中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會

曹沖:高精度大眾化服務時代已經(jīng)來到
斗室智庫
2020/12/09 14:07
《斗室智庫》最近一段時間,一直在研究報道轉發(fā)相關的GNSS應用技術及其發(fā)展動態(tài),其中重點之一是高精度大眾化應用服務。經(jīng)過人們的長期努力,高精度定位導航授時的攔路虎已經(jīng)被一一破解,而且真正突破了大眾化應用服務的技術與經(jīng)濟門檻,完全有望走上免費服務的坦途。這對于數(shù)以幾十億計的廣大無比的用戶群體而言,是天大的好消息。技術進步,產(chǎn)業(yè)發(fā)展,其出發(fā)點和落腳點是以人為本,以人民為中心,最終目的是讓人民大眾具有獲得感、幸福感和安全感。這是北斗系統(tǒng)建設與運營的根本性目標。

  北斗/GNSS這樣的現(xiàn)代導航系統(tǒng),其最大的優(yōu)勢和特點,就是高精度,因為它們依托的核心技術之一是原子鐘,成為導航衛(wèi)星的心臟,原子鐘的穩(wěn)定性極高,導航衛(wèi)星上用的星鐘一般都達到由于10-13的穩(wěn)定度,也就是每三百萬年的誤差累計達到一秒鐘。這種優(yōu)勢和特點的充分發(fā)揮,必須有一系列的技術和增強措施,加以配合。而差分技術是衛(wèi)星導航最具特色的技術,是應用的最為深入廣泛的技術,也是大家感到最為有用的技術,這是為什么?因為通過差分技術把兩者共有的誤差消除了,或者說是把誤差提取出來加以處理,因為差分技術將我們遙不可及的絕對定位變成了垂手可得的相對定位,因為相對定位才是我們看得見摸得著的事物,是我們的應用與服務場景所在。說到底,差分技術讓我們拿住了誤差,讓我們拿準了誤差,從而提高了定位、導航和授時的精度。多模增強系統(tǒng)的三大主要方向就是:通過精密星歷降低軌道誤差,通過精密時鐘改正降低時鐘帶來的誤差,通過消除電離層和對流層誤差降低大氣效應帶來的誤差。當然,還有與接收機所在周邊環(huán)境緊密相關的多徑效應和接收機自身性能相關的誤差,需要考慮。實時動態(tài)(RTK)方法及其延伸出來的網(wǎng)絡RTK,都是差分技術的一種,RTK對于高精度測量非常有效,實際上是一種局域增強技術,它的應用服務受到地域和實時傳輸數(shù)據(jù)鏈的限制,利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈可以實現(xiàn),但是運營價格昂貴,而且是一對一的服務,無法實現(xiàn)規(guī)模化運作。而精密單點定位(PPP)方法,雖然全球適用,但是嚴重受到收斂時間過長的限制。
最近,通過空中RTK和PPP-RTK等星基增強技術,逐步突破了區(qū)域限制、收斂時間過長和應用服務費用過高等三大束縛,這三方面的創(chuàng)新突破,從根本上解放了PPP高精度服務的生產(chǎn)力,為大眾化應用服務鋪平了道路。其中當然有GNSS多星座和多頻率應用服務的豐功偉績,也是北斗/GNSS兼容互操作帶來的益處。我以前在一篇文章中提到過,從產(chǎn)業(yè)目前和長遠發(fā)展而言,要全力推進三個標配化,這就是:首先是北斗的標配化,在我國生產(chǎn)制造、采購售賣、服務使用的所有與衛(wèi)星導航相關的芯片、模塊、接收機、終端和各種各樣的裝備,及其系統(tǒng)解決方案,均應該具有北斗功能,并且正式開通使用。其次是在推進北斗標配化的同時,要推動GNSS兼容互操作標配化,以便充分利用全球的導航衛(wèi)星資源,提高衛(wèi)星導航應用與服務的性能和質量,從而實現(xiàn)“中國的北斗,世界的北斗”的偉大理想。此外是推進北斗/GNSS與其它傳感器的融合標配化,特別是推進多傳感器的融合,和衛(wèi)星導航與多種多樣通信(5G、WiFi、藍牙、UWB……)的融合,以及天基地基、室內(nèi)室外的大融合大發(fā)展。標配化,這是北斗新時空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路,而且是一條康莊大道。