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没有精准定位,万物还能实现互联吗?

2019-09-11 22:28 weila

万物皆备,静待互联。

这是一个万物都被赋予「生命」的时代,从人工流水线到工业自动化;从相互独立的设备到实时可监测相连的家居智能化;从汽车的复杂操作到自动驾驶的无人化......探索其真谛,实则大发一分彩能有如今这番蜕变离不开一种被称之为 IoT 的技术应用。

事实上,IoT并不是一门新的技术,其概念最早出现于比尔·盖茨 1995 年发表的《未来之路》一书中。在过往二十几年的发展历程中,以及在摩尔定律的准则之下,芯片、传感器等硬件成本的逐渐下降,云计算、大数据、AI 等技术的成熟,终于让 IoT 迎来了自己的机遇。

不过,IoT 技术普及路漫漫其修远兮,当下以及未来均存在着诸多的挑战。譬如,以当前市场中主流应用为例,如何让自动驾驶于短时间之内对外部环境、自身位置做好精准判断,防止在复杂的路段中迷失方向?又如何让机器人精准无误地将你想要的物品送至你面前?而这些就需要我们必须提前解决万物互联、万物智能、万物控制中核心的精准时空定位问题。

突破传统定位的枷锁,如何开启精准时空定位时代?

所谓精准时空定位,指的是精准时间+精准空间能力的结合体,其主要基于“全球北斗地基增强网”建设而成,那么,这个与 GPS 等传统的定位技术是什么关系?

事实上,我们常见的卫星定位主要是基于地面上一个接收器同时接受天上 4 颗卫星信号而实现的。

为什么需要 4 颗卫星呢?

众所周知,我们所处的空间是三维的,通常用 X、Y、Z 来表示,因此这三个方向分别对应一颗卫星。除此之外,由于用户接收器使用的时钟与卫星星载时钟不同步,即时间上存在不确定性,故需要引入一个 Δt 来表示卫星与接收器之间的时间差。随后,当地面接收机收到 4 颗卫星信号的时候,可以用 4 个方程解算出未知数时间差,以及 X、Y、Z 的坐标。

目前这种卫星定位虽应用广泛,但是这种方法也存在一定的误差。基于以上原理,我们不难想象,如卫星的信号穿过天空时,会因对流层、电离层产生折射,这就会导致信号传播时间计算有误,继而带来距离计算错误,从而产生几十米甚至超百米的定位误差。

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因此在如今这个对定位需求更精确、更广泛的万物互联时代,我们需要一种尽可能减少误差的精准定位服务到来。对此,在已有的技术范畴之中,建设地基增强系统就是消除卫星定位误差的一种有效手段,而精准时空定位服务的核心正是基于此。

那么精准时空定位服务的工作原理又是什么样的?

其实相比传统定位技术,精准时空定位原理也并不难理解,即首先在地面建立精准坐标(X、Y、Z)已知的地基增强站,由导航卫星对基站进行定位,得到基站实时定位坐标(X1、Y1、Z1),受诸多因素干扰,两者之间必然存在综合定位误差,可以设定为 E,通过计算基站精确坐标(X、Y、Z)与实时定位坐标(X1、Y1、Z1)间对应项的差值,即可把综合定位误差 E 计算出来:

ΔX=X-X1

ΔY=Y-Y1

ΔZ-Z-Z1

其次,以基站为中心的 20-40 公里半径范围内,对流层、电离层运动等对卫星定位影响基本一致,所以只要基站把综合定位误差 E 实时发给该范围内终端,它们就可以在卫星定位计算时,将定位误差计算进去,从而达到亚米级甚至厘米级高精准定位。

据介绍,国内精准时空服务提供商千寻位置基于北斗卫星系统(兼容GPS、GLONASS、Galileo)基础定位数据,利用遍及全国的超过2400个地基增强站及自主研发的定位算法,通过互联网技术进行大数据运算,为遍布全国的用户提供精准定位及延展服务。

高精准定位服务可以为我们带来什么?

回到文章伊始,我们不禁再次反问,这种厘米级高精准定位服务究竟该如何使用,才能实现理想中的预期成效?

其实如今,随着物联网的发展和精准定位技术的创新,国内已经出现了大量精准位置感知服务在各大场景中的实际应用案例。