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    “厘米”级定位 精确时空信息

    2018-12-17 09:58:48 来源: 广州日报
    聊聊
    在内蒙古大草原上,牧民白天将牛羊放出去,不用管,人可以回家做菜。在家里,通过手机和相关软件,牧民可以看到每一头牛羊的准确位置……这个画面是牧民们正在使用中国北斗系统进行放牧。如今,卫星导航系统能够全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠性的定位、导航和授时服务。这里说的“北斗”,是指中国的卫星导航系统——中国北斗。

    中国北斗从2015年开始商业化,短短三年,已经让生活发生显著变化。智能手机、车载导航、卫星电话、位置服务、测绘、物流、无人机、穿戴设备、安全应急……都与北斗息息相关。此外,北斗还在城市燃气、城镇供热、电力电网、供水排水、智慧交通、养老关爱等民生领域实现跨界融合。

    现在看来,这只是起点,随着中国北斗系统的日渐完善,还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,其实正在变成可能。

    文/广州日报全媒体记者周伟力

    图/广州日报全媒体记者苏俊杰

    视频/广州日报视频记者刘宇

    改变

    多种方式与外界保持联系

    国内一家媒体近期拍摄了一期双语视频。视频中,让人最为印象深刻的一幕就是内蒙古的牧民正在使用中国北斗系统进行放牧。白天将牛羊放出去,不用管,人可以回家做菜。在家里,通过手机和相关软件,牧民就可以看到每一头牛羊的准确位置,也就是精准定位。如此一来,既减少了人力的投入,又提升了放牧效率,这在以往是不能想象的。

    有必要详细解释下“定位”。地球上,任何一个人、一件物品,都有其三维空间的位置信息,这就是定位。定位可以是静止的,也可以是移动的。定位不局限于室外,也可以室内。定位不仅可以经纬度、水平面定位,还可以海拔高度定位。定位可以是持续的,勾勒出一个人、一件物品的移动轨迹。

    在城市,无论身处城市的哪个角落,打开手机,信号强,就可以准确定位。可以是卫星定位、基站定位,也可以是微定位和Wi-Fi定位。手段不止一种,假如定位有偏差,还可以通过选择参照物,来进行更为精准的定位。比如,预约网约车,手机定位显示在“天河城南门”,但你身处更加靠近“天河城西门”的地方,可以通过手动微调,准确选择在“天河城西门”上车。

    然而,假如你喜欢户外,喜欢自驾;那么,要实现准确的定位就没那么容易了,甚至能否提供大致的定位都是一项挑战。

    海格通信,此次采访的主角,是一家有着60余年历史的企业,同时也是北斗导航板块龙头企业。海格通信集团副总经理刘彦告诉记者,如果说“互联网+”缩短了人与人之间的时空距离,“北斗+”则是人们获取精准时空信息的核心手段,而围绕“时空大数据”挖掘与应用,其根本目标就是在正确的时间、正确的地点,为正确的人提供正确的服务,即所谓“智能化”服务。

    在偏远地区,基于中国北斗可实现准确定位以及短报文通信,与外界联系。遇到紧急情况,需要向外界求救,解决定位的“有与无”显得极为关键,直接决定了外界实施救援的质量与效率。在获得定位基础上,通过中国北斗独有的短报文与外界相连。虽然,北斗短报文功能没有目前手机联络那么便捷,但至少在公网信号中断时,还能够发送关键信息。

    定位提升到“厘米”级

    让自动驾驶成为可能

    现代社会里,定位的重要性不言而喻。以常用的智能手机为例,智能手机之所谓如此“智能”,是因为有着许多科技做支撑,其中,就包括今天的主角——定位。离开定位,手机上的网约车、外卖、导航等许多服务就不能实现,将来还只会更多。

    现有主要的定位精度是“10米”级。在“10米”范围内,卫星就认为这是同一件物品,即卫星允许“10米”范围内的误差。不知道你是否有过这样的经历:约了网约车,不是你找不到车,就是车找不到你;叫了一份外卖,你在东门等,外卖去了南门。

    刘彦介绍,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,不会出现“人在马路这边,定位在马路对面”的情况。基于中国北斗,科技企业还提供“10厘米”级的高精度地图。高精度定位和高精度地图的携手出现,让许多黑科技“落地”变成可能。

    “厘米”级定位只是一方面,“室内外持续定位”——这种以前只出现在电影中的“科幻”场景,随着北斗系统的进一步完善,也将逐渐落地,出现在日常生活中。不仅可以在室外对道路、车辆、人员、建筑进行精准定位,也能对室内的车位、人员等环境信息进行全面感知,并在此基础上,实现室外室内的无缝位置服务和切换。

    这种全新的定位解决方案提供连续的室内外定位,是智慧交通、平安城市等未来应用场景实现的前提与基础。

    而“室内外无缝衔接定位”更大的应用场景是在自动驾驶领域。自动驾驶商业化需要跨越“感知”“决策”“执行”三道槛。其中,“感知”就需要一系列高精度定位、高精度地图、连续定位等基础科技做支撑。

    自动驾驶是智慧城市和智慧交通的重要标志,能够实现高效、便捷、绿色的移动出行。“10米”级的定位精度,在网约车、外卖和车载导航上,尽管有误差,但基本上是够用的。因为人工驾驶是基于人的判断,人对于位置的判断要远低于10米。

    一辆车通常长4.8米,宽1.8米。车与车之间的距离经常是少于1米的。所以,当移动出行进入到“自动驾驶”时代,“10米”级的定位精度是远远不够的。车辆无论是行驶还是停车,只有以“厘米”衡量,才能最大程度确保安全。而基于北斗系统,一辆车、一个人的运行轨迹,不管是室外,还是室内,都可以在监控屏上清晰地显示出来,这种精确到“厘米”级的定位,这在以往是不能实现的。

    提供更优越的用户体验

    同为卫星导航系统,北斗常被拿来与GPS比较。北斗商业化是从2015年开始,比GPS要来得晚。北斗商业化时,GPS已经占据了大部分市场份额。但作为后来者,中国北斗具有相对优越的性能。这并不是系统性能完全超越,而是在本土化配套上,显示出优越性。相对优越的性能包括信号、覆盖率、基站数量、高性价比、本地化供应商以及本土化服务。上面描述的“厘米”级高精度定位、高精度地图、短报文服务、室内外无缝衔接定位等,都是中国北斗相对优越的性能。

    在巩固原有的优势地位的同时,海格通信进一步大力拓展北斗民用市场,并整合在软件和信息服务方面的能力优势,助力中国北斗商用化进程。在位于广州科学城的海格通信展厅中,记者看到一系列基于中国北斗的商用化产品。

    发展至今,海格通信已经构建从芯片、天线、模块,到整机、系统和运营服务的完整产业链。而在中国,海格通信只是北斗庞大产业链的一环,在北斗高精度定位、高精度地图和导航算法等领域,海格通信是提供一整套的解决方案供应商之一。

    “广州造”

    自主研发一体化核心芯片

    近年,海格通信在北斗高精度定位、高精度地图和导航算法等领域加大研发投入。在全产业链布局的基础上,其大力促进北斗与大数据、智慧城市、物联网、智能驾驶等领域的跨界融合应用,进一步拓展行业应用和大众应用市场空间,实现海格北斗民用服务的规模化发展。

    刘彦,扎根导航领域超过20年,现任海格通信副总经理、北斗导航产业领军人。刘彦认为,“北斗高精度在智慧城市的融合创新应用具有重要意义。智慧城市建设覆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大大促进北斗产业的规模化应用,从而保障国民经济各领域的安全可控”。

    刘彦介绍说:“面向位置综合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融合技术等多项关键技术,创新性研发了北斗+多源融合智能导航一体化核心芯片,为用户提供从自主核心芯片—智能终端—高精度无缝导航地图—精准时空大数据平台的室内外连续高精度定位系统解决方案。”

    广大车主最常用是导航。在这一领域,海格通信提供高精度的导航系统,基于北斗卫星RTK差分技术的高精度定位,其定位精度达到亚米级,能够准确区分车辆当前的车道,是实现高精度导航的基础。而自动驾驶领域的稀缺资源以及刚需,海格通信能够提供10cm精度的地图显示。

    此外,海格通信还推出北斗高精度应用平台,基于北斗高精度二三维室内外一体化导航引擎,支持高精度专题数据叠加、增量更新,基于行人、车辆等快速路径规划与引导,可应用于自动驾驶、汽车辅助驾驶、智能消防、智能物流、智能景区导览等领域。

    “双系统”

    手机和汽车全面搭载“双系统”

    刘彦告诉记者,2020年会是一个关键时间节点。届时,更大面积的北斗信号覆盖、“厘米级”定位、高精度地图等关键技术,会更加的成熟、可靠。芯片的生产、成本控制、系统支撑会日益完善。

    这也就不难理解,为何许多手机是支持“GPS+北斗”双系统,甚至是三系统。一方面,多系统能确保定位的可靠、能用,当一个系统失去信号之后,另外一个系统可以“接棒”;另外一方面,就是为将来的“厘米级”的定位和高精度地图,做好硬件、软件和系统方面的准备。

    大伙可能会有这样的看法,手机搭载双系统,北斗捆绑GPS,是北斗在“搭顺风车”。事实上,双系统最早出现在美国,初衷是为提升定位的可靠性。通常,一套系统最多用三颗卫星进行定位,两套系统就是六颗卫星,孰优孰劣,一试便知。不将鸡蛋放在同一个篮子里,这一理论用在“定位”上,也是成立的。

    “厘米级”定位、高精度地图、室内外无缝衔接定位,加上一大批类似海格通信的本土供应商,是北斗的优势所在。稍早的智能手机都只支持GPS导航和定位,但新近上市的手机,已经提供“GPS+北斗”双系统。汽车互联网化比手机要晚,但起点较高,车辆定位和车载导航都是“GPS+北斗”双系统,直接一步到位。

    北斗和GPS之间,不会是谁取代谁。实际上,随着自动驾驶、智慧城市等规划的逐渐落地,愈发多的建设者和企事业已经意识到,要不断加强产品应对复杂情况,处理海量数据的能力,就不能单纯依靠单一的解决方案。“双系统”“高精度地图+高精度定位”的深度融合将扮演越来越重要的角色。

    记者观察

    自从文明出现,人类便不断追求更高精度的定位,先是文字,再是地图,现在则是卫星。面向未来,光有高精度地图,或者光有高精度定位,都是有短板的。地图与定位的关系,就像秤与砣:秤离不开砣。或许有人会有这样的担心,高精度定位太“可怕”,人的一举一动,都会被可视化。这种担心是多余的,位置数据和个人定位可以手动“关闭”。

    以智能手机为例,无论是安卓,还是苹果,都可以在“隐私”一栏,选择关闭“定位”。这里也提个醒,在日常生活中,大伙一定要保护自己的位置数据,千万不要随意授权不靠谱的APP获得你的位置信息。可以授权APP仅在使用期间获取你的定位,如此一来,既保护自己的隐私,又可以享受科技带来的各种便捷。

    【知多点】 如何实现卫星定位?

    “定位”被放在卫星导航三大功能的首位。要实现卫星定位,就必须有硬件、系统做支撑。打开智能手机,你会发现里面集成有芯片和天线,相当于接收机,负责数据的接收和处理。手机与三颗以上卫星相连,通过测算物品与卫星之间的距离,进行定位。移动互联时代,更高精度地定位,不仅必要,而且必须。(周伟力)

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