。
國內(nèi)智能駕駛零部件創(chuàng)業(yè)公司的快速崛起。
在視覺領(lǐng)域，我們有地平線；在激光雷達(dá)領(lǐng)域我們有速騰聚創(chuàng)、禾賽和圖達(dá)通；在RTK領(lǐng)域，我們有千尋、六分、和芯、司南和導(dǎo)遠(yuǎn)。
RTK 成本隨之迅速下降，相比于以前 20 萬的售價(jià)，幾千元的零部件成本使得主機(jī)廠談?wù)?RTK 也不再羞澀。
蔚來、理想、智己、飛凡、吉利等諸多車企就大大方方在產(chǎn)品頁上介紹起了自家車型搭載了兩個(gè)高精度定位單元。
然而 RTK 具體是什么？
可能大家的第一反應(yīng)，這不就是差分GPS。
其實(shí)并不盡然。
RTK 是英文 Real-Time kinematic 的縮寫，翻譯成中文，為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。
這讓人相當(dāng)困惑，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的什么?——這個(gè)說法缺少主語。
RTK 這項(xiàng)技術(shù)是怎么和智能駕駛聯(lián)系上的？在智能駕駛系統(tǒng)中處于什么地位？
待我一一道來。
01、雷蒙迪——RTK 之父
時(shí)間回溯到 1972 年底，時(shí)任美國空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心司令的舒爾茨中將找到了中心的帕金森上校（Bradford Parkinson），想請(qǐng)他幫忙推進(jìn) 621B 項(xiàng)目的研究和開發(fā)，這便是美國的 GPS 項(xiàng)目的開端。
有趣的是，帕金森在很多回憶錄中說起了他和舒爾茨的討價(jià)還價(jià)，他告訴將軍，如果他能夠被任命為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，他就干，否則就算了。
于是，將軍拒絕了他，他也回絕了將軍。
如果當(dāng)時(shí)他們中間沒有一個(gè)人妥協(xié)，也許我們還要等幾年才能用上 GPS。
幸運(yùn)的是，但當(dāng)他邁出將軍的辦公室門，大度的將軍讓步了，將他叫住并任命其為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
從 1973 年到 1993 年，美國花了 20 年的時(shí)間致力于建設(shè) GPS 系統(tǒng)，此后帕金森上校被稱為 GPS 之父。
另外，早在 1978 年帕金森上校就計(jì)劃將 GPS 應(yīng)用于無人駕駛拖拉機(jī)上，并在 1997 年和約翰迪爾拖拉機(jī)公司一起將這個(gè)概念付諸實(shí)施。
這應(yīng)該是最早的智能駕駛，比 2004 年的第一屆 DARPA 要早了 7 年。至于為什么是 90 年代，那是因?yàn)?RTK 到了 90 年代才真正實(shí)現(xiàn)了商用。
在 GPS 衛(wèi)星發(fā)射第一階段的 8 年里，美國發(fā)射了 11 顆 Block I 實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。
而 MIT 的 Charles Counselman 教授設(shè)計(jì)出了第一臺(tái) GPS 接收機(jī)。軍方指定了一家設(shè)備廠 Magnavox 來開發(fā)接收機(jī)。
后來 TI 和 Magnavox 相繼做出了各自的商用化接收機(jī) TI-4100（1981 年）和 WM101（1985 年）。
但人們發(fā)現(xiàn)，GPS 沒辦法達(dá)到之前的設(shè)計(jì)指標(biāo)（水平 3-5m，垂直 10-15m）。
GPS 的定位原理其實(shí)也是通過計(jì)算飛行時(shí)間來測距，因此電磁波在大氣中飛行的速度被默認(rèn)為光速。
但是地球大氣層并不是真空，復(fù)雜的大氣層使得電磁波出現(xiàn)了折射和傳播損耗。
例如，電離層中的帶電粒子以及對(duì)流層中的水蒸氣都是影響飛行時(shí)間估計(jì)的關(guān)鍵因素。同時(shí)，地面的多徑效應(yīng)也導(dǎo)致了定位精度的下降。
另外一個(gè)問題是，由于接收機(jī)體積龐大，就算是商用化的接收機(jī)也只能做靜態(tài)測量（static surveying），沒辦法帶著移動(dòng)（kinematicsurveying）。
這就是 RTK 這個(gè)莫名其妙的名字由來（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量，Real-Time kinematic surveying，實(shí)時(shí)得到高精度的相對(duì)位置）。
但是，真正的 RealTime 要等到 21 世紀(jì)伽利略和北斗衛(wèi)星足夠多的時(shí)候了。
在此之前，由于有很多的操作，只能說準(zhǔn)實(shí)時(shí)。
?雷蒙迪教授和他的博士論文
GPS在上世紀(jì) 80 年代就進(jìn)入了可用狀態(tài)，但是 RTK 技術(shù)要等到 1992 年。
原因是RTK在等他的主人,這個(gè)人就是本杰明·雷蒙迪（Benjamin Remondi）。
雷蒙迪之前在 NASA 和美國國家海洋和大氣管理局工作，專門研究衛(wèi)星軌道計(jì)算。
后來加入了美國國家大地測量局并在德州大學(xué)Austin攻讀博士學(xué)位，寫出了 RTK 領(lǐng)域的開山之作：《Using the global positioning system (GPS) phase observable for relative geodesy : modeling, processing, and results.》
這篇論文使用 TI4100 證明了使用載波差分可以實(shí)現(xiàn)分米級(jí)別的定位精度。
然而，這其實(shí)也是一種靜態(tài)測量，計(jì)算精確位置依然需要幾分鐘的時(shí)間，做不到動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測量。
而且在實(shí)際的應(yīng)用中需要大量的內(nèi)業(yè)后處理。
RTK 算法模型的出現(xiàn)是 7 年后的 1991 年，雷蒙迪老爺子最終完成了 OTF（on-the-fly, 利用多普勒效應(yīng)，通過計(jì)算載波相位，可以在不進(jìn)行靜態(tài)初始化的情況下處理動(dòng)態(tài)采集的數(shù)據(jù)）算法的實(shí)現(xiàn)。
OTF 算法意味著 RTK 進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。
雖然和雷蒙迪同時(shí)代的研究者有很多，如 NavCom 的 Ron Hatch。但由于雷蒙迪在 RTK 領(lǐng)域做了大量里程碑式的貢獻(xiàn)，因此被公認(rèn)為 RTK 之父。
一個(gè)小八卦是雷蒙迪和他的很多同行最后都去了美國 Trimble（天寶） 公司，造就了 Trimble 在 90 年代和 20 世紀(jì)第一個(gè)十年里，在 GPS 測量領(lǐng)域無可撼動(dòng)的霸主地位。
GPSDGPSRTK
02、天寶和其他先驅(qū)的故事
1978 年，天寶博士（Charles R. Trimble）和另外兩名同事從大名鼎鼎的 HP 公司離職，創(chuàng)建了天寶（Trimble）公司，他們?cè)?HP 期間就開始研究 GPS 技術(shù)，因此輕車熟路地干起了接收機(jī)。
1984 年，天寶公司搞出了全世界第二個(gè)商用接收機(jī) 4000A（第一個(gè)是 TI），其研發(fā)主力是賈瓦德（Javad Ashjaee）。
到了 5 年后的 1989 年，天寶收購了 TAU 公司的導(dǎo)航系統(tǒng)部，這使得他們獲得了 DGPS 的技術(shù)。
請(qǐng)大家注意，差分 GPS 說的是 DGPS，不是 RTK。
天寶作為一家商業(yè)公司，沒有資金支持，是沒辦法研究高科技的，其實(shí)真正推動(dòng) RTK 技術(shù)進(jìn)步的金主爸爸是美國軍方。
1988 年，美國陸軍工程兵團(tuán)為了疏浚河道，決定資助開發(fā)一臺(tái) RTK 原型機(jī)。
這個(gè)原型機(jī)的論證工作交給了加拿大新不倫瑞克大學(xué)，同時(shí)讓天寶負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1991 年，經(jīng)過了無數(shù)天才科學(xué)家的努力(主要是雷蒙迪)，RTK 的原理樣機(jī)終于被造了出來。
隨后，工程兵團(tuán)尋求商業(yè)合作，Magnavox 和 Trimble 接下了商業(yè)化任務(wù)。
1992 年，天寶在工程師 Nick Talbot 的努力下，生產(chǎn)出了第一臺(tái)商用 RTK 接收機(jī) 4000SSE。
Nick 在澳大利亞攻讀博士期間就仔細(xì)研讀了雷蒙迪教授的博士論文, 并和他有諸多交流。
Magnavox的RonHatch博士也搞出來一個(gè)樣機(jī)。
但是很不幸，Magnavox 沒有堅(jiān)持到最后，早在 1994 年就賣給了徠卡，后來徠卡成了 RTK 市場的另一大玩家。
1992 年，請(qǐng)記住這個(gè)年份，因?yàn)閲a(chǎn)的 RTK 接收機(jī)是 2012 年，這可是二十年以后的事情。
如果雷蒙迪是RTK算法之父，那么賈瓦德算的上 RTK 接收機(jī)之父。他首先在天寶搞出了 T4000S，然后 1989 年自己創(chuàng)業(yè)成立 Ashtech，這個(gè)公司幾經(jīng)易手，2011 年最后賣回給了天寶。
1998 年，他又成立了 JAVAD Positioning Systems，然后賣給了 Topcon。
然后，2007 年，他又創(chuàng)立了 JAVAD GNSS 公司。
一個(gè)人帶起了業(yè)內(nèi)好幾家重量級(jí)的玩家。
?1992 年，天寶將 RTK 商用化
GPS 在美國的迅速發(fā)展也刺激了北方鄰國加拿大的 GPS 產(chǎn)業(yè)。
1980 年，在加拿大的卡爾加里，一名叫杰拉德 (Gérard Lachapelle) 的工程師與朋友一同建立了 Nortech (Surveys) Canada，后來又建立了 Norstar Instruments, 后來這家公司就改名成了大名鼎鼎的 NovAtel。
幾年后的 1988 年，杰拉德教授加入卡爾加里大學(xué)成為了一名教授，并一手創(chuàng)立了卡爾加里定位導(dǎo)航研究小組（Position, Location And Navigation (PLAN) Group）。
1989 年，這個(gè)小組開始研究差分 GPS 技術(shù)。
值得一提的是，杰拉德教授夫人 M. Elizabeth Cannon 教授與他在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作，并在 2010~2018 年成為了卡爾加里大學(xué)的校長，足見 GPS 方面的研究對(duì)于卡爾加里大學(xué)學(xué)術(shù)聲譽(yù)的影響。
1992 年教授夫婦和 NovAtel 公司的 Patrick C. Fenton 聯(lián)合發(fā)表論文，說明他們一家完成了 RTK 原型樣機(jī)的開發(fā)，僅僅比天寶的進(jìn)度晚了一年。
有點(diǎn)遺憾的是，諾瓦泰于 2008 年以 3.9 億美元的價(jià)格賣給了?？怂箍?。
而收購了 Magnavox 的徠卡地理信息部門也早在 2005 年就以 14 億瑞士法郎的價(jià)格賣給了海克斯康。
GPS 的兩大先驅(qū)公司就這樣投入了不差錢的海克斯康門下。
不過我搜索了一下，就算在瑞典，?？怂箍狄膊凰闶且患翼敿?jí)的公司，年銷售收入在 45 億歐元左右，居然排不進(jìn)中國企業(yè) 500 強(qiáng)，但是人家含稅凈利率是真心高，達(dá) 30%。
?諾瓦泰關(guān)于 RTK 的研究
?RTK 接收機(jī)供應(yīng)商發(fā)展圖
03、CORS 站
在美軍工程兵團(tuán)推進(jìn) RTK 接收機(jī)研發(fā)的同時(shí)，美國海洋與大氣管理局下屬的國家地理測繪局已經(jīng)開始建立國家空間參考系統(tǒng)（NSRS）。
1987 年，美國地理測繪局在田納西州建立了一第一個(gè)參考站，名字叫做國際合作 GPS 網(wǎng)絡(luò) (CIGNET)。
他們使用了高精度雙頻接收機(jī)，7X24 小時(shí)連續(xù)記錄衛(wèi)星信號(hào)。
到了 1994 年，鑒于很多機(jī)構(gòu)都在做相同的事情, 例如美國海岸警衛(wèi)隊(duì)，美軍工程兵團(tuán)，聯(lián)邦航空管理局，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（錢老創(chuàng)立），有專家就呼吁建立一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。
最終，在 CIGNET 的基礎(chǔ)上，建成了美國的 CORS( Continuously Operating Reference Stations , 連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)) 系統(tǒng)。
目前，美國的 CORS 系統(tǒng)有 3050 個(gè)站點(diǎn)，廣泛的分布于美國、加拿大、太平洋還有波斯灣。
日本的 CORS 網(wǎng)絡(luò)起步也很早，1994 年，日本就建成了第一個(gè)基準(zhǔn)站。
截止 2007 年，日本 GEONET 有 1308 個(gè)站分布在全日本各地。而歐洲建站則相對(duì)較稀疏，全歐洲只有 398 個(gè)固定站。
當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，我們又有了 PPP-RTK 技術(shù)，可以單機(jī)計(jì)算時(shí)鐘誤差、軌道誤差、相位偏差，并通過接收衛(wèi)星播發(fā)改正數(shù)來計(jì)算電離層和對(duì)流層延遲。
于是就有了 Omistar、RTX 、Starfire 、TerraStar 這樣的播發(fā)系統(tǒng), 通過播發(fā)衛(wèi)星就可以覆蓋全球，日本的天頂衛(wèi)星更是自帶 PPP-RTK 支持。
?RTK vs PPP
PPP-RTK無需建設(shè)高密度的地面參考站也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分米級(jí)別的定位。
但是相對(duì)于 RTK 也有著接收機(jī)硬件要求高，改正數(shù)數(shù)據(jù)量大，初始化時(shí)間長，受到天氣及太陽活動(dòng)影響大，定位精度容易降級(jí)等一系列的問題，尤其是建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的高精度本地電離層模型是其面臨的一大挑戰(zhàn)。
有專家認(rèn)為，在 RTK 基準(zhǔn)站密集的地區(qū)，使用 PPP-RTK 技術(shù)意義不大。
04、篳路藍(lán)縷的國產(chǎn) RTK 之路
當(dāng)我打開卡爾加里大學(xué) PLAN 實(shí)驗(yàn)室的主頁，歷屆校友的名錄讓我驚訝的發(fā)現(xiàn)，這才是中國 RTK 的祖師爺，杰拉德教授一到卡爾加里就招聘了很多中國學(xué)生，從這些 1991 年到 1994 年的畢業(yè)論文中，我發(fā)現(xiàn)了很多中國人的名字，其中就有大名鼎鼎的高楊教授。
當(dāng)然，除了 PLAN，同時(shí)期卡爾加里的其他老師也做了很多 RTK 和組合定位方面的研究。
到了 2000 以后，卡爾加里出現(xiàn)的中國學(xué)生名字就更多了…
雖然中加兩國培養(yǎng)了大量的 GPS 人才，但是回顧中國 GPS 接收機(jī)的發(fā)展史，和其他行業(yè)一樣，走的還是進(jìn)口、消化、仿制、創(chuàng)新、出口的常規(guī)路徑，這也是中國高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)縮影。
說起中國的 GPS/RTK 事業(yè)，那就離不開一個(gè)學(xué)校：武漢測繪科技大學(xué)，也離不開一個(gè)公司，南方測繪。
中國的測繪事業(yè)是從夏堅(jiān)白院士創(chuàng)立的武漢測量制圖學(xué)院開始的。
1939 年，夏堅(jiān)白院士從柏林工業(yè)大學(xué)畢業(yè)，回國后擔(dān)任同濟(jì)大學(xué)校長。
1955 年，院系大調(diào)整，夏院士上報(bào)國家，將同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、天津大學(xué)、華南工學(xué)院、青島工學(xué)院等院校的測量專業(yè)都集中到了武漢，成為我國測繪行業(yè)的黃埔軍校。
因此，可以看到，中國的很多測繪人才都是畢業(yè)于武測（現(xiàn)武大），其中就有南方測繪的創(chuàng)始人楊震澎。
在 90 年代，中國是沒有自己的測量型 GPS 接收機(jī)的，受限于硬件條件，那時(shí)候的 GPS 接收機(jī)也不像現(xiàn)在的 ublox 一樣是小小的一個(gè)模塊，是一個(gè)大盒子。
目前民用 GPS 玩家主要是博通、SiRF、ublox 等等。
SiRF為我國的GPS事業(yè)培養(yǎng)了大批人才，我認(rèn)識(shí)的很多同仁都有在 SiRF 工作的經(jīng)歷，我們每天都在用 SiRF 的產(chǎn)品，因?yàn)?SiRF 現(xiàn)在是高通的一部分。
至于 Ublox，特斯拉一直用的就是 Ublox。
大約在2019年，Ublox發(fā)布P9K后，這家公司才開始進(jìn)入RTK市場。
但實(shí)際上，Ublox 的產(chǎn)品主要是便宜，性能其實(shí)一般。
對(duì)于單點(diǎn)GPS接收機(jī)，2007年之后，隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的商用化，出現(xiàn)了國產(chǎn)化的浪潮。
國家隊(duì)的航天、兵器和中電是研究主力，而后來一眾耳熟能詳?shù)墓疽查_始加入這個(gè)行列，比如北斗星通、華力創(chuàng)通、廣州海格、中海達(dá)、華測、合眾思?jí)选⑻┒?、西安華訊、東方聯(lián)芯。
雖然上述公司的老板們來自五湖四海，但廣大的武測畢業(yè)生應(yīng)該這些公司的研究主力。
回到本文的主題 RTK 接收機(jī)，那就要從測量測繪這個(gè)領(lǐng)域談起。
將測量型接收機(jī)引進(jìn)中國的第一人，是苗履豐教授。
1984 年，苗教授就和 Trimble 開展技術(shù)合作。
1989 年，苗教授和苗衛(wèi)東、楊建和徐衛(wèi)林創(chuàng)辦了北京天測公司。
從 1989 年到 1998 年的這段時(shí)間里，天測集團(tuán)作為天寶在中國的獨(dú)家代理，將天寶的接收機(jī)引進(jìn)到全國各地，帶動(dòng)了我國的 GPS 接收機(jī)產(chǎn)業(yè)。
雖然彼時(shí)還有徠卡、Topcon、阿斯泰克這樣的對(duì)手，天寶還是穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)了我國 GPS 接收機(jī) 70%~90% 的市場份額。
雖然天測集團(tuán)沒有獨(dú)立研發(fā)自己的產(chǎn)品，但是他們和武測合作建立了中國第一個(gè) RTK 參考站系統(tǒng)。
國外巨頭們憑著先進(jìn)的技術(shù)，可以說在中國市場上躺贏 20 年。
1998 年，南方測繪推出了第一臺(tái)國產(chǎn) GPS 靜態(tài)測繪接收機(jī)原理樣機(jī)，同時(shí)開發(fā)了單頻靜態(tài) DGPS 系統(tǒng)。
看過《只手摘星斗》的讀者應(yīng)該對(duì)其中一次沙漠比測有印象，其中就有國產(chǎn)接收機(jī)的身影。
到了 2000 年左右，中海達(dá)也推出了單頻靜態(tài) DGPS 產(chǎn)品。但是在 DGPS 領(lǐng)域，主要還是南方、中海達(dá)在進(jìn)行相關(guān)的產(chǎn)品化工作。
從 DGPS 到 RTK，中國的 RTK 技術(shù)和產(chǎn)品自主研發(fā)就不能不提司南導(dǎo)航的創(chuàng)始人王永泉。
1996 年，王永泉加入南方測繪負(fù)責(zé)攻關(guān)差分定位技術(shù)，后又進(jìn)入中海達(dá)設(shè)計(jì)出國內(nèi)第一套商用 RTK 接收機(jī)。
2003 年，王永泉聯(lián)合創(chuàng)立華測導(dǎo)航，設(shè)計(jì)出國內(nèi)首套商用雙頻 GNSS 板卡。
王永泉依靠自己在差分 GPS 方面的技術(shù)積累和工程經(jīng)驗(yàn)，研究出了一整套商業(yè)化 RTK 算法，隨后于 2012 年創(chuàng)辦司南導(dǎo)航，開始了國產(chǎn)化北斗高精度板卡的研制和大規(guī)模商用。
全世界來看，RTK 這個(gè)領(lǐng)域完全靠的是 Benjamin 老爺子的天才算法和 Ashjaee 的工程能力，帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的前進(jìn)。
而對(duì)于中國，王永泉卻是一個(gè)帶動(dòng)國產(chǎn) RTK 實(shí)現(xiàn)從 0 到 1 突破的代表人物。
當(dāng)然，除了司南，我國的自主 RTK 接收機(jī)還有另外一條線，就是和芯星通。
在諸多清北高材生的加持下，2015 年和芯星通發(fā)布了全球首款多系統(tǒng) RTK SoC Nebulas II UC4C0，這就使得國產(chǎn)芯片真正具備了和天寶、諾瓦泰抗衡的實(shí)力，成功取得了國產(chǎn)化的另外一大突破。
經(jīng)過司南與和芯的努力, 一整套完整的測量級(jí) RTK 設(shè)備從之前的 3 萬, 降低到了 1 萬不到。
RTK 最早的應(yīng)用，一個(gè)是測繪，一個(gè)是駕考。
在GLONASS和北斗沒有上天之前，RTK是一個(gè)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，因?yàn)樘焐系男l(wèi)星不夠多，有很多干擾和噪聲，所以有一個(gè)必不可少的后處理環(huán)節(jié)，就是所謂的測繪內(nèi)業(yè)。
國內(nèi)的 DGPS 算法也是從后處理起步的。
等到北斗二代完成之后，天上的衛(wèi)星足夠多了，RTK 的應(yīng)用也就慢慢的廣了起來，尤其是駕考領(lǐng)域，出現(xiàn)了一次熱潮。
這次熱潮，就連天線企業(yè)華信也火了起來，測繪市場大約在 10 萬臺(tái)套的量級(jí)，駕考市場大概是 5 萬臺(tái)套。
如果按照 1 套 2 萬人民幣的價(jià)格，這也是一個(gè) 30 億的市場，司南自然是測繪和駕考領(lǐng)域的霸主。
2012 年，汪滔的大疆無人機(jī)橫空出世，帶火了 RTK 的另外一個(gè)市場。
和芯星通抓住了這次機(jī)會(huì)，2015年，和芯與大疆開始合作。
我有幸聽大疆的工程師提過與和芯的合作過往，那是一段非常痛苦的調(diào)試和解決問題的經(jīng)歷。
一個(gè)毫不相關(guān)的設(shè)備開機(jī)，都有可能影響到固定解的解算。無數(shù)個(gè)日日夜夜，都撲在解決各種 BUG 上面。
功夫不負(fù)苦心人，和芯成功壟斷了無人機(jī)領(lǐng)域的 RTK 供應(yīng)。
到了 2019 年，巨大的商機(jī)使得國內(nèi)外的公司紛紛進(jìn)入局 RTK 市場。
那他們是如何越過 RTK 如此高的技術(shù)門檻的呢?
故事回到 2006 年，日本東京海洋科技大學(xué)高須知二建立了一個(gè)開源項(xiàng)目，叫做 RTKLib，也就是把 RTK 的算法開源了出來。
很難說這個(gè)算法寫的有多好，畢竟大學(xué)老師無法積累像司南和和芯這樣的海量數(shù)據(jù)和實(shí)測。
于是，在北京、上海、武漢、長沙、成都等地，新公司像雨后春筍般的冒出，紛紛入局 RTK 接收機(jī)。
但是對(duì)于借鑒RTKLib的新玩家來說，RTKLib工程處理不足的問題會(huì)一直伴隨他們，如果有公司會(huì)像大疆和駕考學(xué)校一樣，沒日沒夜的忍受公司投訴，耐心的陪著他們解決問題，他們最終也能積累足夠多的工程數(shù)據(jù)。
可惜，激烈的商業(yè)競爭，又有哪家車廠有這樣的耐心呢？
?RTKLib 軟件界面
在 CORS 站的領(lǐng)域，由于國家的大力支持和投入，發(fā)展一直非常順利。
1998 年，天測、武大、天寶就在深圳建立了我國第一個(gè)參考站實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。
現(xiàn)在，僅僅是千尋位置，在全國就建設(shè)了兩千多個(gè)參考站。南方測繪、六分科技、中國移動(dòng)都在進(jìn)行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。我國的 CORS 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展應(yīng)該是相當(dāng)成熟，而且費(fèi)用低廉
05、RTK 與智能駕駛
RTK 與智能駕駛最早的結(jié)合應(yīng)該就是前文所提到的帕金森上校到斯坦福任教以后，1997 年和約翰迪爾的合作。
想不到 GPS 之父也是手握智能駕駛時(shí)代鑰匙的那個(gè)人。
2005年，也是在斯坦福， Thrun 教授取得了 DARPA 挑戰(zhàn)賽的冠軍，智能駕駛時(shí)代就此開啟。
從智能駕駛誕生的第一天起，我們就可以看到高高的測量天線。
智能駕駛和 RTK 本就不可分割。
我查閱了早期所有大廠的智能駕駛原型車，無論是Google、Cruise、福特、通用、大眾、奧迪、寶馬等等，兩個(gè)設(shè)備一開始就必不可少：一個(gè)是 RTK、一個(gè)是激光雷達(dá)。
Cruise 的原型車上居然裝了三個(gè)測量天線，意味著使用了 GNSS 計(jì)算姿態(tài)。
可以說，除了特斯拉，沒有人不用。上述公司的供應(yīng)商，絕大部分不是來自天寶，而是來自卡爾加里的諾瓦泰。
究其原因，一方面，RTK 可以記錄軌跡、用于優(yōu)化控制算法。
另外一方面，RTK 作為一個(gè)測量技術(shù)，有著機(jī)器視覺無可比擬的可靠性優(yōu)勢。
雖然 RTK 里面也有估計(jì)算法，但是 RTK 有一個(gè)最佳 CP：IMU。
對(duì)于一段端到端的全場景路段，RTK 的固定率大概在 60%~70% 左右，但是有了 IMU，可以將亞米級(jí)定位提高到 90%~95%。
諾瓦泰有來自卡爾加里的技術(shù)背景，RTK?IMU 組合算法一直是他們的研究重點(diǎn)，而天寶在 IMU 領(lǐng)域研究不多。
自從來到了地圖采集車和智能駕駛時(shí)代，諾瓦泰就從三流小弟變成了壓著天寶打的第一梯隊(duì)。
國內(nèi)的智能駕駛，最早的發(fā)展以及不可考證，但是 2012 年的中國智能車未來挑戰(zhàn)賽應(yīng)該是一個(gè)重要契機(jī)。
2013 年，百度也開始研發(fā)無人車，國內(nèi)的知名主機(jī)廠也陸續(xù)跟進(jìn)。
在 2016 年英偉達(dá)?PX2 推出之前，可憐的算力壓根就做不了多少視覺計(jì)算，而且跑的都是 OPENCV 的經(jīng)典算法。
那時(shí)候的算力 FLOPS 和 OPS 都是用 G 來計(jì)算，而不是現(xiàn)在的 TFLOPS 和 TOPS。
Mobileye 的視覺車道線看的很清楚，測距那是沒戲的，避障更加不可能。
再加上 Velodyne 60 萬的售價(jià)，所以對(duì)于量產(chǎn)自駕駛，RTK+IMU+HDMap 也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
感謝黃仁勛給了 RTK 大約 5 年的黃金發(fā)展時(shí)間，于是有人把 IMU 的成本從大幾萬干到了大幾百，也有人把 RTK 接收機(jī)的成本從小幾萬到了兩三百。
而 RTK 的服務(wù)費(fèi)，整個(gè)生命周期還不知道有沒有兩百塊。
到了現(xiàn)在，就算英偉達(dá)的顯卡再牛，花兩千塊去搞一套測繪級(jí)的組合導(dǎo)航也比用顯卡跑一些遲遲不敢量產(chǎn)的 AI 算法，是不是要好的多？
當(dāng)然，主機(jī)廠的需求總是糾結(jié)的。
一方面，組合導(dǎo)航最好做成一個(gè)小小的芯片或者小小的IP核,就像SiRF在驍龍888上一樣，高精度的定位就像是一個(gè)老黃隨機(jī)附贈(zèng)的一個(gè)小功能。
然后，最好把那突兀的測量天線也扔掉，省得絞盡腦汁的和總布置討要儀表臺(tái)、擾流板或者尾門的某個(gè)位置。
另外一方面，他們也意識(shí)到離開激光雷達(dá)，RTK 可能是智能駕駛的最后一道防線，不容有失。
不管怎么樣，中國的智能駕駛在口頭上都無限接近 Andrej Karpathy 的端到端。
但是當(dāng)我看到蔚來 ET7 的時(shí)候, 他們的身體又都很誠實(shí)的選擇了 Waymo 的螢火蟲。
RTK 在整車集成的過程中也不是一點(diǎn)問題都沒有的。
首先的問題就是天線。
目前，大部分的主機(jī)廠都不喜歡大尺寸的測量天線外露，所以通常定制了小口徑的航空天線。
但是，天線的口徑會(huì)直接影響到接收信號(hào)的強(qiáng)度。直徑 70mm 的天線, 其信號(hào)強(qiáng)度僅僅是通常使用的測量型天線 180mm 的 15%。
由于 RTK 的載波跟蹤需要使用信號(hào)更加微弱的 L2E2B2，RTK 還沒上車性能就大打折扣。把天線藏起來帶來的保修以及重新標(biāo)定的風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)讓車主直接奔潰。
我看到的最不影響性能又不失優(yōu)雅的天線布置方式來自奔馳 S 級(jí)，果然是氪金玩家。
其次是 IMU 的形態(tài)和安裝位置。
整體標(biāo)定的 IMU 模組和那種商用加速度、陀螺儀芯片（例如電容大廠和電動(dòng)工具大廠）完全就是兩種不同的東西。
IMU 對(duì)于震動(dòng)溫度非常敏感，如果脫離了標(biāo)定區(qū)間，噪聲就會(huì)使得推算結(jié)果直接飛走，比如看似微小的 1 度的航向誤差，在 50 米后就會(huì)導(dǎo)致 1 米的橫向偏差。
對(duì)于 3.75 米的車道線，1 米的偏差正好處于壓著車道線走的無良司機(jī)的酸爽位置。
現(xiàn)在的智能駕駛域控制器, 有了老黃顯卡的加持（一顆 Orin 就是 45W），輕輕松松超過100W。如果把RTK、IMU和域控放在一起，其環(huán)境溫度將在 20~30 度到 90~100 度之間來回變化，名義上的水冷散熱，其制冷液溫度高達(dá) 60 度。
來來回回的高低溫循環(huán)對(duì) RTK、IMU 反復(fù)的折騰，就好像每天都在做老化試驗(yàn)。
就算是導(dǎo)彈和飛機(jī)也不敢這么玩，兩者通常把定位單獨(dú)放置在一個(gè)環(huán)境穩(wěn)定的艙內(nèi)。
電容廠那顆萬人迷車規(guī)級(jí)陀螺芯片在高低溫環(huán)境下，就有較大的精度降級(jí)。
工程化的使用環(huán)境，以及大規(guī)模量產(chǎn)所帶來的標(biāo)定問題，將會(huì)給主機(jī)廠的交付和消費(fèi)者的用戶體驗(yàn)帶來巨大的挑戰(zhàn)。
第三個(gè)問題就是對(duì) RTK 置信度的關(guān)注，或者叫做完好性。
《只收摘星斗》在淮工的比測，主人公張邕就提到了這個(gè)問題。
不同品牌承諾的固定定解置信度是不一樣的。寧肯固定率稍低，固定解的高置信度對(duì)于駕駛安全更加重要。一個(gè)假的固定解遠(yuǎn)比一個(gè)真的浮動(dòng)解具有破壞性。
就量產(chǎn)智能駕駛汽車而言，目前國內(nèi)只有諾瓦泰經(jīng)過幾乎所有智能駕駛Demo車的檢驗(yàn)。
而司南、和芯、Ublox 三家則是經(jīng)受住了小鵬、吉利、上汽、蔚來四家整車廠量產(chǎn)車數(shù)年的考驗(yàn)。
對(duì)于上述四家以外的其他接收機(jī), 尤其是基于 RTKLib 開源算法+廉價(jià)天線為代表的新玩家而言，很難做到智能駕駛需要高的置信度，著實(shí)需要進(jìn)行以數(shù)年計(jì)算和數(shù)十萬公里計(jì)算的大量上車測試和工程調(diào)優(yōu)。
不得不說，不談價(jià)格，卡爾加里的技術(shù)在高可靠性、高精度的車輛智能駕駛應(yīng)用上確實(shí)具備很大優(yōu)勢，其 RTK 和組合算法在全世界范圍內(nèi)都是領(lǐng)先的。
2017年，諾瓦泰出于降低成本的考慮，推出了深耦合方案，可惜的是依然不便宜，所以沒有任何定點(diǎn)。
深耦合確實(shí)是近年來行業(yè)發(fā)展的方向，遺憾的是其他公司均沒有取得技術(shù)突破。
所以，如果國內(nèi)有人說他們?cè)诤芏虝r(shí)間內(nèi)就搞定了緊耦合，或者搞定了深耦合，只有三種可能：
A. 他把?？怂箍蒂I下來了
B. 他得到了卡爾加里地理測繪系各個(gè)研究小組的全力支持
C. 他是下屆院士的熱門候選人
06、敢問路在何方
2018 年 3 月的一個(gè)晚上，蘋果的華裔工程師 Walter Huang 駕駛他的 Model X 行駛在山景城時(shí)，開啟了 Autopilot。
然而在出匝道的時(shí)候，很不幸，此時(shí)的 Autopilot 沒有識(shí)別到道路分叉的水泥隔離帶，于是以每小時(shí) 71 英里的速度一頭撞了上去。（需要說明的是 Autopilot 只是輔助駕駛系統(tǒng)，開車玩手機(jī)是不對(duì)的。）
4 年后的 2022 年 7 月，賽車手林志穎再一次駕駛特斯拉?一頭撞上了隔離帶。具體原因不得而知，只是網(wǎng)友們紛紛表示看不懂，難道賽車手也不會(huì)開車了？
甚至有人調(diào)侃，對(duì)于某些廠家的車，賽車手也不靈了，他們需要單獨(dú)的 T 照。
與之對(duì)比的是，智己、飛凡、蔚來、小鵬等加車輛似乎能夠很優(yōu)雅的識(shí)別出隔離帶，進(jìn)出匝道也是無比絲滑。
打一個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确剑菏褂?FSD 像剛到重慶的外地人，在盤龍立交開車，而且手機(jī)還沒電，只能是走到哪里算哪里。
而 RTK+高精度地圖，相當(dāng)于你請(qǐng)了一個(gè)閉著眼睛都能開過去的老司機(jī)，妥妥的降維打擊。
前段時(shí)間，我和一個(gè)從 2015 年就開始做深度學(xué)習(xí)的大神聊起智能駕駛的未來。
他說他依然悲觀，所以他選擇離開汽車行業(yè)。
從寧波高架的那件事故來看，我們可能從根本上無法解決視覺估計(jì)的長尾效應(yīng)，也無法承擔(dān)這種可靠性問題帶來的后果，函數(shù)擬合的再好，也不是真實(shí)世界的客觀反應(yīng)。
所以，智能駕駛一直會(huì)停留在主機(jī)廠免責(zé)的 L3-、L2.5、L2.75、L2.9、L2.99, 就像龜兔賽跑里那只永遠(yuǎn)也最不上烏龜?shù)耐米印?/p>
然而，我卻依然樂觀。
智能駕駛一直是一個(gè)限定場景的系統(tǒng)工程。既然波音和空客能把飛機(jī)造好，我們就沒有理由做不好智能駕駛。
要避免的，是特斯拉只依靠機(jī)器視覺的理念。
大千世界，無奇不有。就算是人類司機(jī)開車，也不能只依靠視覺?，F(xiàn)在國內(nèi)路網(wǎng)的復(fù)雜程度，不是看路牌就能開到目的地的。
如果「估計(jì)」不能反映客觀環(huán)境，那我們還有測量手段。
RTK 測量就是智能駕駛的錨，一個(gè)能在地圖上找到安全位置的錨。
雖然他不能直接告訴我們可通行空間，但是他至少能告訴我們：從哪里來，到哪里去（全局路徑規(guī)劃），也能告訴我們哪些地方不能去（不可通行空間）。
搭建一個(gè)包含 RTK 的魯棒系統(tǒng)，至少可以讓沖撞隔離帶這種莫名的悲劇不再發(fā)生。
