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无人驾驶幕后的巨人——高精定位领导者天宝Trimble

新战略机器人全媒体 | 智能搬运机器人AGV专业平台 2022/09/02 10:45

1978年2月2日全球第一颗导航卫星的原型测试卫星-NavStar1卫星完成发射,拉开了人类导航定位的新篇章,历史上第一次在世界各地拥有卫星导航接收机的人都可以立即知道确切的时间与位置。而与NavStar在同年问世的,还有全球第一家商用GNSS公司——天宝Trimble。

从支持珠峰测量到南极考察;从施工机械自动控制到农业机械自动控制;从3000万公里自动驾驶零事故到全球首款喷药机器人投入使用。天宝的身影遍布于各个行业。

40多年来,天宝的产品已服务于众多行业,包括汽车、能源、农业、地理信息、工程建筑、物流、港口、海洋、采矿以及石油和天然气等。正如他们的理念:改变世界的工作方式。

2021年,天宝年收入为36.6亿美元,市值170亿美元,并成功入选为美国标准普尔的500指数。

天宝Trimble 40多年发展史

回顾天宝Trimble发展历程,大致可将其分为三个阶段,分别是1978-1999年、1999-2019年以及2020年至今。在每一阶段中,天宝侧重不同战略重心,成长能力不断攀升,最终在全球形成强大影响力。

第一阶段:押宝全球卫星导航技术,研发驱动成长

20世纪70年代,计算机研发热潮使得惠普公司关闭了全球卫星导航部门,但这并没有让当时担任该部门工程师的Charles R. Trimble查理·天宝 改变态度,他坚信全球卫星导航技术是未来世界的重要基础技术之一。基于对卫星导航技术应用潜力的认知,天宝公司继承了惠普手中的全球卫星导航技术,并将目标市场瞄准至海上导航,为美国沿海水域提供地面导航、定位及实时系统。

期间,天宝致力于创新型定位及导航产品的研发,并在商业及消费者应用领域崭露头角。1984年,天宝推出的第一款商用全球卫星导航定位产品成为在1985-1986年期间的公司主要收入来源,后于1990年成功在纳斯达克上市。

在第一阶段的二十年间,公司不断深耕全球卫星导航技术,并在技术及产品上均取得了重要的突破,利用创新的RTK技术彻底地改变了测量测绘的工作方式。

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1994年,Trimble推出第一款具有OTF功能的RTK接收机-Site Surveyor

第二阶段:挖掘下游领域,发展解决方案

1999年,查理·天宝结束了长达二十年的CEO任期,将权杖交给Steven. W. Berglund柏士文。区别于查理时期专注于核心技术的积累,在柏士文带领下的天宝致力于将技术与下游应用结合,加大对细分领域解决方案的重视。

在这一阶段,公司对经营分布进行了调整,更加注重具备高成长潜力的应用领域,其中包括工程建筑、精准农业、车队管理等领域,也就是在此阶段,公司初涉无人驾驶技术,也随即取了优秀成果。

2007年,第三届DARPA自动驾驶挑战赛新增加了“城市挑战赛”环节,报名此次大赛的53支队伍中只有11支队伍通过了资格测试,而跑完全程的仅有6支车队。值得注意的是,在完赛的6支车队中有3家应用了天宝的技术,其中包括冠军卡内基梅隆大学的Boss以及亚军斯坦福大学的Junior。

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图为获得200万美元冠军奖金的卡内基梅隆大学的自动驾驶车辆“Boss”

第三阶段:侧重软件服务,成就行业龙头

2020年1月1日,天宝第三任CEO Rob Painter罗沛德从柏士文手中接过了历史的交接棒,继续带领这家高科技公司发展壮大。

云程发韧,踵事增华。罗沛德就任期间,软件和服务成为公司经营战略中的关注点。2021年,公司软件、服务和订阅收入的首次超过20亿美元,占全公司总收入的55%,至此天宝公司已经成功转型为以软件和服务为主的高科技公司。

同时,罗沛德为天宝制定的另一个发展战略——重点支持“自动驾驶”技术发展。为此天宝成立“自动驾驶事业群”(Trimble Autonomy sector),将公司自动驾驶行业技术和解决方案进行整合并向客户提供一站式服务。

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如今,天宝已在全球范围内与100多家OEM整车厂合作,为他们提供包括自动控制、高精定位及车辆状态监控设备等在内的前装产品,其中高精准定位服务已应用于超过10万辆的工程机械车辆及50万辆农业机械车辆。其中,由天宝RTX高精度定位服务加持的通用汽车的全球首款放手驾驶服务“超级巡航”(Super Cruise)已经安全零事故的积累了3000万公里的里程,并被评选为成为北美得分最高的智能驾驶系统。

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通用汽车CT6车型的“Super Cruise”辅助驾驶系统,使用Trimble RTX服务

在第三代CEO罗沛德的带领下,天宝公司全力帮助客户向未来的“自动化”世界挺进,并凭借在高精度定位、数字孪生以及自动控制领域上的技术优势,让“自动驾驶”加速驶入大众生活。

定位助力智能

在无人驾驶领域,定位技术是无人驾驶车辆实现安全行驶的重要条件。高精度定位通过精准的绝对参考系对车辆自身的绝对位置进行判断,协助车辆进行自身定位,确保其实际位置与高精度地图中显示的位置一致,防止车辆行驶“偏航”,更好地实现导航定位功能。

在天宝,用户可享受到一站式的高精度定位解决方案,包括自动驾驶车辆所需的精准GNSS+惯性组合导航产品及全球定位服务。在硬件方面,天宝量产车规定位模组 Bison系列具备RTX更正服务与GNSS精密定位引擎,可实现秒级时间内提供20公分定位精度,满足车辆车道级别自动驾驶需求。

在软件方面,天宝为车辆提供车载高精度算法软件TAPP技术,该技术具备强大的适配能力,可应用于各种硬件设备。基于硬件及软件服务技术的发展成熟,天宝从2011年便开始向客户提供Trimble® RTX™ 全球绝对坐标定位服务。目前,天宝在全球拥有120多个定位系统参考站,手机及IP网络覆盖全球各地,并通过卫星(L-Band)和互联网(NTRIP)进行实时校正服务流式传输,实现精准的厘米级定位。目前,天宝GNSS模块已服务于众多行业,包括自主定位汽车导航、能源、农业、机器人技术、港口自动化、海洋、采矿以及石油和天然气等。

在低速无人驾驶领域中,天宝主要聚焦在港口、矿山、农业及园区物流4大场景。无人港口场景复杂,塔吊和集装箱等障碍物会对卫星导航信号进行遮挡,同时港口存在大量无线电台,电磁波信号繁琐,对卫星导航信号抗干扰能力要求较高。天宝所定制的芯片则具备更强的抗干扰、抗电子信号欺骗能力,可以在复杂信号作业环境下进行精准的信号输出,并配备严格信号输出机制确保输出的每一个信号都是安全可靠的。天宝中国区自动驾驶总监尹飞涛认为,安全问题作为自动驾驶的底线和红线是厂商需要重点考虑的,一场事故不仅影响着企业的命运更影响着行业的发展,而天宝的价值,正在于为客户输出稳定、高质量的定位信息,最大程度保障车辆的安全行驶,保证客户的长期发展。

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日本的重工业制造商IHI Corporation将使用定制的天宝POS系统改造其现有的集装箱卡车和运输卡车

同样在无人矿山赛道,矿山内作业危险系数较高,路面环境复杂的且存在极端天气,对智能化设备提出更高要求。目前,天宝已为无人矿区赛道玩家提供软硬件服务多年,即使在偏远地区或恶劣环境中的矿车也能够安稳作业,全年运营。其中,不得不提及天宝的战略合作伙伴——卡特彼勒,作为全球矿山设备厂商龙头,1996年,卡特彼勒在MINExpo首次推出了第一辆无人驾驶矿用卡车,在矿区无人驾驶技术与应用方面积累深厚,在车辆定位方面已选用天宝设备多年。目前,包括卡特在内的矿区机械设备厂商已经搭载天宝定位设备运输矿石超过15亿吨。

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智慧农业则是天宝已深耕20余年的领域。在2019年,天宝凭借高精定位技术基础推出WEEDSEEKER ®自动定点喷洒系统,可实现减少90%的化学药剂用量。2021年4月,天宝与国际农机设备企业德国豪狮展开合作,共同研发农业自动驾驶解决方案,合作范围从自动驾驶的农机,扩展为办公室到农田的全流程作业自动化。在合作中,全球首款喷药机器人投入使用,以自动化的方式解决喷药机驾驶员当前所面临的如复杂工作规划、农机控制与后勤问题等作业难点,减少失误操作的同时提高农机的作业效率。

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在园区场景中,天宝与斯坦利机器人公司合作,发开了全世界第一台室外自动泊车机器人——Stan。在项目初期,斯坦利公司为选择一家可以在stan机器人高速移动时,能够提供可靠的厘米级精准位置的定位公司而联系到天宝。天宝的GNSS+IMU的高精定位解决方案在项目中发挥出色,帮助斯坦利机器人公司继续扩大在里昂机场的业务,服务区域从原来500个车位,扩大到2000个车位。2020年该公司又拿下了英国伦敦盖特威克机场(Gatwick Airports)的代客泊车服务。另外,除了机场代客泊车的应用,Stan 机器人还进入了汽车物流领域,并与世界知名物流公司 GEFCO 公司开展了合作。近期,斯坦利机器人公司又进入亚洲市场,与三菱重工 (MHI) 签署了框架合作协议。

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Stan机器人帮助GEFCO公司优化成品车辆物流区的仓储操作方案

深耕中国市场

天宝之所以成为高精定位行业的领导者,这一切都始于可靠且可重复的定位和定向。更加安全可靠是天宝一直所追求的产品理念,贯穿其硬件、软件及技术服务等整个产品体系。

如今,天宝Trimble带着产品与技术来到中国,服务国内无人驾驶客户。但目前,国内外无人驾驶市场商业环境存在一定差异,为了进一步深入国内市场,天宝在保持其产品安全可靠的特点同时也将进行更本土化的发展。

安全是企业长久运营的基础

目前,国内无人驾驶产业价格内卷已成现状,在如此大背景下,客户是否愿意以超乎预算的成本换取更为安全可靠的设备?对此天宝中国区自动驾驶总监尹飞涛表示:“安全问题是自动驾驶应用者需要重点考虑的问题之一。

在某种情况下,选取更高精度、更稳定可靠的解决方案,是企业能够长久运营的重要基础。”对于矿区、港口等场景下的企业来说,安全可谓是生存之本,而可靠、准确的信号位置输出是自动驾驶产品稳定运行之根,因此,更安全的产品将会成为客户的首选。”

同时,天宝也在不断优化产品技术,在平衡成本、安全与产品效率的同时进行综合提升。

进一步提升单车智能化程度

同时天宝表示,为实现完全自主驾驶,汽车需要精确定位自身相对于周围环境的位置、识别车载传感器无法识别的路况并做出反应,并根据乘客和其他交通参与者的需求进行驾驶,可见单车智能路线更合适无人驾驶行业发展。

天宝Trimble不仅为自动驾驶车辆提供精准的GNSS+惯导组合导航定位产品,同时还可提供激光雷达及摄像头定位等融合解决方案,给予客户更深层次的感知定位服务,并进一步提高车辆的单车智能化程度。

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天宝基于地图的定位系统(Map-Based Localization system)系统原理和组成

自动驾驶行业的发展离不开产业链上下游的协同,高品质的高精定位应用,可以帮助企业缩短技术研发周期,快速跑通算法并积累数据,推进无人驾驶产业整体发展,而天宝这家高精度定位的领导者,将给国内低速无人驾驶厂商带来更多的惊喜。

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