預測表明，自主設備市場將是巨大的。例如，英國政府的研究預測，到2035年，自動化水平最高的聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛道路車輛（L3-L5）的全球市場將價值8900億美元。其中，使這些車輛成為可能的聯(lián)網(wǎng)和自主技術市場預計將達到1370億美元。

如果要實現(xiàn)這樣的數(shù)字，自主設備需要實現(xiàn)真正的大眾市場采用。要做到這一點，產(chǎn)品制造商在獲得關鍵支持技術之一（高精度定位）的方式上需要有一個飛躍。這是因為我們正在談論的那種設備需要知道，在厘米之內(nèi)，它們在任何時候都在哪里。此外，這些位置信息需要可靠且經(jīng)濟高效地提供給非常大的設備群。

為什么我們需要GNSS增強數(shù)據(jù)

位置信息通常使用來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）之一（如GPS或伽利略）的數(shù)據(jù)進行計算。然而，僅使用GNSS數(shù)據(jù)無法提供高精度設備所需的精度。衛(wèi)星時鐘和軌道誤差、信號偏差以及電離層和對流層影響等因素意味著您只能可靠地將設備位置精確定位到2-5m以內(nèi)。

要達到下一代套件所需的低于 10 厘米的精度水平，您需要使用 GNSS 校正或增強數(shù)據(jù)服務。

這些服務使用固定地面站網(wǎng)絡從GNSS衛(wèi)星收集數(shù)據(jù)。他們根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計算空間站的位置，并將其與空間站的已知位置進行比較。這使服務能夠識別并糾正附近設備將遇到的任何不準確之處。然后將這些數(shù)據(jù)分發(fā)到附近的設備，這些設備使用它來完善自己基于GNSS的位置計算。

傳統(tǒng)增強數(shù)據(jù)服務面臨的挑戰(zhàn)

增強數(shù)據(jù)服務并不是什么新鮮事，但傳統(tǒng)方法有局限性。這些會給產(chǎn)品團隊帶來顯著的成本、復雜性和延遲，或者可能意味著增強數(shù)據(jù)服務不能用于某些應用程序。

無法可持續(xù)地擴展

第一個主要挑戰(zhàn)是圍繞擴展以支持大型設備群，而不會破壞銀行。例如，實時運動學（RTK）增強服務需要大約4.5 kbps的帶寬，并且依賴于服務與每個終端設備之間的雙向通信。另一方面，精確點定位（PPP）服務使用單向通信，但仍需要2.5至5 kbps。在這兩種情況下，網(wǎng)絡成本都可能很快變得過高。

難以集成和管理

第二個挑戰(zhàn)是易于集成增強數(shù)據(jù)和持續(xù)的車隊管理。例如，某些服務使用專有消息格式，而通信模塊本身不支持基于 HTTP 的 RTCM 通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 （NTRIP） 1.0 的網(wǎng)絡傳輸（由其他服務使用）。

因此，使用任何一種類型的服務都會為工程和產(chǎn)品管理團隊增加重要且持續(xù)的開銷，從而減少他們可用于高價值創(chuàng)新工作的時間。

可靠性和服務范圍

許多需要低于10厘米精度的應用都是關鍵任務，這意味著對增強數(shù)據(jù)服務的訪問必須快速可靠。只要設備可能被使用，也需要覆蓋。

一些增強數(shù)據(jù)服務可能需要幾分鐘到半個小時才能實現(xiàn)初始的10cm以下位置，這對于許多用例來說還不夠快。

與此同時，其他增強服務僅依賴于基于IP的通信，因此僅在移動互聯(lián)網(wǎng)接入可用的情況下才能工作。

在其他地方，如果服務僅發(fā)送由設備最近的參考站計算的增強數(shù)據(jù)，則準確性可能會有所不同。設備離該站越遠，其計算的位置讀數(shù)就越不準確。

設計下一代GNSS增強數(shù)據(jù)服務

為了應對這些挑戰(zhàn)，u-blox著手創(chuàng)建下一代狀態(tài)空間表示（SSR）增強數(shù)據(jù)服務，以設計未來自主設備的需求為核心。

該服務被稱為PointPerfect，通常提供3到6厘米的精度和10-30秒的啟動時間。它可與 u-blox 和其他支持 SPARTN 數(shù)據(jù)格式的商用高精度 GNSS 模塊配合使用（下面將詳細介紹）。

為了了解PointPerfect如何應對當今產(chǎn)品供應商面臨的挑戰(zhàn)，讓我們來探索它在技術上與其他服務有何不同。這將使組織能夠就其產(chǎn)品使用哪種增強數(shù)據(jù)服務類型做出明智的決定。

任何規(guī)模的效率

為了使PointPerfect成為運營任何規(guī)模的設備隊列的組織的可行解決方案，其第一個核心原則是效率。

增強數(shù)據(jù)消息使用高效的實時導航安全位置增強 （SPARTN） 開放數(shù)據(jù)格式通過 MQTT 消息傳遞協(xié)議發(fā)送，該協(xié)議本身在規(guī)模上比 HTTP 效率高得多。因此，使用 MQTT 使用戶可以輕松地利用增強數(shù)據(jù)，無論他們是運行一百臺設備，還是一百萬臺設備。

通信是通過設備訂閱的單個出站廣播流進行的，而不是需要與每個連接的端點進行雙向通信。這導致最大帶寬要求為2.4 kbps，并最大限度地降低了網(wǎng)絡傳輸成本。

可靠增強數(shù)據(jù)的廣泛可用性

廣泛而可靠的可用性是第二個核心原則。這是必須的，因為許多工程師將設計需要在沒有移動互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的地區(qū)運行的設備。完美GNSS增強數(shù)據(jù)通過L波段衛(wèi)星信號和移動IP傳輸。開發(fā)團隊在一些極端環(huán)境中嚴格測試了這種衛(wèi)星能力（在下一節(jié)中將詳細介紹）。雙通信通道有助于使終端設備與PointPerfect服務的99.9%正常運行時間保證保持一致，該保證適用于其可用的地理區(qū)域（目前歐洲大部分地區(qū)和美國本土，距離海岸線最遠22公里）。

此外，設備接收基于多個參考站的增強數(shù)據(jù)，以提高位置精度。

自助服務訪問/易用性

PointPerfect的第三個核心原則是易于集成，并能夠直接管理大型設備群。

SPARTN 是一種開放數(shù)據(jù)格式，大多數(shù)商用調(diào)制解調(diào)器都本機支持 MQTT 消息傳遞協(xié)議。這意味著工程師無需集成專有客戶端軟件或構(gòu)建自定義調(diào)制解調(diào)器集成?？偠灾?，這降低了風險并縮短了上市時間。

此外，PointPerfect通過一個名為Thingstream的企業(yè)級云平臺提供，為產(chǎn)品團隊提供了一個自助服務環(huán)境，可以在方便的時候部署和管理他們的設備。該平臺包括一個圖形數(shù)據(jù)流管理器，用于構(gòu)建消息和與設備的連接，以及一個用于與其他服務集成的API。

測試L波段衛(wèi)星連接

由于許多自主設備需要在移動互聯(lián)網(wǎng)覆蓋較差或不存在的地區(qū)運行，因此擁有第二個通道來提供GNSS增強數(shù)據(jù)至關重要。為此，“完美點”使用基于衛(wèi)星的L波段通信。

在開發(fā) PointPerfect 解決方案的過程中，在各種具有挑戰(zhàn)性的位置進行了廣泛的道路測試，以驗證 L 波段作為這種潛在關鍵任務數(shù)據(jù)的交付機制的可靠性。

嚴格的測試表明，即使在PointPerfect覆蓋區(qū)域內(nèi)一些最具挑戰(zhàn)性的條件下，通過L波段接收的增強數(shù)據(jù)也可以成功地用于始終將位置精確定位到必要的范圍內(nèi)。

測試方法

由于PointPerfect是為大眾市場設計的，因此重要的是要確保它能夠有效地工作，而無需高度專業(yè)化（因此昂貴）的設備，例如大地測量接收器。這意味著在車輛車頂上使用標準性能的Talesman TWA928L汽車天線來接收L波段衛(wèi)星信號，以及具有多頻段功能的u-blox F9高精度GNSS技術平臺。

關鍵的測試是確保通過L波段接收的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，完整的和可用的，這樣我們就可以始終將我們的位置計算到所需的精度水平。

在具有挑戰(zhàn)性的條件下進行測試

我們規(guī)劃了我們的路線，將我們帶到衛(wèi)星信號接收可能具有挑戰(zhàn)性的地區(qū)。這包括進入瑞典北部的北極圈，以測試當天空中衛(wèi)星的高度非常低時，信號接收就足夠了。在我們旅程的最北端 - 赤道以北66°，衛(wèi)星高度下降到16°，而赫爾辛基的海拔高度為21.8°，羅馬為40°。

我們還前往覆蓋區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的一些最極端的條件，以確保信號強度在這些環(huán)境中足夠。這包括加利福尼亞州東南部的巨大沙漠，華盛頓州的廣闊山脈，以及西雅圖和圣地亞哥等建成的城市地區(qū)，高層建筑可能會影響衛(wèi)星信號接收。

下面的地圖顯示了我們的兩條測試路線。

無故障運行

盡管條件具有挑戰(zhàn)性，但在整個測試過程中接收到的L波段信號足夠強大，能夠成功接收增強數(shù)據(jù)服務。因此，我們能夠在整個過程中以小于10厘米的水平精度，在2西格瑪或95%置信區(qū)間內(nèi)精確定位我們的位置。

解放您的工程師進行創(chuàng)新

在工業(yè)、汽車和消費技術領域，下一波自主設備將嚴重依賴高精度定位信息。那些設計未來自主產(chǎn)品的人需要一種利用GNSS增強數(shù)據(jù)的方法，而沒有傳統(tǒng)服務固有的開銷。通過消除這些挑戰(zhàn)，產(chǎn)品供應商將解放其工程團隊，讓他們專注于高價值的創(chuàng)新工作，縮短上市時間，削減持續(xù)的維護開銷，并使自己能夠提供價格具有競爭力的下一代產(chǎn)品和服務。

審核編輯：郭婷