為什麼導航定位那麼「喜歡」高精度?呢?

2020-09-12 千尋位置行業應用

為什麼做導航定位這行的會對定位精度有著不同尋常的關注?可能是為了挑戰?

因為測量不可避免帶來誤差,所以「真值不可測得」。但人類天生又喜歡挑戰,所以人類總希望不斷通過改進技術手段來逼近真值,也就是提高定位技術的精度。

也可能是精度的改善太容易感受?

從星象羅盤,到無線電,再到衛星導航,每一次技術的進步,都帶來定位精度的巨大改善,從幾百米到幾米的誤差,由模糊到清晰,人類感受明顯。

還可能是我們不太關心遠在天邊的衛星導航系統?

衛星導航系統評價裡其實不止只有精度一個指標,還有可用性、連續性、完好性等等,我們的北鬥系統運營維護希望把這些指標做到近乎完美,而用戶能感受到還是能不能用、精度高不高。

儘管「真值不可測得」,我們今天的技術卻又可以如此地逼近真值,比如經過地基增強差分修正後的衛星導航定位技術,可以把動態條件下的定位精度做到釐米級。

如此高的定位精度,現在獲取的成本也越來越低,未來很有可能會是標配,那難道這樣的定位技術已經完美到無懈可擊了嗎?

如何評價定位系統?

Rainer Mautz博士在申請蘇黎世聯邦理工學院的教職時,整理了一篇比較全面的關於室內定位的論文——《Indoor Positioning Technologies》,文中第二章專門論述用戶需求,提出了16個指標。

從這個指標體系可以看出來,精度是非常重要的指標,但是,它也只是其中一個指標。

個人認為,利用這些指標考察所有定位系統都是適用的,不論是室內還是室外定位系統,但是這些指標把對基站部署和終端應用放在一起了,讓人有點費解。

為什麼會這樣,這裡需要補充一個關於室外和室內定位系統的區別說明。

室外一般用衛星導航定位系統,衛星導航系統一般分為空間段(衛星)、地面段(基準站、主控站、時間同步/注入站和監測站等)和用戶段(終端用戶)。空間段和地面段一般是由國家來主導運營維護,比如咱們國家的北鬥系統和老美的GPS。衛星導航是一個廣播的系統,從終端用戶的角度,你只需要購買一臺能支持北鬥的設備就可以了,不需要再為衛星導航系統運營維護支付額外的費用。

但是,室內定位系統不一樣。如果類比衛星導航系統,應該劃分為空間段(基站)、服務段(時間同步,系統控制)和用戶段(終端用戶)。首先,空間段是需要花錢部署的,比如定位基站。其次,用戶段的終端設備也可能是專用的,比如定位標籤。最後,服務段的軟體也可能專門開發的,也是需要花錢的,比如服務端解算位置的監控系統。

也就是說,文中「用戶需求」中的用戶二字,有點B端客戶的味道,他們要用室內定位系統,其實要考慮三個層面:空間段和服務段部署,以及用戶段使用的終端。

用戶關心什麼?

可以分成大眾市場和行業市場兩個角度來看。

大眾市場的用戶,米級或亞米級的精度足以滿足一般的導航需求,這點不論是室內還是室外都是一致的,其更在意的是影響用戶體驗的其他性能,比如覆蓋度(是不是室內外隨地都可以用)、可用性(是不是隨時都可以用)、接入成本(手機能不能用)、接口友好程度(導航電子地圖好不好用)、用戶幹擾程度、隱私安全等等方面。

行業市場的用戶,也需要根據不同的場景來進行選擇評價指標。

比如一般只涉及室外開闊應用場景的測量測繪市場,最在意的就是定位精度(釐米級),還有一些有關測量工作體驗相關的指標,的比如覆蓋度(是否是全國覆蓋)、接入成本(終端+服務)以及合法度(是否違反測繪法)等等。

而對於涉及室內外應用場景的自動駕駛市場,除了車載終端定位精度(分米級)要滿足車道級定位需求以外,更看重的是安全相關的指標,比如可用性(是不是一直可以用)、完好性(操作符合規範、服務不可用時預警)、穩定性(抗幹擾、通信安全)、覆蓋度(是否室內室外、全國覆蓋)以及解算頻率(考慮速度80km/h,要達到米級響應需要20Hz左右)等等。除此之外,在衛星導航不可用的場景,比如隧道、室內停車場,還需要考慮部署室內定位系統,因此還要額外考慮此類系統部署的指標,比如基站(空間段)覆蓋範圍和成本,系統(服務段)的可用性、完好性、穩定性等等。

精度高就夠了嗎?

如果按照把1米精度範圍定義成高精度,隨著技術實現成本的降低,高精度可能就是未來導航定位服務的標配,彼時影響各類服務體驗的,就不只是精度了。

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