預(yù)測表明，自主設(shè)備市場將是巨大的。例如，英國政府的研究預(yù)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(shù)市場預(yù)計將達(dá)到1370億美元。

如果要實(shí)現(xiàn)這樣的數(shù)字，自主設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)真正的大眾市場采用。要做到這一點(diǎn)，產(chǎn)品制造商在獲得關(guān)鍵支持技術(shù)之一（高精度定位）的方式上需要有一個飛躍。這是因?yàn)槲覀冋谡務(wù)摰哪欠N設(shè)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(jì)高效地提供給非常大的設(shè)備群。

為什么我們需要GNSS增強(qiáng)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(jìn)行計算。然而，僅使用GNSS數(shù)據(jù)無法提供高精度設(shè)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(shè)備位置精確定位到2-5m以內(nèi)。

要達(dá)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(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)。

這些服務(wù)使用固定地面站網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行比較。這使服務(wù)能夠識別并糾正附近設(shè)備將遇到的任何不準(zhǔn)確之處。然后將這些數(shù)據(jù)分發(fā)到附近的設(shè)備，這些設(shè)備使用它來完善自己基于GNSS的位置計算。

傳統(tǒng)增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)面臨的挑戰(zhàn)

增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)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(tuán)隊(duì)帶來顯著的成本、復(fù)雜性和延遲，或者可能意味著增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)不能用于某些應(yīng)用程序。

無法可持續(xù)地擴(kuò)展

第一個主要挑戰(zhàn)是圍繞擴(kuò)展以支持大型設(shè)備群，而不會破壞銀行。例如，實(shí)時運(yùn)動學(xué)（RTK）增強(qiáng)服務(wù)需要大約4.5 kbps的帶寬，并且依賴于服務(wù)與每個終端設(shè)備之間的雙向通信。另一方面，精確點(diǎn)定位（PPP）服務(wù)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(luò)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(qiáng)數(shù)據(jù)和持續(xù)的車隊(duì)管理。例如，某些服務(wù)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(luò)傳輸（由其他服務(wù)使用）。

因此，使用任何一種類型的服務(wù)都會為工程和產(chǎn)品管理團(tuán)隊(duì)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(wù)范圍

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

一些增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)可能需要幾分鐘到半個小時才能實(shí)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(qiáng)服務(wù)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(wù)僅發(fā)送由設(shè)備最近的參考站計算的增強(qiáng)數(shù)據(jù)，則準(zhǔn)確性可能會有所不同。設(shè)備離該站越遠(yuǎn)，其計算的位置讀數(shù)就越不準(zhǔn)確。

設(shè)計下一代GNSS增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)

為了應(yīng)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(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)，以設(shè)計未來自主設(shè)備的需求為核心。

該服務(wù)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(xì)介紹）。

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

任何規(guī)模的效率

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

增強(qiáng)數(shù)據(jù)消息使用高效的實(shí)時導(dǎo)航安全位置增強(qiáng) （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(qiáng)數(shù)據(jù)，無論他們是運(yùn)行一百臺設(shè)備，還是一百萬臺設(shè)備。

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

可靠增強(qiáng)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?yàn)樵S多工程師將設(shè)計需要在沒有移動互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的地區(qū)運(yùn)行的設(shè)備。完美GNSS增強(qiáng)數(shù)據(jù)通過L波段衛(wèi)星信號和移動IP傳輸。開發(fā)團(tuán)隊(duì)在一些極端環(huán)境中嚴(yán)格測試了這種衛(wèi)星能力（在下一節(jié)中將詳細(xì)介紹）。雙通信通道有助于使終端設(shè)備與PointPerfect服務(wù)的99.9%正常運(yùn)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(yuǎn)22公里）。

此外，設(shè)備接收基于多個參考站的增強(qiáng)數(shù)據(jù)，以提高位置精度。

自助服務(wù)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(shè)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(jī)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。總而言之，這降低了風(fēng)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(tuán)隊(duì)提供了一個自助服務(wù)環(huán)境，可以在方便的時候部署和管理他們的設(shè)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(shè)備的連接，以及一個用于與其他服務(wù)集成的API。

測試L波段衛(wèi)星連接

由于許多自主設(shè)備需要在移動互聯(lián)網(wǎng)覆蓋較差或不存在的地區(qū)運(yùn)行，因此擁有第二個通道來提供GNSS增強(qiáng)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。為此，“完美點(diǎn)”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(jìn)行了廣泛的道路測試，以驗(yàn)證 L 波段作為這種潛在關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)的交付機(jī)制的可靠性。

嚴(yán)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(qiáng)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(shè)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(shè)備，例如大地測量接收器。這意味著在車輛車頂上使用標(biāo)準(zhǔn)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(shù)平臺。

關(guān)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(jìn)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(jìn)入瑞典北部的北極圈，以測試當(dāng)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(qiáng)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(yùn)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(qiáng)大，能夠成功接收增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)。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(jìn)行創(chuàng)新

在工業(yè)、汽車和消費(fèi)技術(shù)領(lǐng)域，下一波自主設(shè)備將嚴(yán)重依賴高精度定位信息。那些設(shè)計未來自主產(chǎn)品的人需要一種利用GNSS增強(qiáng)數(shù)據(jù)的方法，而沒有傳統(tǒng)服務(wù)固有的開銷。通過消除這些挑戰(zhàn)，產(chǎn)品供應(yīng)商將解放其工程團(tuán)隊(duì)，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(hù)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(wù)。

審核編輯：郭婷