北斗地基增强系统能给我们带来什么

北斗地基增强系统能给我们带来什么

司南导航倪国勋2014年9月11日，北斗地基增强系统工程建设启动会在京召开，标志着北斗地基增强系统工程建设工作正式启动。

北斗地基增强系统是国家卫星导航高精度服务基础设施，是北斗卫星导航系统重要组成部分，是高效实现现代经济社会发展和位置服务的重要项目，对提升北斗系统服务质量，满足政府、行业和大众对北斗高精度应用需求，对创造差异化服务优势，加速推进北斗卫星导航应用与产业化具有重要意义。北斗地基增强系统由基准站网络、数据处理系统、运营服务平台、数据播发系统和用户终端五部分组成，基准站接收卫星导航信号后，通过数据处理系统解算形成导航卫星精密轨道和钟差等差分增强信息，经卫星、广播、移动通信等手段实时播发给应用终端，应用终端利用差分增强信息修正误差，实现米、分米、厘米级以及后处理毫米级服务。

北斗地基增强系统是中国卫星导航系统管理办公室，联合交通运输部、国土资源部、国家测绘地理信息局、中国气象局、中国地震局、中国科学院、教育部有关部门，以及地方有关单位共同实施的跨部门、跨地区重大项目，将按照“统一规划、统一标准、共建共享”的原则，构建全国一张网，实现部门间、地区间和用户间资源统筹、数据共享。计划分两个阶段实施，2015年底前将建成框架网和部分区域加密网基准站网络，并投入运行，提供米级精度的定位服务；2018年底前将建成全国范围区域加密网基准站网络，提供米级、分米级、厘米级和后处理毫米级的高精度位置服务。

一、高精度GNSS产业的发展趋势

统计近几年的GNSS市场数据，高精度GNSS板卡每年有大约10万片量的需求，现有的市场需求很难再有增长。北斗地基增强系统的建设将会打破现有的格局，全国范围内高精度差分服务将会改变“1+N”的使用模式（一台基准站+N台移动站），以更方便、更简单的模式开创高精度GNSS新的市场，激发各行各业对

高精度定位的需求。有业内知名人士预计高精度GNSS设备的需求将会增加到亿量级，但达到亿量级还需要有很多的工作要做：

?首先是地基增强系统的建设，目前框架网正在紧张的建设当中，相距70公

里的加密站建设完成后才能实现厘米级的差分数据服务；

?北斗中端设备的小型化工艺是增加应用的必经之路，将来可能把高精度GNSS

设备集成到手机内，这就要求差分GNSS设备要做到很小，就目前的生产工艺还不能实现如此高度的集成；

?还有就是最敏感的价格问题，各行业对高精度GNSS的价格承受能力不同，

如价值数十万的私家车配置一套几千元的高精度GNSS设备没有压力，如果给价值千元的手机配置一套几千元的GNSS定位设备，好比“怀里的小孩比母亲还重”一样显得不合时宜，这就需要有新的技术更新来降低高精度GNSS 产品的生产成本。

?高精度定位设备还要配合高精度地图数据使用，高精度地图数据的采集反过

来还要依靠北斗地基增强系统。

总之，以北斗地基增强系统建设为基础的，小型化、低成本的高精度GNSS 产品将会逐步增加应用，导航应用会逐渐向高精度发展，发展高精度的同时也增加北斗终端的智能化程度。

二、北斗地基增强系统的应用方向

1.智能网联汽车

搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。

在智能网联汽车中，车与目的地的位置关系、车与车的位置关系、车与路的位置关系都需要卫星定位装置提供高精度厘米级定位数据，实现辅助驾驶或自动驾驶，如车道变更提醒、偏离行车道行驶提醒、车辆不正常靠近提醒等都需要北斗系统在全国范围内提供厘米级定位数据，要实现全国范围内都能提供厘米级定位数据必须依靠北斗地基增强系统。“1+N”模式的小范围差分不能支撑大范围移

动的智能网联汽车。北斗地基增强系统和5G网络是支持智能网络汽车的前提条件，假想20年后所有的汽车都是智能网联汽车，20年后我国的汽车保有量会达到3亿多，乐观估计，在未来几年，高精度GNSS终端在汽车领域的安装将会突破每年千万量级。

2.精准农业

目前精准农业快速发展，精准农业在很多方面需要依托厘米级北斗定位，目前采用1+N的模式，在农场边缘架设移动基站，为农机自动驾驶系统提供差分数据实现厘米级定位，保证拖拉机沿着预设轨迹和规定速度行进，此模式存在很多弊端，单基站覆盖范围不足，存在信号盲区；多个基站不隶属于同一主人，无统一管理，可能存在相互干扰；如果农机自动驾驶系统使用北斗地基增强系统提供的差分数据，不但能避免以上问题，而且能实现全国一张网的概念，农机作业规划轨迹不会因为基站的改变而改变。全国一张网的概念还能在土壤参数调查、变量施肥方面有更大作为，且对无人机喷药，大范围病虫害防治有很好的帮助。

3.测绘和土木工程建设

北斗地基增强系统对测绘的意义更为重大，全国一张网的概念会改变现有的测量方式，统一坐标系，方便各单位测绘数据对接；在大型工程建设上，类似南水北调纵贯南北跨越东西的大型工程如果有北斗地基增强系统的助力，工程测量会减少很多工作量，常规测量方法是逐级控制分段测量，依托北斗地基增强系统全国一张网的优势，可直接实现细部勘察和放样，再配合基于高精度北斗的工程机械引导操作系统，可实现数字化施工，管理人员知道工程车辆的精确位置，作业状态，工程机械驾驶员知道能在北斗系统的引导下让每一次机械操作精准到位。

4.机器人

在此“机器人”泛指无人作业机器设备，在自动化程度快速发展的今天，自动化机器已经从车间操作台发展到道路、公园、楼房、工厂等大范围区域。要在大范围区域实现无人操作，首先需要解决的就是机器的位置，知道机器在什么位置,自动化系统才能判断该做什么样的操作。要实现大范围内精准定位，就需要北斗地基增强系统的数据支持，在某些应用因为各种原因不方便或不能自己架设差分基准站，必须依托北斗地基增强系统的全国一张网的数据，如重复作业的场地需要机器每次按照固定的规划路线行进，某些自动设备操作人员不具备架设北

斗差分基准站的专业技能，因此必须利用北斗地基增强系统的差分数据。在此司南导航有几个应用案例：

?司南导航联合同济大学、上汽集团等单位，共同开发低速智能道路自动驾

驶电动清扫车。首先规划清扫车的行驶路线，依托于北斗地基增强系统的高精度北斗定位设备控制自动驾驶系统，确保清扫车按照规划路线行进，行进中偏里规划路线小于5厘米，进入需要清扫的路段自动开启清扫设备，自动清扫车还需要蔽障设备、应急情况处置和远程操控等设计；

?拥有一台自动工作的割草机是园丁的梦想，在科技进步的今天已经成为现

实。在割草机上加装自驾仪，自驾仪控制割草机自动在草坪上工作，其中高精度北斗接收机就是自驾仪的眼睛，北斗接收机能精确的定位割草机的位置（厘米级精度），自驾仪通过高精度位置数据计算偏离规划路线的大小和方向及时调整割草机的位置，使其按照规划路线前进；

?经常在城市里看到“蜘蛛侠”在清理玻璃幕墙，这些工作不久的将来会由

机器人完成，即为“玻璃幕墙清扫机器人”。在高精度GNSS的厘米级定位基础上，机器人会按照预设轨迹进行操作，最终爬遍玻璃幕墙清洗每一个角落。

5.无人机

在无人机应用领域，航空植保具有代表性，植保无人机是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，主要是通过地面遥控或北斗飞控，来实现喷洒药剂作业。植保无人机必须实现定高、定速、定轨迹的飞行，才能均匀的把农药喷洒到农作物上，基于差分的高精度北斗系统能为飞机提供定高、定速、定直线的自动驾驶数据，飞控通过高精度北斗数据控制飞机自动飞行，操作简单是让农民广泛应用的前提，这就决定不能把基站架设这类需要专业技能的工作让农民来做，必须依托北斗地基增强系统来实现全国一张网的厘米级定位。我国拥有18亿亩基本农田，每年农药中毒人数约有10万之众，致死率高达20%。应用无人直升机喷洒农药对我国而言，不仅具有很大的经济价值，还具有社会价值：无人机作业不仅有超高的工作效率，对人员生命安全不构成威胁，同时能够大量节省劳动力，节约农业投入成本，最终增加农民的经济效益。目前无人机价格较高，主要以服务

的形式作业，随着价格的降低、自动化程度的提高和无人机安全性能的提高，植保无人机必将成为农民的标配工具。

在无人机航拍中，高精度北斗也起到很重要的作业，安装于无人机上，接收北斗地基增强系统提供的差分数据的北斗接收机，无论飞机飞到那里（国内）都能为飞机提供高精度位置数据，并且能在相机成像的瞬间输出厘米级坐标，并把坐标与照片绑定，照片的后期处理时实现自动拼接。

6.中国境内精准军事打击

依托于北斗地基增强系统的高精度北斗定位设备可以给军事装备武器系统提供高精度的位置数据，不但可以给地面军事装备定位，还可以给飞行武器定位，以达到精密打击的效果。“犯我中华者，专打你的大鼻子。”

7.高精度授时

北斗设备能提供高精度的授时服务，接入北斗地基增强系统的北斗设备能提供更高精度的授时服务，授时精度最高能达到1.67ns。

8.自建基站同时运行

小范围固定的场地如驾考、工厂和北斗地基增强系统不能实现高精度覆盖的区域，采用自建基站有差分信号可控、定位精度较高等优点。还可以通过与北斗地基增强系统联测，把自建基站也编入全国一张网中，实现统一坐标系。