“天上好用，地上用好”，北斗系統(tǒng)里廣為流傳的這句話，要實現(xiàn)起來并不容易。通常而言，一項技術(shù)從實驗室到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，需要經(jīng)歷很長的過程。
前不久，小米創(chuàng)始人雷軍在微博上發(fā)布的一則視頻，引起了大量網(wǎng)友的興趣。用戶可以清楚地看見自己在哪條車道，實現(xiàn)車道級導(dǎo)航， 有用戶評價，“再也不怕走岔路”。
這背后，得益于千尋位置率先打通從北斗高精度服務(wù)、定位技術(shù)、到手機終端、到移動應(yīng)用的時空智能產(chǎn)業(yè)全鏈路，讓小米、華為、榮耀等國產(chǎn)品牌的多款手機，率先具備了這樣的超高精度定位能力，領(lǐng)先于全球其他品牌。
這是千尋位置成立的第6年。多年來，千尋位置一群年輕的科學(xué)家們擔負使命，致力于推進北斗高精度定位和授時技術(shù)從實驗室走向大眾商用市場，不斷進行著從0到1的技術(shù)創(chuàng)新、從1到N的場景應(yīng)用。千尋位置的時空智能服務(wù)對象不僅包括手機，還有一批在高速公路上實現(xiàn)自動駕駛的汽車，以及在農(nóng)田里能自主飛行作業(yè)的無人機……
在今年的第十二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航年會(以下簡稱“年會”)上，千尋位置展露“冰山一角”，來自算法、產(chǎn)品、技術(shù)等多個領(lǐng)域的專家受邀發(fā)表特邀報告，分享他們推進技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)新成果，展示千尋位置在一攬子時空智能產(chǎn)品及解決方案之下的能力。
(圖為第十二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航年會現(xiàn)場)
“大眾應(yīng)用是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域規(guī)模最大、發(fā)展最快、與生活最貼近的應(yīng)用領(lǐng)域，千尋位置在全場景條件下對低成本、低功耗、高性能、高安全的位置服務(wù)、定位和數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進行廣泛研究，探索出了一個個創(chuàng)新的應(yīng)用模式。”千尋位置首席科學(xué)家馮紹軍博士說。今年是他連續(xù)第9次參加中國衛(wèi)星導(dǎo)航年會， 連續(xù)第7年擔任分會主席。
面向大眾市場的技術(shù)變革
高精度位置服務(wù)與定位并不是一個新概念，但是這些年大規(guī)模進入消費類市場還是罕見，一方面是手機、汽車等億級設(shè)備對時空服務(wù)的市場需求的拉動，一方面得益于這家叫千尋位置的公司創(chuàng)新與推動。
以前，要獲得高精度位置服務(wù)，門檻極高。一般而言，需要臨時架設(shè)基準站來獲得衛(wèi)星定位校準數(shù)，終端層面則要用上成本高昂的設(shè)備來接收高質(zhì)量的衛(wèi)星信號和通信電臺來接收校準數(shù)。
千尋位置在全球范圍內(nèi)第一個建設(shè)起一個大規(guī)模的衛(wèi)星地基增強系統(tǒng)，并且以“全國一張網(wǎng)”的形式通過互聯(lián)網(wǎng)7×24小時播發(fā)向用戶提供高精度定位和授時服務(wù)。通過地基增強和星基增強一體化技術(shù)，提供“星地一體”高精度時空服務(wù)，滿足智能時代用戶對精準時空服務(wù)無縫、連續(xù)可用的需求。
建設(shè)這樣的一張網(wǎng)，只是第一步。降低技術(shù)的應(yīng)用門檻，還需要跨過很多道檻，比如終端層面要解決成本、功耗、算法、芯片、通信能力、計算能力等。
在年會大眾應(yīng)用分會上，千尋位置算法專家汪登輝分享了基于“星地一體”高精度時空服務(wù)來解決低成本設(shè)備高精度定位的算法創(chuàng)新實踐。“如何在這類成本大幅降低的消費級終端上，實現(xiàn)和上萬元的測量設(shè)備相當?shù)亩ㄎ痪冉Y(jié)果，同時提供更苛刻的可用率及完好性要求，是我們要解決的難題。”他說。
目前，這一創(chuàng)新實踐已被某國際知名汽車廠商所采納。 “通過千尋位置積累的海量基準站數(shù)據(jù)及大規(guī)模路測的數(shù)據(jù)樣本，我們還在不斷調(diào)整和迭代算法性能，解決復(fù)雜動態(tài)場景下的多項關(guān)鍵技術(shù)難點，來實現(xiàn)低成本設(shè)備的星地一體厘米級時空服務(wù)快速定位和工程應(yīng)用，滿足如ADAS(高級駕駛輔助系統(tǒng))等場景下的定位精度及終端完好性技術(shù)需求。”汪登輝說。
走向商用市場，還需要考慮很多實際問題，比如產(chǎn)品和服務(wù)可靠性如何，比如用了高精度定位技術(shù)能否保障無人駕駛的安全等。
為此，千尋位置突破性地將航空領(lǐng)域的完好性指標、以及工業(yè)界的功能安全指標等引入時空智能領(lǐng)域。“對高精度定位服務(wù)進行功能安全認證，算法架構(gòu)的復(fù)雜性增大，在算法的代碼實現(xiàn)難度上要求很高。”在年會自主導(dǎo)航與智能運行分會上，千尋位置完好性領(lǐng)域的算法專家陳杰介紹，團隊克服困難，高效高質(zhì)地完成高精度定位從云端到終端全鏈路的安全設(shè)計和測試驗證。
目前，千尋位置的完好性風險低至10-7/小時的可信定位結(jié)果，相當于1000年才能發(fā)生一次風險。千尋位置還拿下IEC61508、ISO26262等功能安全認證、Automotive SPICE(簡稱“ASPICE”)能力3級認證。這意味著，基于時空智能打造車規(guī)級產(chǎn)品的軟件開發(fā)，能夠滿足主流汽車廠商以及一級供應(yīng)商的高標準軟件開發(fā)需求。
面向新場景的市場創(chuàng)新
直面客戶，在場景中探索，是技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的最好方式。千尋位置具有大量豐富的應(yīng)用場景優(yōu)勢，為北斗高精度技術(shù)的大眾應(yīng)用提供了助推的燃料。
很長時間，由于技術(shù)難度高，商業(yè)模式不明確，讓手機這樣一款最廣泛使用的大眾消費電子產(chǎn)品具備高精度定位能力，業(yè)內(nèi)無人敢于嘗試。但如果手機能具備高精度定位能力，會給導(dǎo)航、游戲、本地生活等超級應(yīng)用帶來革命性的用戶體驗升級。
從2019年開始，千尋位置聯(lián)合芯片廠商、終端廠商、應(yīng)用提供商等全產(chǎn)業(yè)鏈上下游通力協(xié)作，去解決成本、功耗、芯片、算法等問題。
千尋位置高級專家金玉潔在年會上發(fā)表演講時介紹，讓手機集成高精度定位并不像軟件升級那么簡單。這離不開手機定位天線、定位算法、定位芯片三方面技術(shù)要素的支持，手機廠商必須在量產(chǎn)之前就進行調(diào)優(yōu)。普通衛(wèi)星導(dǎo)航的定位精度達5到10米，高精度定位技術(shù)在傳統(tǒng)單點定位的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)亞米級的定位精度。
2020年10月，千尋位置聯(lián)合華為、高德地圖共同宣布，集成千尋位置時空智能服務(wù)的手機量產(chǎn)上市。千尋位置歷經(jīng)19個月，在業(yè)內(nèi)率先打通了從北斗高精度定位技術(shù)、到手機終端、到移動應(yīng)用的全鏈路，同時優(yōu)化定位服務(wù)算法、完善播發(fā)能力，支持億級用戶大規(guī)模高并發(fā)接入需求。
手機只是千尋位置推進北斗高精度技術(shù)產(chǎn)業(yè)化努力的縮影。在千尋位置的助推下，一批具備北斗高精度定位能力的時空智能新物種結(jié)合新場景誕生，在智能物聯(lián)、智能城市、智能駕駛、智能電網(wǎng)等各個領(lǐng)域滲透。
在年會的北斗與新基建論壇上，千尋位置研究院院長趙毅認為，以北斗為基礎(chǔ)的時空智能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)三個特征：頻度大大提高、廣度進一步拓展、深度進一步加深。
“首先是使用頻度大大提高，二十年前高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)基本上只用于測繪與地理信息行業(yè)，使用頻度很低，如今，手機、汽車、無人機等智能終端都將逐漸配備高精度定位能力;
“其次是廣度的進一步拓展，時空智能正賦能產(chǎn)業(yè)升級、社會治理、大眾生活的方方面面;
“第三，應(yīng)用的深度進一步加深，行業(yè)對定位性能的衡量不只是精度，還關(guān)注定位的可靠性、可用性、完好性等指標，關(guān)注良好定位性能所帶來的卓越用戶體驗，衛(wèi)星導(dǎo)航定位正在邁入時空智能的新發(fā)展階段。”
面向未來的基礎(chǔ)科學(xué)探索
從開創(chuàng)性的“全國一張網(wǎng)”技術(shù)模式，再到突破性的“星地一體”融合方案，千尋位置從未停止在時空智能技術(shù)領(lǐng)域探索的腳步，率先推動北斗高精度技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化。
著眼未來，千尋位置不斷在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域不斷投入，繼續(xù)深化GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))的研究，同時探索室內(nèi)外無縫導(dǎo)航、GNSS與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、多GNSS融合導(dǎo)航定位等時空智能技術(shù)新路徑。
為了破解“電離層對衛(wèi)星導(dǎo)航信號的干擾”這一世界難題，千尋位置與復(fù)旦大學(xué)科研團隊共同啟動了“基于北斗地基增強網(wǎng)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的電離層建模和預(yù)報技術(shù)”項目的研究。
在年會衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與增強分會上，千尋位置和復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合成立的上海北斗智慧應(yīng)用創(chuàng)新研究中心博士研究生眭韻，分享了這個項目的最新研究成果，介紹對基于北斗地基增強系統(tǒng)的日食期間赤道異常區(qū)域的電離層稀疏重構(gòu)的研究情況。眭韻在金亞秋院士等老師的指導(dǎo)下，以實習(xí)生身份在千尋位置從事電離層研究。在眭韻看來，千尋位置北斗地基增強系統(tǒng)的“全國一張網(wǎng)”，為構(gòu)建我國高精度實時電離層層析模型提供了實時高質(zhì)量時空大數(shù)據(jù)。
年會上，千尋位置的算法專家佘承莉則分享了正在開發(fā)的中國地區(qū)高精度電離層監(jiān)測系統(tǒng)。“我們希望在全國范圍內(nèi)構(gòu)建精細化的電離層電子總含量的實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以更大程度上緩解電離層對于高精度定位的影響，如果這個監(jiān)測系統(tǒng)未來可以像日常的天氣實況播報一樣，那么能發(fā)揮更大的應(yīng)用價值。”佘承莉說。
千尋位置資深算法工程師趙洪松在年會的PNT體系與PNT新技術(shù)分會上，就分享了多傳感器融合定位的研究成果。他在實際工作中發(fā)現(xiàn)，MEMS-INS/GNSS組合導(dǎo)航系統(tǒng)在車輛上的初始安裝校準必要但又困難，他提出一種任意安裝條件下的初始安裝角快速估計方法。這種方法操作簡便、用時較短、估計精度穩(wěn)定，對車輛機動動態(tài)和機動過程中的振動環(huán)境要求都不高，能夠廣泛應(yīng)用于民用乘用車、小型無人車、農(nóng)業(yè)機車等領(lǐng)域，對于實際工程有著重要的意義。
成立6年多來，千尋位置共申請專利達559件，其中，發(fā)明專利537件，涵蓋衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、人工智能、機器學(xué)習(xí)技術(shù)等多領(lǐng)域、多學(xué)科。
“時空智能的應(yīng)用，只受想象力的限制。”千尋位置以拓荒者的角色出發(fā)，從無到有，跑出了一條“生于北斗，不止于北斗”的時空智能新賽道。
“面向未來，由無數(shù)個0和1組成的虛擬世界里，我們還需要一張高連續(xù)性、高穩(wěn)定性、高可用性、高安全性的時空網(wǎng)，讓時空智能變成像水、電、煤這樣的基礎(chǔ)設(shè)施，成為連接虛擬和現(xiàn)實世界的橋梁，激發(fā)萬物智能時代的創(chuàng)新潛力。”千尋位置CEO陳金培表示。
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