深圳思凱微:北斗泛在精準定位的革命性技術創新

2020-05-26 15:55:27來源:深圳思凱微

     
 
      單純的衛星導航定位精度只能達到5-10米。在目前的專業應用中,人們通常采用建立基準站的方式,將其產生的高精度差分修正數據(RTK),通過數據鏈傳輸到用戶端,從而獲得實時厘米級精度,這種技術稱為衛星導航地基增強。
 
       典型的RTK數據傳輸技術手段是數傳電臺,但它需要臨時設立基準站,發射功率有限制,覆蓋半徑一般為1~3公里;另外一種技術是CORS,亦稱網絡RTK,它實質上就是將多個RTK基準站用網絡連接,將用戶的位置回傳到后臺計算,與其他基準站聯網處理,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移動通信網絡,同時在線用戶數量有限制(并發處理能力約束),而且數據流量大,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?;谥袊灾鲃撔碌墓采{頻數據廣播專利技術CDRadio(數字、模擬信號同播技術),利用現有的調頻廣播電臺同步播發北斗地基增強RTK數據,具有成本低廉、覆蓋廣闊、信號強大、部署快捷和用戶數無限量的特點。衛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”優勢,在覆蓋半徑50公里范圍內可達到厘米級實時、可靠的定位精度。這種基于調頻廣播技術創新的北斗導航地基增強系統被命名為基合系統(BDS-CDRadio),其系統結構如下:
 
基合系統示意圖
 
       該系統方案是北斗地基增強領域的革命性技術創新,其核心價值是利用和賦能現有社會基礎設施(調頻廣播電臺和測繪系統CORS站網),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。它使衛星導航地基增強RTK數據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,并獲得了中國衛星導航定位協會“2018創新應用金獎”和國家知識產權局“2018中國優秀專利獎”。
 
       發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權,力爭成為國內乃至國際衛星導航地基增強RTK數據播發設備、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業化能力,未來發展潛力巨大。
 
       基合系統可應用于智慧城市、智能交通、形變監測﹑測量測繪、精準農業和室內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年公司聯合深圳市廣電集團下屬公司成功申報深圳市科創委技術攻關項目。該項目基于思凱原始創新的BDS-CDRadio技術,在不影響原有調頻廣播的前提下,廣播播發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數據信號。該項目除了包含基于BDS-CDRadio的發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據運營管理平臺,在推動深圳車聯網技術發展﹑擴大深圳在車載導航和智能交通領域的領先優勢方面,可發揮重大作用。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形變監測領域的地災監測應用
       對邊坡﹑大壩﹑橋梁等形變監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有形變監測普遍采用方式是在監測點周圍建立基準站,用4G網絡將數據傳輸到后臺進行事后解算,成本高。

       相比之下,思凱的廣播式RTK形變監測技術擁有諸多優勢,例如:
  1. 可節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據的傳輸成本,無需流量費;
  3. 在郊野監測項目能較好的解決4G網絡覆蓋不全的問題;
  4. 在監測點前端解算,無平臺運算能力受限的問題。
       2019年冬季開始的廣西地災監測示范工程已經成功運行,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、武漢大學開展聯合攻關,成功研發了“北斗+廣播”邊坡高精度自動監測系統。該系統融合了衛星導航定位系統(GNSS)監測技術、高精度定位虛擬基準數據網格播發和切換等一系列新技術,支持廣西全域內聯合監測布網,系統平面和高程監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上傳監測點精確位置坐標,可大幅減少移動通信網絡流量需求。

       據介紹,該自動監測系統的研發不但技術先進,而且經濟實惠。僅在建設費用方面,可節省資金近5億元,后續每年還將節省運營維護費用近800萬元。
 
       3精準農業領域的應用
       基于北斗RTK數據支持的精準農業已經在我國推廣了若干年,取得了豐富的經驗和良好的效果,在新疆和黑龍江都有成規模的應用。思凱的廣播式RTK將是北斗精準農業升級換代技術。思凱與中國衛星導航定位協會以及農村農業專委會合作,計劃近期在白俄羅斯建立一個北斗精準農業“一帶一路”示范區,將利用該國的公共調頻廣播發射臺和國家CORS站,為明斯克拖拉機廠的農機安裝基合精準農業機載設備(Skyfarming)。由于東歐區域4G網絡少而且資費昂貴,思凱廣播式RTK農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產品出口企業--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品的技術含量和國際競爭力。
 
       導航衛星實際上是太空中的廣播,跨界創新地將地面調頻數字廣播CDRadio與其結合,所形成的基合系統(BDS-CDRadio是效率最高、可靠性最好的系統。基合系統對于現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新。
 

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