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              千尋位置PPP技術新突破,無區域站條件下實現1分鐘快速收斂

              作者: 編輯 來源:互聯網 發布時間:2022-08-04

              ┊文章閱讀:

              “科技自立自強是國家強盛之基、安全之要?!?020 年 7 月 31 日,北斗三號衛星導航系統完成全球組網,意味著時空信息重大基礎設施已經完全掌握在自己的手里。兩年過去,北斗系統的應用構建了一條成熟的產業鏈,同樣,唯有自主創新,才能把科技命脈掌握在自己的手中。

              日前,千尋位置“六脈神劍”六大底層技術系列浮出水面,今天我們來看千尋位置如何攻破無區域站快速收斂PPP技術,在全球范圍內的任何地方提供快速、高效、可靠的高精度定位服務。

              “往年播種,設備信號經常不穩定,有時候索性就沒信號了?!毙陆堑挠衩追N植戶擺師傅說。

              塔城位于新疆西北邊陲區域,在這里常常出現通訊網絡中斷的情況。千尋位置農機自動導航設備可以克服網絡信號缺失、區域站網覆蓋不足的難題,快速實現厘米級高精度作業。

              這背后,靠的是千尋位置算法工程師們對星基增強定位技術收斂性能的死磕——在不依賴衛星導航區域加密站、無需大氣產品輔助的情況下,依然能夠快速可靠地獲得高精度定位結果,收斂時間平均1分鐘,最快可在幾十秒達到收斂。

              “我們將這項技術稱為無區域站快速收斂PPP技術,該技術由于不依賴大氣產品,可大大減小全球建站成本,并可通過較小的播發帶寬實現衛星/網絡雙鏈路全球覆蓋?!鼻の恢酶呒壦惴▽<倚炖ふf。

              千尋位置是國內首個獲得該技術能力并將其商用落地的企業,在全球范圍內的任何地方都能提供快速、高效、可靠的高精度定位服務。

                千尋位置PPP技術性能VS傳統PPP技術性能

              收斂時間:傳統PPP技術的“難言之隱”

              農機自動駕駛設備之所以依賴網絡、區域站網,主要原因是他們大多用的是實時動態定位RTK 技術。傳統的 RTK 技術雖然收斂很快,但覆蓋范圍仍有一定限制。定位目標必須處在通信信號覆蓋的范圍之內,在海上、沙漠、海外等地區,則形成了大范圍的定位盲區。

              與之互補的是精密單點定位PPP技術。PPP技術通過對衛星定位誤差進行精確建模并播發給用戶,擺脫數據傳輸對于互聯網的依賴,用戶通過衛星鏈路也可以獲得精確的定位結果。

              但傳統的PPP技術通常需要十到幾十分鐘不等的初始定位時間才能收斂到厘米級的精度,這么長的時間顯然無法滿足無人機飛控、農機導航、智能駕駛等高實時性高精度應用場景的要求,如何縮短PPP初始化時間,是提升用戶體驗的重要因素。

              縮短收斂時間,一場關于時間的較量

              隨著北斗衛星導航系統、伽利略衛星導航系統全球組網完善,以及終端接收機多系統支持升級,在PPP模糊度固定技術的加持下,多系統PPP技術的收斂時間有了顯著的提升,從幾十分鐘縮短到十分鐘量級。

              當業內普遍對優于10分鐘的PPP收斂時間感到滿意時,千尋位置技術團隊沒有止步于此,而是考慮如何有效應用多系統多頻的衛星導航信號。在千尋位置全球框架站的基礎上,從服務端算法、終端算法持續突破,改善PPP收斂性能,死磕收斂時間指標。

              隨著北斗三號全球系統的建設,千尋位置在全球迅速部署建立了上百個能支持跟蹤北斗三號全系統全頻點衛星信號的框架站,同步提供全球增強服務?!坝辛吮倍啡蚧盏闹?,以及我們擁有全球框架站的天然優勢,為計算高精度的衛星端誤差改正數產品提供了強大的保障,這讓我們看到了PPP收斂性能改善的可能性?!鼻の恢盟惴▽<也齽衮U說。

              有了全球框架站的支撐,在服務端算法層面,高精度的衛星軌道鐘差產品,是實現PPP快速收斂的基礎。特別是對于北斗三號這一全新的導航系統,對衛星的姿態變化規律及所受的太陽光壓精確建模,是極大的挑戰。通過追蹤學術前沿動態,結合千尋位置全球框架站的長期跟蹤數據,千尋位置的算法專家們對北斗三號衛星的運動規律進行了深入的研究,建立了高精度的衛星姿態模型和光壓模型,為高精度的衛星軌道鐘差產品的解算打下了基礎。

              多頻多系統的衛星硬件延遲產品,也是服務端算法層面實現PPP快速收斂的重要模塊。得益于硬件配置統一的潛龍時空服務器,千尋位置解算的衛星硬件延遲產品更加穩定準確。此外,為了最大化快速收斂的效果,云端一體的PPP引擎發揮著關鍵的作用。

              以最短時間將上述服務端產品播發給用戶,是用戶獲得最佳PPP快速收斂體驗的關鍵?!扒の恢玫娜蚩蚣苷就ㄟ^專線將數據進行回傳,極大的保證了觀測數據的‘新鮮度’。海量數據的快速處理能力,分布式并行化的算法調度架構以及靈活高效的播發鏈路設計,只需要數秒鐘的時間,服務產品便可通過同步地球衛星,送達用戶手中?!鼻の恢酶呒壖夹g專家陳建波說。

              有了完備、可靠的服務端算法產品,靈活高效的播發鏈路設計,如何在終端側實現PPP超快速收斂?終端算法團隊從多頻觀測值應用、PPP模糊度固定兩個層面探索新的技術路徑,提升收斂性能。

              首先,在多頻觀測值應用層面,結合國家北斗地基增強系統“一張網”積累的不同地理環境的多維時空數據,沉淀了一套自適應的多頻觀測模型,該模型可以根據實際頻率類型、觀測噪聲等特性進行觀測模型的自適應調整。

              其次,在PPP模糊度固定層面,結合星基改正數精度和延遲、觀測值隨機特性、觀測值殘差等,嘗試包括經驗模型調優、機器學習等多種方法進行模糊度確認,形成了適配衛星鏈路播發星基改正數的PPP模糊度固定模型,保證衛星鏈路信號在受到短暫遮擋干擾期間,終端仍能獲得可靠的定位結果。

              運維監控,保持收斂性能穩定

              6分鐘,3分鐘,2分鐘,1分鐘……每一次速度的提升,都是繼續突破的動力。通過一次次的技術迭代與嘗試,千尋位置將平均收斂時間穩定在1分鐘左右,最快僅需幾十秒。而擺在后面更大的難題,是如何保持收斂性能的穩定性。

              在服務側,千尋位置通過6年多的服務經驗,沉淀了豐富的服務異常監控手段,從基站數據、衛星狀態、產品精度、鏈路延遲等多個維度,搭建了一套完善的運維監控體系,保障服務產品解算、數據播發的穩定性。

              在產品終端側,基于自主研發的星基模組、板卡、整機等設備,建立了一套完整的研發、測試、售前、售后監控體系,通過大量應用場景和案例積累,在終端算法層面不斷迭代升級。

              在全球的任何一處,都能在數秒內獲得高精度定位服務。PPP收斂速度突破,讓自動化農業、海洋勘測、無人機巡檢等高實時性高精度應用場景可以更高效的作業,也為衛星導航技術在智能駕駛等領域的全球化應用提供了更廣闊的空間。

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