實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位的主要方法有單點定位和差分定位。地基增強(qiáng)一般都使用差分定位,星基增強(qiáng)有使用差分的也有不使用差分的,不使用差分的星基增強(qiáng)只能到米級的精度。使用差分的地基增強(qiáng)可以到毫米級別的定位精度,使用差分定位的星基增強(qiáng)可以精確到厘米精度。
通常來說,高精GPS定位是指定位精度優(yōu)于1米的定位手段。目前,主要通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和增強(qiáng)系統(tǒng)配合實現(xiàn),增強(qiáng)系統(tǒng)主要有地基增強(qiáng)系統(tǒng)與星基增強(qiáng)系統(tǒng)二種。
下圖是星基增強(qiáng)與地基增強(qiáng)的比較:
但事實上,想要達(dá)到高精定位大范圍應(yīng)用的條件非??量獭,F(xiàn)實條件下的定位精度,會受到定位方法、增強(qiáng)方法、接收信號強(qiáng)度以及用戶數(shù)量等各種因素影響,往往定位的效果要么是不穩(wěn)定不達(dá)標(biāo),要么就是成本太高難以實際使用。
衛(wèi)星導(dǎo)航基本原理用初中數(shù)學(xué)就可以解釋,物體的空間坐標(biāo)為(x,y,z)。為了解算三個未知數(shù)必須列三元方程組,而這一方程組就來源于三個衛(wèi)星到物體的距離。因這其中包含時間相關(guān)誤差,所以需引入第四顆衛(wèi)星。
因此,當(dāng)接收裝置接收到4顆及以上導(dǎo)航衛(wèi)星信號時,即可計算出其所在位置。這種定位方式精度可以達(dá)10m左右,在開闊地帶可以精確到5米。
這里的接收裝置既可以是專業(yè)接收器,也可以是安裝了匹配芯片的智能手機(jī)。目前大部分智能手機(jī)中都裝有GPS定位芯片。
可是,單純的衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度(10m)對于大部分的行業(yè)應(yīng)用和軍用領(lǐng)域而言,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
為了提高定位精度,人們通過在地面建立固定的參考站(CORS站)來獲取衛(wèi)星定位測量時的誤差。進(jìn)而將衛(wèi)星定位坐標(biāo)與自身精確坐標(biāo)對比后的“改正數(shù)”結(jié)果,發(fā)送給接收機(jī)。
接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號的同時,如果還可以收到參考站廣播的“改正數(shù)”,即可計算出更為精確的位置,這時的定位精度最高可達(dá)毫米級別,這就是地基增強(qiáng)技術(shù)。(地基增強(qiáng)方式里面還細(xì)分RTK,RTD模式,RTK模式可以精確到毫米級別,RTD模式可以精確到1米左右)。

地基增強(qiáng)的精度雖然很高,但覆蓋范圍卻有一定限制。定位目標(biāo)必須處在通信信號覆蓋的范圍之內(nèi),但在通信信號難以覆蓋的高空、海上、沙漠和山區(qū),則形成了大范圍的定位盲區(qū)。
而為了解決更大范圍的高精定位需求,人們把從參考站獲取到的改正參數(shù)上傳至衛(wèi)星,再通過衛(wèi)星向全球播發(fā)。這樣,用戶終端不必再受到通信能力的限制。星基增強(qiáng)也是由此而來。
格局變化凸顯“星基增強(qiáng)”重要性。
說了這么多,讀者應(yīng)該對“星基增強(qiáng)”的優(yōu)勢有了初步了解。那么為何“星基增強(qiáng)”這個技術(shù)名詞突然被媒體推到了大眾面前?
原來,過去高精定位的重要意義主要圍繞軍事及測繪等專業(yè)領(lǐng)域,局域差分基本可以滿足需求。但隨著無人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等新興行業(yè)的興起,高精度定位的用戶數(shù)量級將有飛躍式的提升。因此,星基增強(qiáng)系統(tǒng)的重要性也被凸顯出來。
一方面,泰伯網(wǎng)此前引用專家觀點稱,未來想要實現(xiàn)L5階段的無人駕駛,汽車除了要安裝激光雷達(dá)等傳感器外,還必須要具備厘米級的絕對定位能力。并且,面對潛在的數(shù)十億級用戶數(shù),星基增強(qiáng)(廣域差分)系統(tǒng)將會是無人駕駛的唯一選擇。
另一方面,有報告顯示截至2018年1月,我國衛(wèi)星導(dǎo)航及北斗應(yīng)用相關(guān)上市公司總數(shù)達(dá)58家,北斗應(yīng)用在交通運輸、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、城市綜合安防和智慧城市建設(shè)等主要細(xì)分市場的規(guī)模有望超過2萬億元。可以預(yù)見,高精定位在這些細(xì)分市場角色也必將舉足輕重。
對于星基增強(qiáng),國內(nèi)企業(yè)其實早有布局。“中國精度”(Atlas),作為國內(nèi)首個星基增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng),由合眾思壯公司在2013年11月首先提出,并且于2015年正式對全球用戶提供商業(yè)服務(wù)。
目前,“中國精度”系統(tǒng)已能夠提供亞米級、分米級和厘米級三種不同精度層級的增強(qiáng)服務(wù)。測試結(jié)果顯示,“中國精度”的系統(tǒng)定位精度、相對精度以及收斂時間等關(guān)鍵指標(biāo)均可比肩國際同類商用服務(wù)系統(tǒng)。
“中國精度”的落地之旅
目前“中國精度”已向著名農(nóng)機(jī)公司克拉斯(CLAAS)、商業(yè)運輸及建筑設(shè)備制造商沃爾沃(VOLVO)等世界知名企業(yè)提供商用服務(wù)。
在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、地球物理調(diào)查、鉆探、物探油氣、地礦勘探等海洋應(yīng)用領(lǐng)域和石油管線測量,江河航道測量等陸地測量應(yīng)用領(lǐng)域,“中國精度”憑借較短的收斂時間、領(lǐng)先的定位性能和無需架設(shè)基站的靈活性,發(fā)揮了積極、重要的社會效用。
中國新一代航天遠(yuǎn)洋測量船使用中國精度服務(wù)
千尋位置是全球領(lǐng)先的精準(zhǔn)位置服務(wù)公司,提供高達(dá)動態(tài)厘米級和靜態(tài)毫米級的定位能力,是IoT時代重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。
公司成立于2015年8月,由中國兵器工業(yè)集團(tuán)和阿里巴巴集團(tuán)共同發(fā)起成立。千尋位置基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)(兼容GPS、GLONASS、Galileo)基礎(chǔ)定位數(shù)據(jù),利用遍及全國的超過2800個地基增強(qiáng)站及自主研發(fā)的定位算法,
通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)運算,為遍布全國的用戶提供精準(zhǔn)定位及延展服務(wù)。
千尋是精確位置的服務(wù)商,我們GPS定位器生產(chǎn)商 利用千尋提供的服務(wù),做出精確定位的解決方案。需要在AP的程序中加入千尋的SDK代碼,在芯片方面要升級精確定位的GPS芯片(很多可以pin-pin兼容現(xiàn)有的芯片),當(dāng)然要向千尋公司買精確定位的服務(wù)費用。
千尋的精確定位現(xiàn)在支持到毫米級別,不過這個必須是靜態(tài)的,而且每次需要1個小時才能輸出結(jié)果。這個可以在預(yù)測沉降的場景中應(yīng)用。