坚持前沿探索,千寻位置布局面向未来的高精度定位技术
2016年,千寻位置率先开启高精度定位“全国组网时代”
上千年来,人类一直在探索自身在时空中的位置,以便能更好处理与外在的关系。今天,时空信息是人类认识世界、改造世界、掌控生活以及进行社会化协同的基本信息。
在信息化社会中,约80%的信息都与空间和时间有关,位置数据的精准性越高,物联网能够帮助用户解决的问题就越多。同样,自动驾驶、AR/VR、智能机器人等物联网应用的出现,也催生出对精准位置数据的大量需求,数以亿计的机器对时空的感知提出了更高分辨率的要求。
目前,高精度定位技术走过了四个发展阶段。面向未来,无论在沙漠还是海洋,是否有4G/5G网络覆盖,亦或是室外、室内,都有一张统一基准、精确感知、高度协同的高精度时空网络。
第一代:单基站RTK技术
GPS、北斗等卫星导航系统的发展,极大方便了人们了解自己的时空信息,但光靠卫星导航系统,精度还远远不够。在室外土地测量、工程作业中,人们利用RTK(Real Time Kinematic)技术进行高精度定位,其定位的标准模式是利用两台卫星定位接收机(一台为基准站,一台为流动站)进行同步观测,基准站利用其无线电设备,将差分改正数据(包括基准站坐标、基准站原始观测值或者改正数)实时传输给流动用户,在流动用户接收机上进行基线解算,获取流动用户的实时坐标,精度可达厘米级。
常规单基站RTK极大地方便了需要动态高精度服务的用户,但在实际应用中存在明显的制约。比如,测量范围,用户站和基准站的距离需要小于10km;随着测量区域的变化,需要不断设置和变更基准站。
第二代:网络RTK技术
针对以上常规RTK定位存在的问题,网络RTK技术应运而生,满足中长距离用户和某些特殊要求的用户(如监测丘陵及山区的用户)。
网络RTK技术在服务端利用载波差分技术原理,通过在区域内布设一定范围的基准站,形成分布较为均匀的连续运行基准站(CORS),利用基准站实时数据网络求解基线模糊度,建立区域大气误差模型,基于用户位置向用户实时播发虚拟站的修正观测信息,为覆盖范围区域内的所有用户提供稳定等精度的增强服务。对于终端用户,利用短基线RTK技术,消除如卫星轨道误差、卫星钟误差、电离层延迟、对流层延迟等误差项,实现载波模糊度的快速整数固定,实现厘米级高精度定位。
网络RTK需要畅通的数据通信链路,网络覆盖范围广、信号稳定,但对网络要求并非特别高。目前作业环境中,3G/4G具有足够的数据带宽,已经完全可以作为通信数据链路的载体。
目前,我国多个区域已建成省级CORS系统,满足地区内对于高精度位置应用的需求。
不过,网络RTK依然受到一些技术限制。比如随着基线长度的增长,模糊度的固定成功率受大气误差影响明显而逐渐降低,且需要建立用户和数据中心的通讯链路,当用户存在较大的距离变化时,存在播发主站切换的情况,造成模糊度结果出现变化。
第三代:全国组网
随着数字信息技术的发展,高精度定位服务在智慧城市建设、水路交通导航、精密测绘等国民经济的各个领域显现出战略意义,成为连接虚拟和现实的桥梁,无论是国家还是行业、大众市场,都对精准位置服务需求越来越大。
2014年起,国家层面牵头启动研制“全国一张网”,按照“统一规划、统一标准、共建共享”的原则,由中国兵器工业集团公司作为总体研制单位,联合交通运输部、国土资源部、国家测绘地理信息局、中国气象局、中国地震局、中国科学院、教育部有关部门建设。
2016年5月18日,作为“全国一张网”的建设和运营方,千寻位置宣布:国家北斗地基增强系统正式投入运行,开始向全社会提供服务。
据介绍,该系统分布在全国的基准站实时接收北斗、GPS、GLONASS、Galileo卫星信号,通过专网传至国家北斗数据处理中心,由部署数据中心的千寻位置云平台解算实时播发差分数据,用户可根据需要获取实时亚米级、厘米级、后处理毫米级精度的位置服务。“全国一张网”已完成了近2800座基准站建设和组网工作,整网系统全部使用国产设备,核心技术、芯片、算法全部自主可控。
“全国一张网”推行四年来,已服务超过6亿用户,成为全球最大规模的卫星地基增强系统,覆盖中国境内除无人区外的大部分区域,系统高可用、高并发,服务可用性大于99.99%。可以说,千寻位置在业内开启了高精度定位的“全国组网时代”。
第四代:星地一体
在“全国一张网”之后,千寻位置2018年又率先发布星地一体高精度时空服务“天音计划”,开启了高精度定位的“星地一体”时代,也为全球卫星导航领域贡献了中国方案。
这套系统由国家北斗地基增强系统“全国一张网”、星基增强系统、星地一体融合能力及千寻位置的全球站网系统构成,为用户提供高精度、高可靠、实时无缝的高精度时空服务,用于满足智能物联网时代对于无缝、连续、安全可靠的精准定位和复杂时间协同的需求,以发挥GNSS定位增强在自动驾驶、无人机等涉及用户人身和生产安全的应用场景中的重要价值,赋能全球智能物联网应用产业生态。
根据介绍,“天音计划”动态厘米级定位服务首次定位时间缩短97%以上,定位精度可提高50%,服务可用率高达99.999%。
不依赖通信运营商4G/5G网络,“天音计划”由于采用地球同步轨道卫星和互联网双路播发,即便在覆盖不佳的地方,譬如在沙漠、海洋、高空等无网络覆盖区域、网络覆盖断续的区域,千寻位置同样能提供7×24小时高可用的动态厘米级定位服务。目前服务覆盖中国大部分地区。
基于星地一体的创新技术方案,千寻位置已经建立了庞大的时空智能生态圈
随着大众市场对高精度定位需求的增长,高精度定位从传统的测量测绘应用方向走出来,市场迫切要求低成本精密定位技术,要求高精度定位方案技术革新。
从千寻位置开创性的全国组网方案,到突破性的星地一体融合方案,千寻位置5年实践验证了高精度定位服务具有强大的应用前景,包括在智能驾驶、智能电网、智慧城市、智能终端等大众市场领域,并且在应用过程中不断验证算法,形成了一套具有独特能力的时空智能服务,在算法、服务、技术等层面,不断引领行业持续创新。
面向未来,由无数个0和1组成的虚拟世界里,时空信息将帮助数以亿计的机器人连接虚拟和现实世界,时空将成为是万物数字化不可或缺的数字要素,我们需要一张更加实时、无缝、精确的时空网。千寻位置也一直从未停止对前沿科学的投入,无论在室内外无缝导航、GNSS与惯性导航系统,还是完好性、多GNSS融合导航定位理论与算法研究等诸多方面,展开前瞻研发。
免责声明:市场有风险,选择需谨慎!此文仅供参考,不作买卖依据。
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