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高精度定位是怎样炼成的,又可实现哪些应用突破?

2020-06-28 赵明灿 阅读:
6月23日,中国北斗三号系统最后一颗卫星已经组网成功,这意味着北斗系统已能够向全世界提供高精度的定位服务。精准位置信息是物联网应用的一个基石。那么,它与我们平常所说的打车、叫外卖等所用到的定位信息又有什么差异呢?

6月23日,中国北斗三号系统最后一颗卫星已经组网成功,这意味着北斗系统已能够向全世界提供高精度的定位服务。精准位置信息是物联网应用的一个基石。那么,它与我们平常所说的打车、叫外卖等所用到的定位信息又有什么差异呢?7lYednc

今天,在ASPENCORE旗下《电子工程专辑》、《电子技术设计》、《国际电子商情》三大媒体联合举办的“2020年中国IC领袖峰会”上,深圳华大北斗科技有限公司副总经理彭小军发表了“北斗双频精准定位”主题演讲,介绍了高精度定位在行业中的一些应用,以及双频北斗芯片的发展概况。7lYednc

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各种精度定位及它们的价值

彭小军指出,普通精度定位,到米级的,也就是大家最常见的手机定位。这种定位通常会有几米的偏差,甚至有时候气象条件不好,或是周围有高楼遮挡时,偏差达到十几、几十米,都不算很奇怪的现象。这种统称为米级精度的导航。再往后是亚米级精度,能够实现车道级辅助定位。7lYednc

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有了车道定位精度就可以实现一些辅助驾驶。众所周知,自动驾驶离我们可能还有一段距离,要解决的技术问题还非常多,但辅助驾驶已经是呼之欲出了。甚至有一些车型上已经具备一些基础辅助驾驶功能。车道级定位也能帮我们提供更进一步的服务。比如对某一条车道上的事故提前预警,帮助我们规划沿着什么样的车道行驶,能够精准找到路线,这些都能够提供更好的智能驾驶服务。7lYednc

再进一步就是厘米级精度,这个精度能提供的内容就非常多了——除了未来的自动驾驶需要精度更高之外,还能判断在车道当中具体哪一个位置,中间某一条车道偏左还是偏右,等等。7lYednc

此外,过去的测量器具都非常昂贵、非常笨重。还有一些新应用,比如形变监测,也都能够实现。比如,现在是梅雨季节,在华南地区山体吸收很多水分之后,经常会产生滑坡现象。华大北斗现在也正在跟深圳龙岗区的一些街道办合作,通过高精度定位实现山体滑动和边坡监测,进而实现预警。同样,我国过去20年间新建了大量基础设施,包括高速公路、高铁、高楼大厦等等。但是,这些基础设施都是有寿命的,或早或晚都会迎来相对高风险的时候(会老化)。这些基础设施状态的监测,也有可能用到形变监测功能,进而就能做出提前的风险判断和处理。7lYednc

另外,厘米级精度还能实现一些非常好的机械控制应用。比如农业自动化播种。又比如我国在西部建设了很多太阳能设施,太阳能面板表面如果有灰尘的积累,会导致发电效率大大降低。这时就会使用一种清除机器人在表面做清除。在此,对于路线规划和在边缘控制,高精度芯片就能发挥作用和价值。另外还有除草机器人,这在西方很有市场,能够在很精准的范围内实现控制。7lYednc

双频定位和过去有何不同?

据介绍,华大北斗的前身是中国电子旗下华大电子原来的导航事业部,通过改制成为现在这家公司。该公司是深圳首家位置芯片及解决方案提供商,在行业内已具有一定的认可度。7lYednc

该公司在2016和2017年被ABI Research杂志列为导航芯片细分市场前三名的位置,前二名分别是高通和博通。7lYednc

此外,华大北斗还推出了全球首颗支持北斗三号信号体制的双频、多系统高精度SoC芯片。7lYednc

那么,双频导航为什么跟过去有所不同?7lYednc

彭小军解释说,过去的大部分导航,包括手机和汽车导航,基本上用的都是单频定位,可能是GPS+北斗,或者+伽利略等等都支持,但是都只用了一路信号。如果用双频信号则可以实现亚米级的导航。双频信号在没有地基增强系统前提下,仅仅通过一个芯片就能实现亚米级的导航。不管是米级还是亚米级,都指的是在卫星信号相对良好的情况下,如果在树荫遮蔽特别厉害,或者周边建筑物特别繁密的情况下,误差就可能会大一些。总体来说,双频芯片的精度会比单频高一个数量级。7lYednc

“为什么双频会比单频有这个优点呢?单频信号是北斗B1I频段和GPS L1频段,这个频段是过去常用的频段。但是,现在我们加了另外一个频段,北斗B2a频段和GPS L5频段,这两个频段加进去之后使信号带宽提升,码率提高了。所以它对于信号接收效果更为理想。经过双频信号比对之后,可以比较好消除电离层的误差……”他补充说,“当然,这个是在没有地基增强情况下就能实现的。如果再使用地基增强网,就能够实现厘米级,能够把电离层误差消除到感受不到的程度。”7lYednc

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除了高精度之外,这个芯片还有一些别的特点。第一是多系统,除了支持四大全球导航系统(中国北斗、美国GPS、欧洲伽利略和俄罗斯格洛纳斯)以外,它还支持两个区域导航系统——日本的QZSS和印度的IRNSS。7lYednc

它还支持信源加密,可以满足特定行业对位置信息保密的要求。因为是芯片级解决方案,所以其功耗能够做得非常低,通过一个芯片就能实现过去一个板卡所实现的功能。这样还使得成本得到大幅下降。7lYednc

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另外,他透露,华大北斗与上汽合作,在上海产业园区对汽车辅助驾驶所走路线情况进行了实测,取得了很好的效果。7lYednc

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除了车载应用以外,它还可以用于其他高精度的行业方向。比如测绘方向,以前的手持终端都是通过高精度板卡实现的,成本通常要几万,甚至十万左右。现在通过芯片替代板卡,实现成本锐减到几千块。当然它还使用了基于安卓的平台,只是因为要收取比较好的卫星信号,要实现高精度的定位,天线采用了特殊的天线,这样就使测绘成本得到大幅降低……7lYednc

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双频GNSS导航设备市场在五年内将会从微不足道发展到数以十亿的量级。“尽管大家所接触的可能都是以普通精度为主,但我相信在不久的将来,大家将看到高精度的导航越来越多地集中到日常生活,进入到各种行业应用。”他总结道。7lYednc

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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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