高精度定位成就智能物联｜高精度定位的“智能化”进化史

智能化发展日益成熟，AI当道，互联网基建2.0时代——AIoT时代来临。

AIoT是AI、IoT、空间三个要素的结合。AI是大脑，是不断进阶的算法能力，IoT是躯壳和骨干，是更多智能化终端，而产业互联网需要在物理空间中定义应用和场景。AIoT产业落地需要有AI、IoT和空间所定义的应用这三要素，才能定义一个真正闭环的、价值落地的产业发展。

这三要素的实现，无论是“互联”抑或是“空间”，都离不开高精度定位的支撑。从人员定位使用的终端手机、工卡、安全帽等各种形态，再到出行的共享单车、电单车、滑板车等等，高精度定位在AIoT场景中起到了精准定位、轨迹追踪、监控管理、降本增效的作用。

中国卫星导航定位协会近日发布的《2022年度中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示，2021年我国卫星导航与位置服务产业总体产值已达到4690 亿元，较2020年增长16.29％。其中，包括与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等在内的产业核心产值同比增长12.28％。

从最初只应用于传统测绘行业，到如今渗透到繁复的智能物联场景中的细枝末节，高精度定位技术的发展经历了哪些重要节点？我们一起来回顾一下～

高精度定位原理

全球卫星导航定位是基于空中三角后方距离交汇原理，利用卫星向该物体发信号的方式，用单程信号传输时间与信号传输速度相乘，算出该物体与卫星间的距离。当三颗卫星同时向一个物体发信号时，只要分别以各个卫星为中心，以它们各自到该物体的距离为半径画圆，就能在唯一的交点处确定该物体的空间三维坐标。由于卫星星钟和接收机时钟存在偏差，通常需要4颗及以上卫星参与定位，这种方式确定的位置精度在5~10米左右。

但卫星信号穿过地球时的各种误差，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。

为了提高定位精度，人们建设地基增强站，通过卫星定位地基增强站的坐标信息与地基增强站的实际坐标信息对比，得到“综合定位误差”。高精度定位就是将“综合定位误差”实时播发给其信号覆盖范围内的终端，终端就可在卫星定位时，把定位误差计算进去，从而实现亚米级甚至厘米级高精准定位。

服务形式从单基站到CORS再到全国组网

高精度定位服务随着高精度定位技术、通信技术和卫星定位设备的发展，从传统的单基站差分定位到省级CORS定位服务，发展到现在的全国地基增强一张网，再到通过卫星通信技术来播发“综合误差改正数”，实现全球星基增强定位。

在GPS定位中，存在三部分误差：一是接收机公有的误差，如：卫星钟误差、星历误差等；二是传播延迟误差，如：电离层误差、对流层误差等；三是各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多径效应等。为了减少这些误差对观测精度的影响，多采用差分定位技术。

单基站差分系统

指将一台GPS接收机安置在基准站上观测，根据基准站已知的精确坐标，计算出基准站到卫星的距离和由于误差的存在基准站接收机观测的伪距离之间存在一个差值，这个差值（改正值）由基准站实时地发送出去，用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改正数，并对定位结果进行修正消除公共误差。差分技术可完全消除上述的第一部分误差，可消除第二部分误差的大部分，但无法消除第三部分误差。由于这种技术能提高定位精度被广泛地应用。

CORS系统

指CORS（Continuous Operational Reference System）连续运行的参考站系统，意译为“连续运行的卫星定位站网及服务系统”。卫星定位连续运行参考站网（CORS）可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GNSS/GPS参考(或基准)站，利用计算机技术、现代通讯技术、数据通信和互联网(LAN／WAN)等技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS/GNSS观测值(载波相位，伪距)、各种改正数、状态信息、以及其他有关GPS/GNSS服务项目的网络系统。它提供移动定位的动态、连续的空间框架等空间位置信息服务，是城市、地区和国家不可或缺的空间信息基础设施。CORS的运作很大程度上改变了大地测量的原先模式，它将一系列定位信息利用网络和数字通讯技术提供、分发给广大用户，使大地测量能以更快、更广泛、更直接开放形式服务国家建设。

地基增强系统

北斗地基增强系统是北斗卫星导航系统的重要组成部分，是国家重大的信息基础设施，用于提供北斗卫星导航系统增强定位精度和完好性的服务。北斗地基增强系统由地面北斗基准站系统、通信网络系统、数据综合处理系统、数据播发系统等组成。

北斗地基增强系统于2014年9月启动研制建设，由中国卫星导航系统管理办公室会同交通运输部、国土资源部、教育部、国家测绘地理信息局、中国气象局、中国地震局、中国科学院等部门，按照“统一规划、统一标准、共建共享”的原则实施，由中国兵器工业集团和千寻位置网络公司负责承建和运营。

北斗地基增强系统是在一个系统内集成米级、分米级、厘米级和后处理毫米级四类高精度服务，国内外没有先例可循，尚属首创。

星基增强服务

随着北斗地基增强系统建设不断发展和完善，卫星高精度定位技术也由传统的RTK技术向网络RTK技术、再向PPP-RTK技术发展，同时地基增强系统依赖移动通信网络播发改正数，在西部、北部地区，无网络覆盖的区域，用户无法接收的综合误差改正数，就无法使用高精度定位，这时候，通过卫星通信播发的高精度定位技术就解决了这一难题。同时依靠卫星通信播发，高精度定位服务覆盖范围也从全国扩展到了全球。

高精度定位服务与AIoT

高精度定位服务从最开始的只应用于传统测绘行业——主要应用于国土调查、工程测量、地形地貌测绘、安全监测等，需要厘米级甚至毫米级定位精度应用。同时，传统的测量测绘一般使用单基站RTK，容易受信号覆盖范围小、覆盖范围内精度不均、临时基站选址难、坐标基准不统一等难题困扰；到如今为各个智能化行业场景提供服务，特别是其中一些特定行业，例如共享两轮车，全国一张网高精度定位实现框内还车、框外不能还车，有效助力运营平台和政府机构对共享车管理。

高精度定位终端形态从传统的测量测绘终端，例如千寻的星耀系列、SR系列，到高精度自研模组的接入，在无人机、农机、行业穿戴、两轮车、手机、割草机等智能物联行业场景的应用终端，高精度定位算法及相关软硬件会有更完善的优化。

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