堅持前沿探索,千尋位置布局面向未來的高精度定位技術

堅持前沿探索，千尋位置布局面向未來的高精度定位技術

來源：財訊網 • 2020-11-02 17:41:47

2016年，千尋位置率先開啟高精度定位「全國組網時代」

上千年來，人類一直在探索自身在時空中的位置，以便能更好處理與外在的關係。今天，時空信息是人類認識世界、改造世界、掌控生活以及進行社會化協同的基本信息。

在信息化社會中，約80%的信息都與空間和時間有關，位置數據的精準性越高，物聯網能夠幫助用戶解決的問題就越多。同樣，自動駕駛、AR/VR、智慧機器人等物聯網應用的出現，也催生出對精準位置數據的大量需求，數以億計的機器對時空的感知提出了更高解析度的要求。

目前，高精度定位技術走過了四個發展階段。面向未來，無論在沙漠還是海洋，是否有4G/5G網絡覆蓋，亦或是室外、室內，都有一張統一基準、精確感知、高度協同的高精度時空網絡。

　第一代：單基站RTK技術

GPS、北鬥等衛星導航系統的發展，極大方便了人們了解自己的時空信息，但光靠衛星導航系統，精度還遠遠不夠。在室外土地測量、工程作業中，人們利用RTK（Real Time Kinematic）技術進行高精度定位，其定位的標準模式是利用兩臺衛星定位接收機（一臺為基準站，一臺為流動站）進行同步觀測，基準站利用其無線電設備，將差分改正數據（包括基準站坐標、基準站原始觀測值或者改正數）實時傳輸給流動用戶，在流動用戶接收機上進行基線解算，獲取流動用戶的實時坐標，精度可達釐米級。

常規單基站RTK極大地方便了需要動態高精度服務的用戶，但在實際應用中存在明顯的制約。比如，測量範圍，用戶站和基準站的距離需要小於10km；隨著測量區域的變化，需要不斷設置和變更基準站。

第二代：網絡RTK技術

針對以上常規RTK定位存在的問題，網絡RTK技術應運而生，滿足中長距離用戶和某些特殊要求的用戶（如監測丘陵及山區的用戶）。

網絡RTK技術在服務端利用載波差分技術原理，通過在區域內布設一定範圍的基準站，形成分布較為均勻的連續運行基準站（CORS），利用基準站實時數據網絡求解基線模糊度，建立區域大氣誤差模型，基於用戶位置向用戶實時播發虛擬站的修正觀測信息，為覆蓋範圍區域內的所有用戶提供穩定等精度的增強服務。對於終端用戶，利用短基線RTK技術，消除如衛星軌道誤差、衛星鐘誤差、電離層延遲、對流層延遲等誤差項，實現載波模糊度的快速整數固定，實現釐米級高精度定位。

網絡RTK需要暢通的數據通信鏈路，網絡覆蓋範圍廣、信號穩定，但對網絡要求並非特別高。目前作業環境中，3G/4G具有足夠的數據帶寬，已經完全可以作為通信數據鏈路的載體。

目前，我國多個區域已建成省級CORS系統，滿足地區內對於高精度位置應用的需求。

不過，網絡RTK依然受到一些技術限制。比如隨著基線長度的增長，模糊度的固定成功率受大氣誤差影響明顯而逐漸降低，且需要建立用戶和數據中心的通訊鏈路，當用戶存在較大的距離變化時，存在播發主站切換的情況，造成模糊度結果出現變化。

第三代：全國組網

隨著數字信息技術的發展，高精度定位服務在智慧城市建設、水路交通導航、精密測繪等國民經濟的各個領域顯現出戰略意義，成為連接虛擬和現實的橋梁，無論是國家還是行業、大眾市場，都對精準位置服務需求越來越大。

2014年起，國家層面牽頭啟動研製「全國一張網」，按照「統一規劃、統一標準、共建共享」的原則，由中國兵器工業集團公司作為總體研製單位，聯合交通運輸部、國土資源部、國家測繪地理信息局、中國氣象局、中國地震局、中國科學院、教育部有關部門建設。

2016年5月18日，作為「全國一張網」的建設和運營方，千尋位置宣布：國家北鬥地基增強系統正式投入運行，開始向全社會提供服務。

據介紹，該系統分布在全國的基準站實時接收北鬥、GPS、GLONASS、Galileo衛星信號，通過專網傳至國家北鬥數據處理中心，由部署數據中心的千尋位置雲平臺解算實時播發差分數據，用戶可根據需要獲取實時亞米級、釐米級、後處理毫米級精度的位置服務。「全國一張網」已完成了近2800座基準站建設和組網工作，整網系統全部使用國產設備，核心技術、晶片、算法全部自主可控。

「全國一張網」推行四年來，已服務超過6億用戶，成為全球最大規模的衛星地基增強系統，覆蓋中國境內除無人區外的大部分區域，系統高可用、高並發，服務可用性大於99.99%。可以說，千尋位置在業內開啟了高精度定位的「全國組網時代」。

第四代：星地一體

在「全國一張網」之後，千尋位置2018年又率先發布星地一體高精度時空服務「天音計劃」，開啟了高精度定位的「星地一體」時代，也為全球衛星導航領域貢獻了中國方案。

這套系統由國家北鬥地基增強系統「全國一張網」、星基增強系統、星地一體融合能力及千尋位置的全球站網系統構成，為用戶提供高精度、高可靠、實時無縫的高精度時空服務，用於滿足智能物聯網時代對於無縫、連續、安全可靠的精準定位和複雜時間協同的需求，以發揮GNSS定位增強在自動駕駛、無人機等涉及用戶人身和生產安全的應用場景中的重要價值，賦能全球智能物聯網應用產業生態。

根據介紹，「天音計劃」動態釐米級定位服務首次定位時間縮短97%以上，定位精度可提高50%，服務可用率高達99.999%。

不依賴通信運營商4G/5G網絡，「天音計劃」由於採用地球同步軌道衛星和網際網路雙路播發，即便在覆蓋不佳的地方，譬如在沙漠、海洋、高空等無網絡覆蓋區域、網絡覆蓋斷續的區域，千尋位置同樣能提供7×24小時高可用的動態釐米級定位服務。目前服務覆蓋中國大部分地區。

基於星地一體的創新技術方案，千尋位置已經建立了龐大的時空智能生態圈

隨著大眾市場對高精度定位需求的增長，高精度定位從傳統的測量測繪應用方向走出來，市場迫切要求低成本精密定位技術，要求高精度定位方案技術革新。

從千尋位置開創性的全國組網方案，到突破性的星地一體融合方案，千尋位置5年實踐驗證了高精度定位服務具有強大的應用前景，包括在智能駕駛、智能電網、智慧城市、智能終端等大眾市場領域，並且在應用過程中不斷驗證算法，形成了一套具有獨特能力的時空智能服務，在算法、服務、技術等層面，不斷引領行業持續創新。

面向未來，由無數個0和1組成的虛擬世界裡，時空信息將幫助數以億計的機器人連接虛擬和現實世界，時空將成為是萬物數位化不可或缺的數字要素，我們需要一張更加實時、無縫、精確的時空網。千尋位置也一直從未停止對前沿科學的投入，無論在室內外無縫導航、GNSS與慣性導航系統，還是完好性、多GNSS融合導航定位理論與算法研究等諸多方面，展開前瞻研發。

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