车道连续定位中使用的石英晶振有何独到之处

自动驾驶汽车是集AI,大数据,尖端前沿5G通信技术为一体的高科技产物,可实现全自动无人驾驶.这需要汽车自身有像驾驶员一样自主思考和处理各种情况的能力.车道连续定位就是实现汽车自主化的关键环节之一;它可以实时监测自身的车道位置和周围车辆的车道位置,从而实现对自己的动作及道路上其它状况的预判.

车道连续定位是通过使用基于GNSS校正服务和车辆动态模型的多波段RTK惯性导航系统实现的.它作为一款电子产品,并且功能特性是基于卫星定位而实现的设备,自然是和石英晶振有关系的,甚至在其中使用的是比较高级的有源晶振,一般情况在这种定位系统中使用都是温补晶振.

如今,全球导航卫星系统(GNSS)接收器技术正不断克服其局限性.精度提升至几十厘米,收敛时间(接收器在信号中断和随后重新获取后达到预定精度水平所需的时间)提升至几秒钟.延迟(从测量位置到设备将此位置报告给网络之间的时间)大约为10毫秒.位置更新频率也能做到10Hz以上.此外,通过更多技术改进,在城市峡谷、多层道路和其他具有挑战性的场景中也能进行定位.

然而,并不是所有的技术突破都是发生在全球导航卫星系统中的,单单是它的发展是无法实现车道连续定位的.在市场需求的影响下,硬件设备也在不断的向市场靠拢,硬件尺寸逐渐缩小为适用于大众市场的便携式低功耗设备,其中就包括石英晶振产品,今年年中日本大真空就推出一款尺寸为1008mm的差分输出晶振;再一个就是无处不在的无线互联网连接使GNSS校正服务能够最大限度地减少电离层对GNSS精度的影响,而电离层影响正是GNSS误差的主要来源.此外,国家层面和国际层面对于太空领域的投资为我们提供了为创新应用量身定制的新卫星系统.这使得接收器能够使用更多(可见)卫星,进而获得关键性的优势.

在互联网和卫星等应用上都有使用石英晶振,一般情况下网络设备上使用的网络通信晶振以及卫星上使用的卫星晶振都是性能较好的晶振产品,因为它们不仅工作在复杂环境下,对精度等性能要求也较高.这样才能输出稳定的频率信号,从而维持设备稳定运行.通常在无线通信及定位模块都是使用带电压晶振,并且在光通信设备上会使用差分晶振等.现如今市场上也出现了低相噪小体积温补晶振以及上文提到的新一代差分晶振.

这些进步将使我们能够为车辆配备最新一代多频带、多星座GNSS接收器,提供亚米级的精度(甚至可达几十厘米),具体取决于应用的要求.但是我们需要的并不仅仅是定位精度的提高.低延迟是新兴应用提出的另一项关键要求,例如”车辆到一切”(V2X)通信.在V2X中,车辆使用无线消息相互”交谈”或与路边基础设施”交谈”,并在合流和超车时传递关于移动位置的警告和信息,以及在交叉路口协商优先权.

这就是车道实时定位对于自动驾驶汽车的重要意义,而这一切都是基于石英晶振才能实现的,无论是和卫星信息进行连续交互的实时定位功能,还是和周围其他车辆进行位置信息交互的无线通信功能都需要石英晶振支持.

如上文所说,定位系统通常使用温补晶振,然而在这个需要高精度,低时延的全球导航卫星导航系统中需要的是性能更加高级的温补晶振来提供频率信号;如精度更高,频宽更大,相位噪声更小等.

然而在无线通信中使用的无线通信晶振也是需要有源系列才能够满足需求,然而像这种需要信息实时交互的系统中对信道容量,信息处理速度,及位置信息发送质量等有要求的应使用高级有源晶振,比如NDK最近发布的一款低相噪有源温补晶振,它就可以扩充信道容量,支持设备采用多种调制方式,十分适合使用在这种设备上.