中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會

深圳思凱微:北斗泛在精準定位的革命性技術創(chuàng)新
深圳思凱微
2020/05/26 03:55
   
     單純的衛(wèi)星導航定位精度只能達到5-10米。在目前的專業(yè)應用中,人們通常采用建立基準站的方式,將其產(chǎn)生的高精度差分修正數(shù)據(jù)(RTK),通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)接脩舳?,從而獲得實時厘米級精度,這種技術稱為衛(wèi)星導航地基增強。

      典型的RTK數(shù)據(jù)傳輸技術手段是數(shù)傳電臺,但它需要臨時設立基準站,發(fā)射功率有限制,覆蓋半徑一般為1~3公里;另外一種技術是CORS,亦稱網(wǎng)絡RTK,它實質(zhì)上就是將多個RTK基準站用網(wǎng)絡連接,將用戶的位置回傳到后臺計算,與其他基準站聯(lián)網(wǎng)處理,最終獲得實時厘米級精度。CORS技術支持廣域覆蓋,但依賴于4G移動通信網(wǎng)絡,同時在線用戶數(shù)量有限制(并發(fā)處理能力約束),而且數(shù)據(jù)流量大,后臺計算成本較高。

      廣播技術的特點是覆蓋半徑大、使用成本低及信號魯棒性好。基于中國自主創(chuàng)新的共生調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播專利技術CDRadio(數(shù)字、模擬信號同播技術),利用現(xiàn)有的調(diào)頻廣播電臺同步播發(fā)北斗地基增強RTK數(shù)據(jù),具有成本低廉、覆蓋廣闊、信號強大、部署快捷和用戶數(shù)無限量的特點。衛(wèi)星導航技術與地面廣播技術跨界融合,獲得了一種“技術雜交”優(yōu)勢,在覆蓋半徑50公里范圍內(nèi)可達到厘米級實時、可靠的定位精度。這種基于調(diào)頻廣播技術創(chuàng)新的北斗導航地基增強系統(tǒng)被命名為基合系統(tǒng)(BDS-CDRadio),其系統(tǒng)結構如下:
基合系統(tǒng)示意圖

      該系統(tǒng)方案是北斗地基增強領域的革命性技術創(chuàng)新,其核心價值是利用和賦能現(xiàn)有社會基礎設施(調(diào)頻廣播電臺和測繪系統(tǒng)CORS站網(wǎng)),以極低的技術改造和運維成本,解決未來智能交通和智慧城市海量用戶的需求。它使衛(wèi)星導航地基增強RTK數(shù)據(jù)變得像空氣一樣無處不在,從而使免費的大眾亞米級精度服務、低收費的行業(yè)實時厘米級和事后解算毫米級高精度服務成為可能。此技術方案已經(jīng)獲得國家基礎地理信息中心的權威第三方測試認證,并獲得了中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會“2018創(chuàng)新應用金獎”和國家知識產(chǎn)權局“2018中國優(yōu)秀專利獎”。

      發(fā)明此項技術的深圳思凱微電子有限公司(以下簡稱“思凱”),在北斗衛(wèi)星導航地基增強領域里技術路線獨樹一幟,具有全套技術的自主知識產(chǎn)權,力爭成為國內(nèi)乃至國際衛(wèi)星導航地基增強RTK數(shù)據(jù)播發(fā)設備、接收芯片及精準時空信息服務的領導者,目前已具備初步的產(chǎn)業(yè)化能力,未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?br />
      基合系統(tǒng)可應用于智慧城市、智能交通、形變監(jiān)測﹑測量測繪、精準農(nóng)業(yè)和室內(nèi)泛在精密授時等領域。下面舉幾個例子說明:

      1智能交通領域的技術攻關項目
      2018年公司聯(lián)合深圳市廣電集團下屬公司成功申報深圳市科創(chuàng)委技術攻關項目。該項目基于思凱原始創(chuàng)新的BDS-CDRadio技術,在不影響原有調(diào)頻廣播的前提下,廣播播發(fā)北斗導航地基增強信號,可以提供低成本、廣覆蓋、大功率的RTK數(shù)據(jù)信號。該項目除了包含基于BDS-CDRadio的發(fā)射端激勵器和接收端基帶芯片、模組以外,還有車載終端和大數(shù)據(jù)運營管理平臺,在推動深圳車聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展﹑擴大深圳在車載導航和智能交通領域的領先優(yōu)勢方面,可發(fā)揮重大作用。目前項目已基本完成,正在完善公交車輛精準軌跡監(jiān)管平臺測試工作,同時也為未來的無人駕駛汽車(10厘米精度導航定位)奠定了基礎。

      2形變監(jiān)測領域的地災監(jiān)測應用
      對邊坡﹑大壩﹑橋梁等形變監(jiān)測要求達到事后解算(非實時)毫米級精度,是高精度位置服務的重要應用領域?,F(xiàn)有形變監(jiān)測普遍采用方式是在監(jiān)測點周圍建立基準站,用4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_進行事后解算,成本高。

      相比之下,思凱的廣播式RTK形變監(jiān)測技術擁有諸多優(yōu)勢,例如:
  1. 可節(jié)約就近建設參考站的巨大成本;
  2. 極大的降低高精度差分數(shù)據(jù)的傳輸成本,無需流量費;
  3. 在郊野監(jiān)測項目能較好的解決4G網(wǎng)絡覆蓋不全的問題;
  4. 在監(jiān)測點前端解算,無平臺運算能力受限的問題。
      2019年冬季開始的廣西地災監(jiān)測示范工程已經(jīng)成功運行,下面是廣西日報-廣西云客戶端2020年4月2日的報道:

      自治區(qū)自然資源廳、廣西廣播電視局、深圳思凱微電子公司、武漢大學開展聯(lián)合攻關,成功研發(fā)了“北斗+廣播”邊坡高精度自動監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合了衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(GNSS)監(jiān)測技術、高精度定位虛擬基準數(shù)據(jù)網(wǎng)格播發(fā)和切換等一系列新技術,支持廣西全域內(nèi)聯(lián)合監(jiān)測布網(wǎng),系統(tǒng)平面和高程監(jiān)測精度達到了毫米級。由于采用邊緣計算技術和LPWAN通信技術,能夠直接獲取并向系統(tǒng)上傳監(jiān)測點精確位置坐標,可大幅減少移動通信網(wǎng)絡流量需求。

      據(jù)介紹,該自動監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)不但技術先進,而且經(jīng)濟實惠。僅在建設費用方面,可節(jié)省資金近5億元,后續(xù)每年還將節(jié)省運營維護費用近800萬元。

      3精準農(nóng)業(yè)領域的應用
      基于北斗RTK數(shù)據(jù)支持的精準農(nóng)業(yè)已經(jīng)在我國推廣了若干年,取得了豐富的經(jīng)驗和良好的效果,在新疆和黑龍江都有成規(guī)模的應用。思凱的廣播式RTK將是北斗精準農(nóng)業(yè)升級換代技術。思凱與中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會以及農(nóng)村農(nóng)業(yè)專委會合作,計劃近期在白俄羅斯建立一個北斗精準農(nóng)業(yè)“一帶一路”示范區(qū),將利用該國的公共調(diào)頻廣播發(fā)射臺和國家CORS站,為明斯克拖拉機廠的農(nóng)機安裝基合精準農(nóng)業(yè)機載設備(Skyfarming)。由于東歐區(qū)域4G網(wǎng)絡少而且資費昂貴,思凱廣播式RTK農(nóng)機精準定位技術方案廉價、高效、實用,引起了白俄羅斯主要工業(yè)產(chǎn)品出口企業(yè)--明斯克拖拉機廠的極大興趣,他們希望借助中國的先進北斗技術提高本國產(chǎn)品的技術含量和國際競爭力。

      導航衛(wèi)星實際上是太空中的廣播,跨界創(chuàng)新地將地面調(diào)頻數(shù)字廣播CDRadio與其結合,所形成的基合系統(tǒng)(BDS-CDRadio是效率最高、可靠性最好的系統(tǒng)。基合系統(tǒng)對于現(xiàn)有的高精度位置服務體系,可能會形成“降維打擊”,因此可以稱其為北斗泛在精準定位的革命性技術創(chuàng)新。