坚持前沿探索，千寻位置布局面向未来的高精度定位技术

2020-11-02 17:41:53来源：财讯网

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。

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