北斗再迎新催化:導航精度從米級跨越至厘米級
“今年我國將發射6至8顆北斗三號導航衛星,2020年底,全面完成北斗三號系統建設。”5月底召開的第十屆北斗年會上傳出上述消息。5月17日深夜,我國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭,以一箭一星間接入軌方式,將第45顆北斗導航衛星發射升空。衛星導航與位置服務產業也隨之邁向嶄新的發展階段。
今年5月,自主芯片研究成為討論最多的全國性話題。而隨著北斗年會的召開,“北斗關鍵芯片”再次成為熱點話題。
北斗年會期間,廣州中海達衛星導航技術股份有限公司(300177.SZ,以下簡稱“中海達”)宣布“全球精度”Hi-RTP服務系統行業合作正式啟動。作為公司開拓北斗技術設計及應用的基礎設施,這套系統不僅可以在無需架設基準站的條件下實現全球範圍內任何時間、任何地點的實時高精度定位,還可實現厘米級、分米級和亞米級三類不同等級的定位服務。
中海達董事長兼總裁廖定海表示,中海達一直深耕北斗衛星導航產業,隨著北斗產業的發展,中海達“全球精度”Hi-RTP系統應運而生,把高精度應用到更多大眾應用領域,助推北斗技術在“一帶一路”沿線國家的覆蓋和推廣,加速北斗國際化步伐。
三年一劍
對鮑志雄及其團隊來說,2019年4月4日12時20分是一個特殊的時刻。那一刻,用iRTK5X(智能測量系統)第一次測量到衛星信號固定解。“這意味著,我們可以通過’全球精度’Hi-RTP服務系統技術驗證已經全部走通,可以開始進行實測了,今後這套系統可以應用在自動駕駛、無人機、海洋測繪等多個領域。”
鮑志雄是中海達旗下子公司——廣州市中海達測繪儀器有限公司的總經理,“全球精度”Hi-RTP服務系統的總負責人。
據鮑志雄介紹,“全球精度”Hi-RTP服務系統是一套可覆蓋全球的高精度GNSS星基增強定位系統,主要包括地面參考站網、數據處理中心、地面注入站、L波段通訊衛星以及用戶終端五個部分。
“其實Hi-RTP系統就類似於我們現在用的移動通信系統,終端設備就如同手機,參考站就相當於鐵塔,只不過Hi-RTP系統提供的是高精度的定位服務。過去我們做高精度定位,更多的是依靠地面通訊網絡來傳輸差分數據,再進行高精度定位。但是新疆、西藏等偏遠地區,有的地方沒有通訊網絡就很難進行測繪。但是利用地球同步軌道衛星的播發,我們不僅可以在城市、鄉村,甚至在無人區等地方進行無縫的高精度定位。”鮑志雄說。
從2015年提出想法,到2019年4月4日第一次收到衛星固定解信號,“全球精度”Hi-RTP服務整個項目歷時三年多。
鮑志雄告訴經濟觀察報記者,整個過程中最大的感覺就是未知和挑戰。“做這個系統期間,技術上我們可能大概清楚,但是要用什麼衛星,用什麼數據格式,衛星信號怎麼上傳、下調,一開始我們完全不知道,這方面的文獻也不多,完全靠自己一點點摸索。”
作為一款商業化的實時精密定位服務系統,目前,Hi-RTP系統已經具備亞太地區衛星播發服務能力(網絡模式可實現全球覆蓋),未來將逐步實現L波段通訊衛星全球覆蓋。也就是說,用戶可通過L波段通訊衛星或Internet網絡接收改正數信息,單機進行實時定位作業。
今年5月1日起,Hi-RTP服務系統的L波段通訊衛星已經正式開始租用,該服務系統也進行了全國實測。從實測結果來看,符合預期。目前,搭載該系統的iRTK5X產品已投入到含川藏鐵路沿線測量等多項測量工作中使用。
從米級跨越至厘米級
長期以來,在衛星導航定位系統應用發展過程中,美國的GPS系統佔據全球主要市場地位。中國的衛星導航定位產業起步於上世紀80年代。2006年,中國對外公佈建設新一代北斗衛星導航定位系統。
目前,全球衛星導航定位產業步入了一個多系統並存、多技術融合的發展新階段。投入運行的衛星導航定位系統包括:GPS系統、GLONASS系統、Galileo系統、以及中國的北斗衛星導航定位系統。
公開數據顯示,目前GPS的定位精度為2.2米。鮑志雄介紹,在Hi-RTP系統配合下,北斗三號導航的精度將有可能達到厘米級。“從米級跨越至厘米級,這將是一個質的提升。”
鮑志雄說,與傳統地基增強系統相比,Hi-RTP具有四大優點。第一,可覆蓋全球任何地方;第二,可同時通過L波段通訊衛星和Internet網絡兩種方式播發改正數,用戶可根據實際情況選擇接入,方式更靈活;第三,無需架設基準站即可實現全球範圍內任何時間、任何地點的實時高精度定位;第四,可提供厘米級、分米級和亞米級三類不同等級的定位服務。
“這套服務系統是我們為滿足行業應用中實時、大範圍、高精度的定位需求而推出的一項高精度定位服務。不僅可用於高精度測繪地理信息領域,還能應用於更多的領域。”鮑志雄說,不需要基準站,也不需要移動通訊網絡,有了這套系統的支持,無人拖拉機就可以在農田裡快速而有序作業,沙漠無人區的油田鑽井可在智能監控系統控制下,進行高精度定向鑽探,無人駕駛汽車可以在園區街道運送貨物,接送人員。
經濟觀察報記者查閱中海達公開資料發現,中海達Hi-RTP定位服務系統的建設將分三步走。目前正處在第三階段,已在全球建設參考站150個。
未來兩年,計劃實現定位精度將實現全球範圍4厘米,重點區域2厘米,並實現L波段衛星和Internet網絡的同時播發,全球參考站將達220個。
北京航空航天大學北斗絲路學院院長景貴飛表示,“全球精度”Hi-RTP在非測繪行業擁有廣闊的市場應用前景,包含但不限於自動駕駛、精細農業、災害監測、智能電網、金融醫療等國計民生領域,尤其在網絡信號無法覆蓋的無人作業區域和海上定位等應用領域,因缺少良好的高精度定位手段,“全球精度”Hi-RTP獨具優勢。“傳統的測繪市場相對較小,而且應用已趨於成熟,因此非測繪行業才是’全球精度’Hi-RTP拓展的重要方向。”
景貴飛認為,非測繪行業同時也給中海達“全球精度”Hi-RTP提出了挑戰。“作為測繪行業的企業,中海達對非測繪行業用戶的需求、消費習慣、文化、政策等方面不一定了解,這意味著產品較難打動新用戶。”
對此,景貴飛建議,中海達當務之急需要做兩件事:與用戶進行捆綁、做好應用。“通過深入到非測繪行業的一線,聽取用戶的意見和了解用戶的需求,從而因地制宜制定’全球精度’Hi-RTP的解決方案。另外,通過打造有代表性的行業應用案例,形成產品應用示範帶動效應。”