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经纬测绘

深化北斗应用 打造中国精度

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深化北斗应用 打造中国精度
——全球星基高精度增强服务系统“中国精度”掠影



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工作人员在西沙群岛使用内置有“中国精度”的星站RTK进行实地测试。

“中国精度”是由北斗导航企业——北京合众思壮科技股份有限公司自主研发的全球星基高精度增强服务系统。通过这一系统,北斗用户能够在无需架设基站的情况下,在全球任一地点享受便捷的亚米级、分米级和厘米级三种不同精度层级的增强服务。

进军国际   保驾护航

近年来,随着测绘地理信息技术的飞跃发展,我国北斗卫星导航产业迎来蓬勃生机。作为北斗卫星导航系统的重要组成部分,北斗地基增强系统建设在全国掀起热潮。而相对于地基增强系统建设的如火如荼,以北斗为核心的星基增强系统建设却仍然在我国保留着一项技术空白。目前,高精度用户多数在使用国外商业化服务系统,涉及很多国民经济特殊领域,其信息安全性无法得到保证,且需向国外公司缴纳大量服务费用。

作为由中国企业完全建设和控制的全球高精度增强系统,“中国精度”具有全部自主知识产权和全部控制权,打破国际企业的技术垄断和封锁,保障了国家地理空间信息的安全性和自主权,弥补了我国卫星导航产业在精度、可用性和完好性方面的不足。与此同时,“中国精度”通过L波段地球同步轨道通信卫星向全球播发差分数据, 使更多地基增强网信号无法覆盖的区域, 如海洋、沙漠、山区等也能够实现高精度定位服务。

2015年6月,合众思壮公司宣布:“中国精度”正式面向全球同步提供亚米级、分米级和厘米级三种不同精度层级的增强服务。经多家权威机构测试,“中国精度”在定位精度、相对精度和收敛时间等关键指标上不输于国际同类服务系统。同年9月,支持“中国精度”星基增强的接收机首发亮相,用户可以通过该接收机立刻获得厘米级的精度增强服务,并通过中继功能支持任意第三方卫星导航设备,该产品内置厘米级的“中国精度”定位服务H10,合众思壮宣布在2015年9月至2016年9月期间提供为期一年的H10免费服务。

深度应用   助力农耕

自“中国精度”推广应用以来,其涉及的领域愈加广泛,在精准农业、陆地测量、海洋应用等领域展现了极大的应用前景。如在地球物理调查、钻探、物探油气、地矿勘探等海洋应用领域,“中国精度”可提供海上,特别是远海高精度定位解决方案,提供厘米级、分米级、亚米级定位精度;在石油管线测量、江河航道测量等陆地测量应用领域,“中国精度”星基增强接收机的中继功能允许多台不同类型的GNSS设备同时作业,由于无需架设基站,使得高精度测量作业更加灵活。

在精准农业领域,由于其应用场景开阔,几乎无遮挡,有利于卫星精度收敛,在无需架设基站及通讯链路的情况下,单机就可获取厘米级的定位精度,易于安装和使用。就在今年3月,正值春耕时节,新疆生产建设兵团第二师21团利用一台台装载着合众思壮壁虎自动驾驶系统的拖拉机实现了自动驾驶和精细化耕种,大大提高了2016年第一波春耕的生产效率,赢得了农机师傅的一致好评。

经现场实测,在此次春耕作业中,利用“中国精度”,合众思壮北斗导航自动驾驶产品辅助拖拉机在自动行驶过程中,按照自动规划路径保持了严整的直线、设定曲线行驶,实现了无起步弯、结合垄精准度5厘米以内的良好效果,避免了铺膜作业路线不直造成的土地浪费,大大提高了播种速度和农业生产效率。据统计,合众思壮精准农业可使农机管理调度效率提高30%以上,农作物产量提高约5%,燃油消耗节约10%,作业置信度为95%,达到国外同类先进产品水平,有效保证了耕地、播种、喷洒和收割等农田重复作业的厘米级精度,降低驾驶员的劳动强度、减少环境污染、增加单位产量,为农户带来更多收益。

挑战自我   勇闯西沙

为了向用户真实反映“中国精度”在各个极端环境下的使用性能,合众思壮公司计划历时10个月时间,分别前往南海岛礁、青藏高原、新疆沙漠、内蒙古草原等偏远地区,让“中国精度”接受实际生产作业环境的考验,用事实证明其可以在全球范围无死角运营星基增强服务的世界级领先水平。2015年12月中旬,“中国精度”在南海西沙群岛开启了实地验证测试的首站之行,并配合用户单位进行海洋地形测量和海洋地质调查研究。

实地测试的西沙小岛远离陆地,通信运营商的信号并不稳定,分布也不均匀。因此,在测量过程中,对于基站和移动站的数据传输无法采用网络模式进行。如果采用电台模式传输数据,则需要事先花费一定时间架设基站,并将数传电台、蓄电池、发射天线等进行连接,无疑增加了作业步骤,而且数据的传输距离还将受到基准站及发射天线架设高度的限制。再加上受到岛屿地形以及岛上建筑施工的影响,采用电台模式传输数据可能会因障碍物的存在而面临数据传输困难的情况。而此时,用户单位的外业任务需要以该岛为核心,抓住清晨海水落潮的时机,对岛屿礁盘进行测量,有时测绘人员还要在齐腰深的海水里拿着移动站走出数百米的距离。种种状况表明:对于远海岛礁测绘而言,无论是传统测量模式,还是信标差分模式,都将受到种种困扰。

正是在这种情况下,内置有“中国精度”的星站RTK优势得到充分发挥。由于采用卫星代替了地面基站,用户只需要携带一台接收机,使用星站差分模式,便可以进行数据采集。经过实地测试,“中国精度”平均耗时20分钟就可使精度收敛到10厘米左右。再耐心等待10分钟,精度则可以收敛至5厘米左右。这证明了“中国精度”可以满足远海地区测绘对精度和稳定性的要求,极大地提高了测绘效率,减轻了作业人员的负担,降低了任务风险。

对于合众思壮公司来说,“中国精度”不仅仅属于一家企业,更属于整个行业,属于中国的高精度卫星导航事业。它打破了国外系统在国内的价格垄断,采取开放的商业模式,秉承“从产品到平台,从封闭到开放,从竞争到伙伴”的发展理念,甚至在某些情况下以现有市场一半的价格提供服务,直接降低用户的应用成本。同时,“中国精度”采用不同精度、不同收费的服务策略,使最终用户不再被迫接受“强制消费套餐式”的服务和昂贵的费用,为用户提供了便利和无限多的自由选择,从而激发更多行业的深化应用。


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