日本版全球定位系统可以精确到多少?

卫星“引路”号被称为日本版全球定位系统(GPS)。目前,很多日本企业希望利用这一技术实现自动驾驶。东日本高速公路公司(NEXCO东日本)将最早在2023年度实现除雪车自动驾驶系统的实用化。在不使用摄像头的情况下,除雪车能在视野不好的下雪天以误差20厘米以下行驶。在农机和船舶等各个用途也在推进卫星技术的自动驾驶试验,普及受到期待。

“引路”号将发挥提高美国GPS精度的作用。仅利用GPS会产生数米的误差,但如果使用“引路”号,能提供误差最小仅为几厘米的定位信息。

宽度超过2米的除雪车基本能在设想路线上无需使用方向盘自动驾驶。如果达到这种精度,在高速公路上进行除雪作业之际,除雪车不会偏离道路白线,也不会碰触道旁的护栏。

NEXCO东日本在2021年度的实证试验中,确认了借助“引路”号的信号实现自动驾驶技术的性能。力争在2022年度建成系统,到2023年度在北海道的岩见泽—美呗立交桥(IC)开始运用。如果进入实用化,除雪车此前需要的2名工人将减为1名。工人的操作仅限于危险逼近之际,基本上能自动行驶。

利用3D地图

此前的自动驾驶技术主要依赖摄像头和传感器,难以应对降雪时的除雪作业。如果在视野良好的行驶条件下,能区分道路的护栏和白线,但如果出现积雪或风雪导致视野恶化,就难以应对。利用NEXCO东日本的新系统,即使是在摄像头等失效的情况下,仅借助事前绘制的3D地图和“引路”号的定位信息,就可以自动行驶。掌握除雪车和路边紧急电话的位置等的高精度行驶技术已具雏形。

NEXCO东日本北海道支社的技术策划课长阿部胜义表示,“要想在除雪现场实现20厘米以下的误差,没有“引路”号的信号应该非常困难”。

“引路”号于2010年发射第一颗卫星。由三菱电机开发,NEC也参与运营。2017年追加3颗,到2018年以现行的4颗卫星运营。“随着运用数量的增加,行驶的稳定性也得到提高”,NEXCO东日本的阿部胜义表示。

船舶和农机领域也充满期待

自动驾驶必须要根据位置信息进行控制,以保证车辆、农机和船舶等在任何环境下都不偏离预定路线,各用途的开发和验证试验正在推进。

在农机领域,奥力士(Orec)和NEC等力争将该技术应用于果树园的除草。目标是应对大量果树分布的复杂地形等恶劣条件。在船舶方面,不仅实施了50米级船只的试验,游艇的航行和离靠岸自动化也取得了进展。ACSL等公司在小型无人机领域推进产品化,还包括建筑和测量等,应用案例广泛。

在乘用车领域,采用“引路”号定位信息的自动驾驶和驾驶辅助技术在局部实现了实用化。日产的纯电动汽车“Ariya”支持误差仅为数厘米的定位信息,斯巴鲁(SUBARU)和本田的一部分车型也将利用“引路”号。

日本政府力争推动相关服务的普及。内阁府自2018年度起推进位置信息的验证试验,2021年度以轮椅和滑板车等为对象实施了7次。2022年度自4月起开始公开招募。

为了能稳定提供位置信息,日本政府计划增加“引路”号卫星的数量。将在2023年度左右,从现行的4颗卫星增至7颗。预计能在不依赖美国GPS的情况下单独运用。“引路”1号在3月下旬迎来了设计寿命上限,其后续卫星已投入使用。

着眼于实用化的系统开发之所以越来越活跃,是因为成本降低和设备的小型化取得进展。能将误差控制在数厘米的信号接收器此前约为100万日元(约合人民币5万元),价格昂贵,但现在上市了售价仅为一半的50万日元以下的产品。此外,市场上还出现了边长只有几厘米的小型芯片。

今后,该技术的优势和用途在社会上浸透,如何增加普及的应用案例将成为课题。内阁府2021年4月在“引路”号的未来运用报告中提出,“在验证阶段,需要构建可以不用担心失败发起挑战的环境”。

要推动服务的普及,打造不同用途的验证场景也不可或缺。除了验证之外,内阁府还每年选择3~4个讨论商业化的企业等团队,在接受专家等支援的基础上,探索个别的课题。打造出能尽早进行尝试的环境非常重要。