導言

?u-blox PointPerfect GNSS增強服務通過移動互聯網或L波段衛星廣播，向所有服務區域內的海量用戶提供廣播校正服務，可作為面向大眾市場實現GNSS高精度定位的最佳解決方案。

?經嚴格測試表明：即使在GNSS衛星信號較差的環境中，自主導航設備依然能通過u-blox PointPerfect服務獲取GNSS校正數據，實現10厘米內的精準定位。（測試結果詳見文末）

目錄

隨著傳感器和人工智能技術的快速迭代，人們逐步為自動駕駛、自動割草機器人、無人機等自主導航設備植入更多的傳感器和智能算法，以不斷增強其環境感知和靈活運動的能力，使其能選擇最優路徑完成任務，實現生產力提升。

預測表明，自主導航設備市場將迎來更廣闊的發展前景。其中，英國政府的研究預測，到2035年，全球L3-L5級別的自動駕駛車輛的全球市場估值將達到8900億美元，為此類車輛提供支持的互聯和自動駕駛技術的市場估值為1370億美元。

我們本文中所談及的自主導航設備是指需要實時獲取精準的位置信息的大型設備群，通常精確到厘米。因此，若想將自主導航設備切實應用于大眾市場，設備制造商需在高精度定位技術上實現突破，例如降低位置信息獲取成本、提高可靠性等。

01.

為什么我們需要GNSS增強數據

我們使用的位置信息是計算接收機與GPS、GALILEO和北斗等全球導航衛星系統(GNSS)的距離來實現的，距離測量是通過計算衛星傳輸到接收機的傳播時間乘以光速得出，而信號傳播時間長短則會受多種誤差源的影響，包括衛星軌道和時鐘誤差、信號偏差以及電離層和對流層效應。

因此，當設備僅使用GNSS衛星信號進行定位時，往往無法達到所需厘米級定位精度，實時定位精度只能達到2-5米。

為了達到10厘米以下定位精度，您就需要使用GNSS校正或增強服務。

GNSS增強服務使用地面固定參考站網絡從GNSS衛星獲取校正信息。每個參考站將其衛星觀測值與站點的已知位置進行對比，從而得出校正信息。隨后該服務將校正信息分發到附近的設備終端，這些終端在接收到校正信息后，便可實時計算當前位置的坐標。

借此，GNSS校正數據增強服務能夠識別和糾正設備遇到的定位不準確的問題，實時獲取高精度的定位信息。

02.

傳統增強數據服務面臨的挑戰

GNSS增強服務早已屢見不鮮，但傳統方法有一定局限性。這些方法會顯著增加成本、復雜性和延遲時間，甚至會導致無法適合于某些大規模應用。

無法大規模應用

第一個主要挑戰是如何在追加成本有限的情況下支持大型設備群？

舉例來說，實時動態(RTK)增強服務需要大約4.5kbps的帶寬，對服務與每個終端設備之間的雙向通信有強依賴，雖然精密單點定位(PPP)服務使用單向通信，但仍需要2.5到5kbps的帶寬。

在這兩種情況下，網絡成本很快就會隨著終端設備規模的擴大而逐漸讓企業難以承受。

難以整合和管理

第二個挑戰是如何輕松集成增強數據和實現無縫集群管理。

舉例來說，某些服務使用專有消息格式，而通信模塊本身并不支持其他服務使用的基于HTTP的NTRIP1.0（通過互聯網進行RTCM網絡傳輸的協議）。

因此，使用上述任一類型的服務都會為工程和產品管理團隊增加大量且不間斷的工作量，從而影響研發效率。

可靠性和服務覆蓋范圍受限

許多需要10厘米以下精度的應用都是關鍵任務，這意味著必須能夠快速、可靠地訪問增強數據服務，因此GNSS增強數據服務的覆蓋范圍需要涵蓋設備使用的所有區域。

一些增強數據服務可能需要幾分鐘到半小時的時間才能實現精度可達10厘米以下的初始定位，這對于許多應用來說還不夠快。

另一方面，其他增強服務完全依賴于基于IP的通信，因此只能在可以訪問移動互聯網的情況下工作。

此外，如果服務發送僅由設備最近的參考站計算得出的增強數據，則精度可能會有所不同。設備離該站越遠，其計算出的位置讀數就越不精確。

03.

u-blox全新GNSS增強數據服務

為了應對上述挑戰，u-blox發布了新一代狀態空間表示(SSR)PointPerfect增強數據服務，可提供3-6厘米的定位精度，啟動時間為10-30秒，適用于u-blox和其他支持SPARTN數據格式的商用高精度GNSS模塊。

以下我們列出了u-blox PointPerfect增強服務的優勢：

不受終端設備的規模限制

u-blox PointPerfect可以以廣播通信的方式同時服務無限量的用戶，無需與終端設備雙向通信，最大帶寬要求僅為2.4kbps，最大限度降低了網絡傳輸的成本，適用于任何規模的設備群。

PointPerfect利用高效的實時導航安全定位增強(SPARTN)開放數據格式，通過MQTT消息傳輸協議發送增強數據消息。實施大規模部署時，該協議本身的效率遠遠高于HTTP。

因此，無論運營的設備群規模是100臺還是1,000,000臺，憑借MQTT用戶都可輕松利用增強數據。

廣泛適用、可靠的GNSS增強數據

許多終端設備需要在無移動網絡覆蓋的區域運行，要實時精準的定位，這就需要一個全覆蓋、高可靠性的GNSS增強服務進行支持。

u-blox PointPerfect增強數據通過L-band衛星信號和移動IP傳輸，雙通信通道有助于確保終端設備與PointPerfect 服務的99.9%正常運行時間保持一致，目前適用于歐洲和美國大陸的大部分區域，以及距離海岸線22公里以內的區域。

注：u-blox開發團隊在一些極端環境中嚴格測試了此類衛星功能，詳細介紹見文末。

此外，設備接收基于多個參考站的增強數據，可提高定位精度。

自助訪問/易于集成

SPARTN是一種開放的數據格式，大多數商業調制解調器都原生支持MQTT消息傳輸協議，這意味著工程師無需集成專有客戶端軟件或構建自定義調制解調器集成，有助于降低產品開發風險和加快產品上市時間。

此外，PointPerfect通過u-blox Thingstream企業級云平臺交付，為產品團隊提供了自助服務環境，Thingstream平臺不僅擁有圖形化數據流管理器（用于建立與設備的消息傳遞和連接），還提供一個用于與其他服務集成的API，可讓整套方案實現快速部署。

04.

PointPerfect實測數據報告

測試L-band衛星通信

由于許多自主導航設備需要在移動互聯網信號較差或無信號的地區運行，因此擁有提供GNSS增強數據的第二個通道至關重要。為實現此目的，PointPerfect使用基于衛星的L-band通信。

在開發PointPerfect時，我們在各種具有挑戰性的地點進行了多種道路測試，以驗證L-band數據傳輸的可靠性。

我們的嚴格測試表明，在PointPerfect覆蓋區域內，即使是信號條件最差的區域，我們也始終能夠通過L-band接收到的增強數據，以實現精準定位。

我們的測試方法

PointPerfect面向大眾市場而設計，您無需高度專業化（如測量型接收機）的設備。

本次測試我們使用Tallysman TWA928L汽車標準車頂天線，配合u-blox F9高精度GNSS定位模塊，確保我們通過L-band接收到的校正數據是連續、完整且可用的，以確保定位精度在目標范圍內。

在惡劣條件下進行測試

我們為此規劃了數條路線，包括瑞典北部等一些較難接收衛星信號的北極圈地區，在衛星高度角極低的環境中，測試信號接收情況是否足以實現精準定位的結果。

我們測試地點的最北點（赤道以北66°），衛星高度角降至僅為16°，而赫爾辛基為21.8°，羅馬為40°。

我們還前往一些有著極端環境條件的地點，以確保在該類環境中我們的信號強度依然足夠強。

這些地點包括加利福尼亞東南部的巨大沙漠、華盛頓州的廣闊山脈，以及西雅圖和圣地亞哥等人口密集的城市地區進行測試，下圖顯示了其中兩條測試的路徑記錄。

▲極端測試路線（左瑞典，右美國）

無故障運行

盡管測試環境帶來各種挑戰，但我們在整個測試過程中都能夠接收到足夠強的L-band信號，從而能實現10厘米以下的定位精度（測試樣本位于二西格瑪或95%的置信區間內）。

/關于u-blox公司/

瑞士u-blox公司(SIX:UBXN)是為汽車、工業和消費品市場提供定位和無線通信技術與服務的領先供應商。其解決方案能準確進行人員、車輛和機器的定位，并通過蜂窩網絡和短距離網絡實現無線通信。憑借廣泛及多樣化的芯片、模塊和日益擴大的產品支持數據服務生態系統，u-blox公司在幫助其客戶針對物聯網快速而成本高效地開發創新解決方案方面具有得天獨厚的優勢。u-blox公司總部設在瑞士塔爾維爾，目前在歐洲、亞洲和美國都設有辦事處。www.u-blox.com

審核編輯 ：李倩