曹冲:高精度大众化服务时代已经来到
斗室智库
2020/12/09 14:07
《斗室智库》最近一段时间,一直在研究报道转发相关的GNSS应用技术及其发展动态,其中重点之一是高精度大众化应用服务。经过人们的长期努力,高精度定位导航授时的拦路虎已经被一一破解,而且真正突破了大众化应用服务的技术与经济门槛,完全有望走上免费服务的坦途。这对于数以几十亿计的广大无比的用户群体而言,是天大的好消息。技术进步,产业发展,其出发点和落脚点是以人为本,以人民为中心,最终目的是让人民大众具有获得感、幸福感和安全感。这是北斗系统建设与运营的根本性目标。

  北斗/GNSS这样的现代导航系统,其最大的优势和特点,就是高精度,因为它们依托的核心技术之一是原子钟,成为导航卫星的心脏,原子钟的稳定性极高,导航卫星上用的星钟一般都达到由于10-13的稳定度,也就是每三百万年的误差累计达到一秒钟。这种优势和特点的充分发挥,必须有一系列的技术和增强措施,加以配合。而差分技术是卫星导航最具特色的技术,是应用的最为深入广泛的技术,也是大家感到最为有用的技术,这是为什么?因为通过差分技术把两者共有的误差消除了,或者说是把误差提取出来加以处理,因为差分技术将我们遥不可及的绝对定位变成了垂手可得的相对定位,因为相对定位才是我们看得见摸得着的事物,是我们的应用与服务场景所在。说到底,差分技术让我们拿住了误差,让我们拿准了误差,从而提高了定位、导航和授时的精度。多模增强系统的三大主要方向就是:通过精密星历降低轨道误差,通过精密时钟改正降低时钟带来的误差,通过消除电离层和对流层误差降低大气效应带来的误差。当然,还有与接收机所在周边环境紧密相关的多径效应和接收机自身性能相关的误差,需要考虑。实时动态(RTK)方法及其延伸出来的网络RTK,都是差分技术的一种,RTK对于高精度测量非常有效,实际上是一种局域增强技术,它的应用服务受到地域和实时传输数据链的限制,利用卫星数据链可以实现,但是运营价格昂贵,而且是一对一的服务,无法实现规模化运作。而精密单点定位(PPP)方法,虽然全球适用,但是严重受到收敛时间过长的限制。
最近,通过空中RTK和PPP-RTK等星基增强技术,逐步突破了区域限制、收敛时间过长和应用服务费用过高等三大束缚,这三方面的创新突破,从根本上解放了PPP高精度服务的生产力,为大众化应用服务铺平了道路。其中当然有GNSS多星座和多频率应用服务的丰功伟绩,也是北斗/GNSS兼容互操作带来的益处。我以前在一篇文章中提到过,从产业目前和长远发展而言,要全力推进三个标配化,这就是:首先是北斗的标配化,在我国生产制造、采购售卖、服务使用的所有与卫星导航相关的芯片、模块、接收机、终端和各种各样的装备,及其系统解决方案,均应该具有北斗功能,并且正式开通使用。其次是在推进北斗标配化的同时,要推动GNSS兼容互操作标配化,以便充分利用全球的导航卫星资源,提高卫星导航应用与服务的性能和质量,从而实现“中国的北斗,世界的北斗”的伟大理想。此外是推进北斗/GNSS与其它传感器的融合标配化,特别是推进多传感器的融合,和卫星导航与多种多样通信(5G、WiFi、蓝牙、UWB……)的融合,以及天基地基、室内室外的大融合大发展。标配化,这是北斗新时空产业发展的必由之路,而且是一条康庄大道。
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