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“厘米”级定位 精确时空信息

科普小知识2022-10-19 10:53:25
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北斗进一步将智能手机、汽车导航、智能交通……商业化,以实现跨境整合

在内蒙古草原,牧民白天放牛放羊。不管怎样,人们可以回家做饭。在家里,通过手机和相关软件,牧民可以看到每头牛和每只羊的确切位置...这张照片显示了牧民使用中国的北斗系统放牧。如今,卫星导航系统可以为各种用户提供全天候、全天时的定位、导航和定时服务,精确度和可靠性都很高。这里的“北斗”指的是中国的卫星导航系统——北斗。

中国的北斗系统于2015年开始商业化。短短三年,生活发生了巨大变化。智能手机、汽车导航、卫星电话、定位服务、测绘、物流、无人机、可穿戴设备、安全应急...都与北斗密切相关。此外,北斗还实现了城市燃气、城市供热、电网、给排水、智能交通、养老等民生领域的跨境融合。

现在看来,这只是一个起点。随着中国北斗系统的逐步完善,它将进一步改变我们的生活方式。许多事情现在看起来不可能,但事实上它们正在成为可能。

变化

以各种方式与外界保持联系。

一家国内媒体最近拍摄了一段双语视频。视频中最令人印象深刻的场景是内蒙古的牧民正在使用北斗系统放牧。白天,牛羊可以被放生,人们可以回家做饭。在家里,通过手机和相关软件,牧民可以看到每头牛和羊的准确位置,即准确的定位。结果,它不仅减少了人力投入,而且提高了放牧效率,这在过去是不可想象的。

有必要详细解释“定位”。在地球上,任何人或物体都有其三维位置信息,即位置。定位可以是静态的,也可以是移动的。定位不仅限于室外,还包括室内。定位不仅可以通过经度和纬度、水平面进行,还可以通过高度进行。定位可以是连续的,勾勒出一个人或一篇文章的运动轨迹。

在城市里,不管你在城市的哪个角落,只要打开手机,信号很强,你就能准确定位。它可以是卫星定位、基站定位、微定位和无线定位。方法不止一种。如果定位有偏差,可以通过选择参考对象进行更精确的定位。例如,你可以通过互联网预订一辆公共汽车,手机的位置显示在“天河南门”上。但是,如果您离“天河城西门”较近,您可以通过手动微调选择在“天河城西门”上车。

然而,如果你喜欢户外,你喜欢自己开车。那么,实现精确定位就不那么容易了,甚至是否提供粗略定位也是一个挑战。

海格通信,这次采访的主角,是一个有着60多年历史的企业。它也是北斗导航领域的领先企业。海格通信集团副总经理刘志峰告诉记者,如果“互联网+”缩短了人与人之间的时空距离,“北斗+”是人们获取准确时空信息的核心手段,而围绕“时空大数据”的挖掘和应用,其根本目标是在正确的时间和地点为正确的人提供正确的服务,即所谓的“智能”服务。

在偏远地区,可以基于中国北斗实现精确定位和短消息通信,并与外界联系。在紧急情况下,有必要向外界寻求帮助。解决定位的“有无”问题至关重要,它直接决定着外界救援的质量和效率。在获得位置的基础上,它通过北斗特有的短消息与外界相连。虽然北斗的短消息功能不如现在的手机方便,但它至少可以在公共网络信号中断时发送关键信息。

定位被提升到“厘米”级。

让自动驾驶成为可能

在现代社会,定位的重要性不言而喻。以常用的智能手机为例,智能手机的所谓“智能”是由于许多技术的支持,包括今天的主导角色定位。没有定位,手机上的许多服务,如汽车预订、外卖和导航,就无法实现,而且未来还会有更多。

目前,主要定位精度为“10m”。在“10米”范围内,卫星认为这是同一项,即卫星允许误差在“10米”范围内。我不知道你是否有过这样的经历:如果你在网上预约了一辆车,要么你找不到车,要么车找不到你;我叫了外卖,你在东门等,外卖送到南门。

刘志峰表示,北斗系统提供的“厘米级”定位将解决日常生活中的这些痛点,不会有“人在路的这一边,定位在路的另一边”。基于中国的北斗,科技企业还提供“10厘米”高精度地图。高精度定位和高精度地图的联合出现使得许多黑色技术“登陆”成为可能。

“厘米”级定位只是一个方面,“室内外连续定位”——这种“科幻”场景以前只出现在电影中,随着北斗系统的进一步完善,将逐渐落地并出现在日常生活中。不仅可以在室外准确定位道路、车辆、人员和建筑物,还可以全面感知室内停车位、人员等环境信息,并在此基础上实现无缝定位服务和室内外切换。

这种全新的定位解决方案提供连续的室内和室外定位,这是智能交通和安全城市等未来应用场景的前提和基础。

“室内外无缝连接定位”更大的应用场景是在自动驾驶领域。自主驾驶的商业化需要跨越“感知”、“决策”和“执行”三大障碍。其中,“感知”需要一系列高精度定位、高精度地图、连续定位等基础技术来支撑。

自驾车是智慧城市和智能交通的重要标志,可以实现高效、便捷、绿色的移动出行。“10米”级定位精度在网络订车、取车和汽车导航中基本足够,虽然有误差。因为手动驾驶是基于人的判断,人的位置判断远低于10米。

汽车通常长4.8米,宽1.8米。汽车之间的距离通常不到1米。因此,当移动旅行进入“自动驾驶”时代时,“10米”级别的定位精度远远不够。无论车辆是行驶还是停车,只有以厘米为单位进行测量,才能最大限度地保证安全性。然而,基于北斗系统,汽车或人的轨迹,无论是在室外还是室内,都可以清楚地显示在监视器屏幕上。这种“厘米”级的定位在过去是不可能的。

提供更好的用户体验

作为一种卫星导航系统,北斗经常被比作全球定位系统。北斗商业化始于2015年,比全球定位系统晚。北斗商业化时,全球定位系统已经占据了大部分市场份额。但作为后来者,北斗的性能相对优越。这不是对系统性能的完全超越,而是本地匹配优势的展示。相对优越的性能包括信号、覆盖范围、基站数量、高性价比、本地化供应商和本地化服务。“厘米”高精度定位、高精度地图、短信服务、室内外无缝连接定位等。上面描述的是北斗相对优越的性能。

海格通信在巩固其原有优势的同时,进一步大力拓展北斗的民用市场,整合其软件和信息服务能力,以帮助中国的北斗商业化进程。在广州科学城海格通信展厅,记者看到了一系列基于北斗的商业产品。

到目前为止,海格通信公司已经建立了一个完整的产业链,从芯片、天线和模块到完整的机器、系统和运营服务。在中国,海格通信只是北斗庞大产业链的一部分。海格通信公司是提供北斗高精度定位、高精度地图和导航算法全套解决方案的供应商之一。

“广州制造”

集成核心芯片的自主研发

近年来,海格通信公司加大了对北斗的高精度定位、高精度地图和导航算法的研发投资。在产业链整体布局的基础上,大力推进北斗与大数据、智能城市、物联网、智能驾驶等领域的跨境融合,进一步拓展工业应用和大众应用的市场空间,实现海格北斗民用服务的大规模发展。

刘志峰已经在导航领域扎根20多年,目前是海格通信公司的副总经理和北斗导航行业的领导者。刘志峰表示,“北斗在智慧城市的高精度集成和创新应用意义重大。智慧城市建设涵盖国民经济发展的各个领域,涉及人类生活的方方面面。基于北斗高精度的智慧城市综合创新应用将极大地推动北斗产业的大规模应用,从而确保国民经济各个领域的安全可控性”。

刘志峰表示:“面对综合定位服务市场的巨大需求,我们突破了厘米级高精度北斗导航定位技术、基于人工智能算法的多源集成技术等几项关键技术,创新性地开发了北斗+多源集成智能导航集成核心芯片,从自主核心芯片-智能终端-高精度无缝导航地图-精密时空大数据平台为用户提供室内外连续高精度定位系统解决方案。”

导航是车主最常用的方式。在这个领域,海格通信公司提供了一个高精度的导航系统。基于北斗卫星RTK差分技术的高精度定位具有亚米级的定位精度,能够准确区分车辆当前车道,是实现高精度导航的基础。然而,由于自动驾驶领域的资源稀缺和迫切需要,海格通信公司可以提供精度为10厘米的地图显示。

此外,海格通信还推出了基于北斗高精度2D和3D室内外组合导航引擎的北斗高精度应用平台,支持高精度专题数据叠加和增量更新,基于行人、车辆等的快速路径规划和引导。可应用于自动驾驶、汽车辅助驾驶、智能消防、智能物流、智能景点导航等领域。

“双重制度”

手机和汽车完全配备了“双系统”

刘志峰告诉记者,2020年将是一个关键时刻。届时,北斗信号覆盖面扩大、“厘米级”定位和高精度地图等关键技术将更加成熟可靠。芯片生产、成本控制和系统支持将日益提高。

不难理解为什么许多手机支持“全球定位系统+北斗”双系统甚至三个系统。一方面,多个系统可以确保可靠和可用的定位。当一个系统失去信号时,另一个系统可以“捡起棍子”;另一方面,它是为未来的“厘米级”定位和高精度地图准备硬件、软件和系统。

每个人都可能有这样一种观点,当移动电话配备了双重系统,而北斗与全球定位系统捆绑在一起时,北斗就是“搭便车”。事实上,双重系统最早出现在美国,其初衷是提高定位的可靠性。通常,一套系统使用多达三颗卫星进行定位,两套系统是六颗卫星。哪个更好,试一试就会知道。鸡蛋没有放在同一个篮子里,这也是事实,这一理论适用于“定位”。

“厘米级”定位、高精度地图、无缝室内外连接定位,以及大量类似海格通信的本地供应商都是北斗的优势。早期的智能手机只支持全球定位系统导航和定位,但新上市的手机已经提供了“全球定位系统+北斗”双重系统。汽车互联网比手机晚,但起点更高。车辆定位和车辆导航都是“全球定位系统+北斗”双重系统,一步到位。

北斗和全球定位系统之间,谁也代替不了谁。事实上,随着自动驾驶和智能城市计划的逐步实施,越来越多的建筑商和企业意识到,为了不断增强产品应对复杂情况和处理海量数据的能力,他们不能只依赖单一的解决方案。“双系统”、“高精度地图+高精度定位”的深度融合将发挥越来越重要的作用。

记者笔记

自从文明出现以来,人类一直在不断追求更高精度的定位,先是文字,然后是地图,现在是卫星。面向未来,有高精度地图或高精度定位的短板。地图和位置的关系就像平衡和重量一样:平衡和重量是分不开的。有些人可能会担心高精度定位太“可怕”,人的每一个动作都会被可视化。这种担心是多余的。位置数据和个人位置可以手动“关闭”。

以智能手机为例。安卓或苹果可以选择关闭“隐私”栏中的“位置”。这里还有一个提醒,在日常生活中,每个人都必须保护自己的位置数据,永远不要授权不可靠的应用程序随意获取你的位置信息。您只能在使用过程中授权APP获取您的位置,从而保护您的隐私并享受技术带来的各种便利。

如何实现卫星定位?

“定位”被放在卫星导航三大功能的首位。为了实现卫星定位,必须支持硬件和系统。打开智能手机,你会发现里面集成了芯片和天线,它们相当于接收器,负责接收和处理数据。移动电话连接到三颗以上的卫星,定位是通过测量物体和卫星之间的距离来实现的。在移动互联时代,不仅有必要而且有必要进行更高精度的定位。