没有精准定位,万物还能实现互联吗?

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 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,实则科技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。


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。


智能三角警示牌:高精准定位服务避免撞车风险


从个人应用来看,在生活水平逐渐提高的今天,汽车已是人们出行的必需品之一。不过对于汽车上路,有时候难免会遇到一些突发的故障。根据相关规定要求,当行驶车辆发生故障无法移动时,应打开双闪并于第一时间在车后放置三角警示牌,城市道路应至少放置于车后 50 米,快速路及高速路应至少放置于车后 150 米,以提醒后行车辆注意避让,以免发生二次事故。


但是传统三角警示牌,需要驾驶员下车去摆放,且往往因摆放的距离不够远带来的二次事故也屡见不鲜。基于此,千寻位置内部员工基于北斗精准时空能力进行了一次传统三角警示牌的革新。


其将传统三角警示牌内置亚米级(注:小于 1 米)高精度定位服务和通信模块,使得三角警示牌可以实现亚米级定位和自身位置上传。其次,通过将数据传入高德地图系统,这样可以让采用了高精度定位的高德地图能够精准捕获三角警示牌所在的位置,并快速在地图上标记出事故位置,从而及时、更广泛提醒到附近车辆及早避让。


据了解,该智能三角警示牌仅用了不到一年的时间就完成了开发和打样,且具备可商用化的能力,不过,对此,该项目负责人、千寻位置网站业务总监高泽表示,“对于开发者而言,在前期和主流 App 打通数据、供应链品控时,仍然会遇到很大的挑战。”


而当问及研发这款智能三角警示牌所能带来的意义时,高泽道,“有很多跟三角警示牌制造商一样的传统行业,如果做一些微创新,就像智能三角警示牌一样,也许就可以把自己从’中国制造’变为’中国智造’,同时也大大提升利润空间。”


机场高精度定位智能轮档:为安全保驾护航


从企业应用来看,高精度定位也正在很多人所不了解地方为我们的日常保驾护航。


其中,对于很多经常坐飞机的人,可能没有注意过机场有一种被称之为“轮挡”的设备,它类似地面的汽车挡板。为避免汽车溜车,汽车停在车位里时,会在汽车前面放置一个挡板。飞机也是一样,在飞机滑入廊桥或停机位以后,为了防止因为飞机刹车失效或其他原因而意外造成的飞机滑动,需要及时给飞机挡好轮挡。同理,在飞机需要出或滑出时,只有撤掉轮挡后,方可拖动、启动发动机滑行。


就传统场景而言,一个机场动辄上百个轮档,令管理变得十分困难。且由于航班密度、机型差别、操作人员体力强弱等多方面的原因,轮挡的漏挡、晚挡、不挡等安全隐患时有出现。而国内曾经发生过多起廊桥刮擦飞机的事件,其中有些就是轮挡放置的不规范,再加上其他原因,造成飞机滑动,与其他物体碰撞。


在这种窘境之下,是否可以将轮挡列入自动化管理的范畴?如果可以,又该怎么做?


对此,来自武汉的海巍感知科技有限公司提出了一种应对策略,其总经理王巍分析道,“未来,机场操作人员不需要人工去一个个检查轮档,轮档的信息都自动上传到云平台。轮档在哪个位置,是否被别人移走了,是否在正常使用等信息,云平台上都知道,大大提高机场运营的效率,也保障了民航飞行的安全性。”


正是在这种愿景下,其基于千寻位置的亚米级高精度定位服务和其他物联网技术,开发了一款智能轮档。


该智能轮档不仅可以实时上传轮档的位置,还可以上传上状态、撤档状态、放置姿态、电量、温度等信息,使得后台管理人员对机场所有轮档的信息一目了然。此外,系统能够实现“轮档上档”及“轮档撤档”时间的自动精确上报,便于系统管理员及现场操作员随时随地对各航班精度轮档时间及时核准。


目前,王巍团队正在把这套系统推广到各地的机场和火车站。与此同时,王巍表示,5G 到来之后,物联网的应用场景会发生巨大变化,“物联网的用途一定会超过互联网,因为互联网是针对个人消费者,而物联网是面向行业。”


“现阶段,物联网开发可能比互联网开发难度稍微大一些,因为互联网大部分是 App 软件层面开发,但物联网则会牵扯到硬件开发,集软硬件一体,开发门槛稍微高一些。”王巍表示。



 

新一代开发者们如何更好地创新创造高性能的 IoT 应用?


 

整体而言,高精度定位服务不仅提高人类生产效率,还可以降低开发者们开发行业应用的门槛,那么对于行业中的开发者而言,该如何克服上文中所述的前期和主流 App 打通数据、供应链品控、以及物联网入手等问题?又该如何掌握高精度定位技术,创新创造出以上企业研发极具商业价值的应用与服务?


为解决以上难题,在此,千寻位置隆重推出了『北斗智造者计划』,正式向外界开放诸多的北斗精准时空技术能力,让物联网软硬件开发者们都能轻松攻克位置的精确感知难题,开发拥有高精度定位能力的应用。


反之,在『北斗智造者计划』的资金、技术、生态三重的支持下,开发者只需要运用自己创意,即可快速勾勒出属于自己的数字化产物。


与此同时,作为『北斗智造者计划』的一部分,千寻位置还面向广大时空定位技术开发者、智能硬件开发者、创新应用开发者群体发起了『北斗智造者大赛』,为满腹才华的你提供一个施展身手的舞台,也让你的想象不再只是想象,和我们一起“智造”未来!


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