高精度定位是怎样炼成的，又可实现哪些应用突破？

EDN电子技术设计 2020-06-29 00:00

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6月23日，中国北斗三号系统最后一颗卫星已经组网成功，这意味着北斗系统已能够向全世界提供高精度的定位服务。精准位置信息是物联网应用的一个基石。那么，它与我们平常所说的打车、叫外卖等所用到的定位信息又有什么差异呢？

在ASPENCORE旗下《电子工程专辑》、《电子技术设计》、《国际电子商情》三大媒体联合举办的“2020年中国IC领袖峰会”上，深圳华大北斗科技有限公司副总经理彭小军发表了“北斗双频精准定位”主题演讲，介绍了高精度定位在行业中的一些应用，以及双频北斗芯片的发展概况。

各种精度定位及它们的价值

彭小军指出，普通精度定位，到米级的，也就是大家最常见的手机定位。这种定位通常会有几米的偏差，甚至有时候气象条件不好，或是周围有高楼遮挡时，偏差达到十几、几十米，都不算很奇怪的现象。这种统称为米级精度的导航。再往后是亚米级精度，能够实现车道级辅助定位。

有了车道定位精度就可以实现一些辅助驾驶。众所周知，自动驾驶离我们可能还有一段距离，要解决的技术问题还非常多，但辅助驾驶已经是呼之欲出了。甚至有一些车型上已经具备一些基础辅助驾驶功能。车道级定位也能帮我们提供更进一步的服务。比如对某一条车道上的事故提前预警，帮助我们规划沿着什么样的车道行驶，能够精准找到路线，这些都能够提供更好的智能驾驶服务。

再进一步就是厘米级精度，这个精度能提供的内容就非常多了——除了未来的自动驾驶需要精度更高之外，还能判断在车道当中具体哪一个位置，中间某一条车道偏左还是偏右，等等。

此外，过去的测量器具都非常昂贵、非常笨重。还有一些新应用，比如形变监测，也都能够实现。比如，现在是梅雨季节，在华南地区山体吸收很多水分之后，经常会产生滑坡现象。华大北斗现在也正在跟深圳龙岗区的一些街道办合作，通过高精度定位实现山体滑动和边坡监测，进而实现预警。同样，我国过去20年间新建了大量基础设施，包括高速公路、高铁、高楼大厦等等。但是，这些基础设施都是有寿命的，或早或晚都会迎来相对高风险的时候（会老化）。这些基础设施状态的监测，也有可能用到形变监测功能，进而就能做出提前的风险判断和处理。

另外，厘米级精度还能实现一些非常好的机械控制应用。比如农业自动化播种。又比如我国在西部建设了很多太阳能设施，太阳能面板表面如果有灰尘的积累，会导致发电效率大大降低。这时就会使用一种清除机器人在表面做清除。在此，对于路线规划和在边缘控制，高精度芯片就能发挥作用和价值。另外还有除草机器人，这在西方很有市场，能够在很精准的范围内实现控制。

双频定位和过去有何不同？

据介绍，华大北斗的前身是中国电子旗下华大电子原来的导航事业部，通过改制成为现在这家公司。该公司是深圳首家位置芯片及解决方案提供商，在行业内已具有一定的认可度。

该公司在2016和2017年被ABI Research杂志列为导航芯片细分市场前三名的位置，前二名分别是高通和博通。

此外，华大北斗还推出了全球首颗支持北斗三号信号体制的双频、多系统高精度SoC芯片。

那么，双频导航为什么跟过去有所不同？

彭小军解释说，过去的大部分导航，包括手机和汽车导航，基本上用的都是单频定位，可能是GPS+北斗，或者+伽利略等等都支持，但是都只用了一路信号。

如果用双频信号则可以实现亚米级的导航。双频信号在没有地基增强系统前提下，仅仅通过一个芯片就能实现亚米级的导航。不管是米级还是亚米级，都指的是在卫星信号相对良好的情况下，如果在树荫遮蔽特别厉害，或者周边建筑物特别繁密的情况下，误差就可能会大一些。总体来说，双频芯片的精度会比单频高一个数量级。

“为什么双频会比单频有这个优点呢？单频信号是北斗B1I频段和GPS L1频段，这个频段是过去常用的频段。但是，现在我们加了另外一个频段，北斗B2a频段和GPS L5频段，这两个频段加进去之后使信号带宽提升，码率提高了。所以它对于信号接收效果更为理想。经过双频信号比对之后，可以比较好消除电离层的误差……”他补充说，“当然，这个是在没有地基增强情况下就能实现的。如果再使用地基增强网，就能够实现厘米级，能够把电离层误差消除到感受不到的程度。”

除了高精度之外，这个芯片还有一些别的特点。第一是多系统，除了支持四大全球导航系统（中国北斗、美国GPS、欧洲伽利略和俄罗斯格洛纳斯）以外，它还支持两个区域导航系统——日本的QZSS和印度的IRNSS。

它还支持信源加密，可以满足特定行业对位置信息保密的要求。因为是芯片级解决方案，所以其功耗能够做得非常低，通过一个芯片就能实现过去一个板卡所实现的功能。这样还使得成本得到大幅下降。

另外，他透露，华大北斗与上汽合作，在上海产业园区对汽车辅助驾驶所走路线情况进行了实测，取得了很好的效果。

除了车载应用以外，它还可以用于其他高精度的行业方向。比如测绘方向，以前的手持终端都是通过高精度板卡实现的，成本通常要几万，甚至十万左右。现在通过芯片替代板卡，实现成本锐减到几千块。当然它还使用了基于安卓的平台，只是因为要收取比较好的卫星信号，要实现高精度的定位，天线采用了特殊的天线，这样就使测绘成本得到大幅降低……