图文来源：上海卫星导航定位产业技术创新战略联盟

年第8期/总第期

总编专栏

突破城市峡谷GNSS之痛的终极之战（曹冲）

专家视角

促进北斗高精度应用，助力产业高质量发展（赵毅）

大事速报

关于进一步明确北斗三号短报文授权分理服务事宜的通告

“春分I号”芯片模组投入使用

年第一季度进网手机共68款支持北斗定位

南方电网北斗运营服务平台将于6月底上线

欧洲“伽利略”系统或将进行更多的应急在轨机动

雷神公司获GPSOCX3F合同

欧洲设立欧盟太空计划署

美空军NTS-3军用导航实验卫星将推迟发射

上海专讯

浙江省委书记袁家军率领党政代表团调研北斗西虹桥基地

跨界融合

中国星网集团董事长张冬辰作卫星互联网的辅导报告

一网正收购卫通公司TrustComm，并将于5月发射第六批卫星

谷歌数据中心将建设“星链”卫星地面基础设施

市场数据

卫星导航上市企业发布年年度报告

总编专栏

突破城市峡谷GNSS之痛的终极之战

曹冲

对于GNSS而言，城市内的定位不准性一直是个持续存在的问题，导致了许多解决方案的尝试，并暴露出深深的内在困难。这里概述了谷歌的解决方案，在Android手机上首次加以展示，并且做了事前/事后的结果比较。

在年代，首次开发GPS/GNSS时，它是以视线信号为前提的，预期民用精度为几十米。几乎立即，商业行业的先驱者开始在其预期设计范围之外使用GPS，解决了几乎所有的精度、信号处理和用例限制，这些技术包括：差分GNSS、载波相位定位、辅助GNSS、高灵敏度，甚至在太空中的GNSS应用。一个未解决的大问题是城市的不准性，或者说是不确定性。视线（LOS）信号被拒阻的情况下，由于接收机跟踪反射回的非视线（NLOS）信号，并且整个系统假定信号传播时间测量以视线为准，因此GNSS在有建筑物的地方，可能会将所定位置置于错误的街道。现在，谷歌已部署了可以解决此问题的系统。利用谷歌庞大的3D建筑模型（3DMA）数据库，可以对非对称NLOS传播进行建模，从而可以纠正NLOS伪距误差，使手机中GNSS产生的街边误差（WSS）减少50％至90％。

1.所面对的问题

城市中的NLOS反射造成了最后一个尚未解决的GNSS头痛问题。让我们来看看GNSS最近40年的发展，以了解所存在的问题原因。GPS系统最早是在年代建造的，其概念一直是，而且现在仍然是，接收机以信号传播时间来测量与卫星的距离。

上世纪70年代，如果您使用与民用相比10倍码率的军事P码，则系统的预期精度为“10m量级”。到80年代，情况已经发生了根本变化。首先，信号处理要好得多，例如所谓的“窄相关器”，然后是差分GPS（DGPS）。到80年代末，民用DGPS的精度约为1米。通过锁相环观察载波本身，接收机可以将载波相位测量到波长的分数值。结合DGPS和相位模糊度分辨率，实时厘米精度已成为90年代测量师的标准。根据FCCE的要求，在年GPS被认为是在移动电话中提供定位技术的远景，而最初的E实施的定位是通过蜂窝信号到达时间来完成的。GPS定位过程太慢且太耗电，这刺激了辅助GPS的开发，从而实现了1秒的重捕时间和+30dB（1,倍以上）的灵敏度提高。

现在，这些已成为所有智能手机的标准配置。因此，本世纪初以来，在您能看到开阔天空的任何地方，都可以使用GPS来实现高速度、高精度和高灵敏度的定位。在过去的十年中，欺骗和干扰已成为对GNSS的真正威胁。它们现在仍然是威胁，但是，如果您有实施此问题的想法，则完全可以找到解决该问题的已知方法。可以采用相控阵天线，仅在感兴趣卫星的方向上为每个信道构造波束。当然，这在实践中很难真正实现，但要点是至少有可能实现。在此情况下，在部署3DMA解决方案之前，任何智能手机中的GNSS都会把您带到这种场景下的WSS上去。

这是一个巨大的挑战性问题。但是从商业角度来看，这很重要吗？答案是肯定的！根据我们自己的测试，并了解正在使用的电话数量。我们估计，每天有超过10亿个WSS修补程序需求，或者情况更糟。这破坏了行人GNSS导航和乘车接送。这是我们着手解决的问题。

2.迄今为止的方法

反射信号最古老的问题。研究表明，最好的解决方案是依靠惯性导航系统（INS）。INS-GNSS集成内置于所有智能手机中，当您驾车且手机以惯性稳定的方式安装时（例如在仪表板上），它将自动启用。

下一个研究最好的解决方案是“盲区匹配”，就是解决信号无法到达区域的导航问题。同样，您可以测量GNSS的信号强度（或载波噪声比），并进行类似的推断，将这些区域与许多卫星相交，原则上您可以算出位置。接下来，有一种类似的方法，可将测得的伪距与整个网格的预测值进行匹配，在每个网格点上，您都将考虑NLOS反射，计算出预期的测量值。这里存在的是射线追踪技术是压倒性的计算挑战。

3.有限案例的完整解决方案

反射的路径长度误差，根据您所站的位置而有所不同。这将导致以下鸡生蛋和蛋生鸡问题：如果我们知道我们的位置和3D建筑模型，则可以计算反射误差，将其消除，然后准确地计算我们所在的位置。但是我们不知道我们的位置！问题在于NLOS误差是我们未知位置的函数。

总之，如果我们知道反射面，则可以通过对经典的导航方程式进行调整，或者使用反射的卫星位置，即使所有信号均为NLOS，也可以解决此问题。

4.谷歌的规模化方法

首先，您必须具有3D模型。幸运的是，现在有很多。谷歌已在近4,个城市的Android手机中部署了3DMA-GNSS，覆盖了北美和欧洲、日本、台湾、巴西、阿根廷、澳大利亚，与新西兰和南非的主要城市。在其它地方正在进行测试。一旦有了准确的3D模型，就可以进行射线追踪，并且利用原始测量数据。最后，最重要的是，机器学习。

5.机器学习（ML）

ML可以计算GNSS位置。首先，以正确的方式考虑GNSS非常重要。请考虑我们所知道的近似区域中可能位置的网格，然后考虑残差，在测得的距离和预期距离相匹配的地方，我们得到残差=0的位置线。

现在，我们如何教一台机器学习应该找出平面的交点？建立了一个神经网络（NN），将所有的输入（残差）连接到所需的输出（位置）。每个神经元是其输入的线性组合（例如减去不同卫星的残差），然后是激活函数（非线性运算，可以近似任何函数，例如绝对值）。这里给出了一个机器学习模型，这意味着刚刚描述的通过网络的路径。然后，我们尝试使用新数据对结果模型进行分析，尽管ML解的偏差很小，但它实际上比最小二乘解更好。

6.L5的魔力

L5和3DMA就像面包和黄油一样。让我们看看为什么。所有L5信号的关键特性是它们与L1信号的码片率相比，有10倍优势。因此，相关峰更窄。L5相关峰为±30m而不是±m。这本身非常好，并且可以提高LOS信号的精度。使用NLOS，L5信号仍然具有偏置误差。但是窄相关响应加3DMA的功能改变了游戏规则。总之，L5不能单独解决NLOS问题。它只是使NLOS偏差测量更加精确，而偏差仍然存在。但是对于3DMA，此属性变得神奇：即使有多次反射，我们也可以对L5通道正确建模。因此3DMA+L5为NLOS信号提供了我们想要的解决方案。

7.部署和结果

3DMA已面向3个不同的客户推出，并使全球数以百万计的用户受益。第一个客户端是谷歌地图LiveView，它于年5月推出。在这里，使用服务器端方法，其中ML模型在后端处理构建模型和GNSS测量并将结果发送到手机。由于后端具有更大的处理能力，因此该实现可提供最佳的城市性能。在LiveView中，Bluesky将GNSSWSS事件减少了90％。

3DMA的其他2个客户端是Android融合位置提供程序（FLP）和GNSS芯片组。两者都使用3DMA校正来提高其定位精度。年3月启动了3DMA的V1GMS-Core实现。在FLP客户端中，此实现可为所有具有Android8及更高版本的手机（15亿部手机）提供服务。GNSS芯片组客户端可为所有Android10及更高版本的手机提供服务。出于电池和内存的考虑，进行了一些优化，以确保仅在需要时才运行3DMA。例如行人模式，仅在3DMAUrbanGeofences中启用。

对于这些客户，根据使用谷歌进行测试的大规模验证，Bluesky在4个大洲的20个城市中使用了约万个数据点，从而将WSS降低了50％。3DMA的V2于年12月首先在Pixel上发布到Pixel4a（5G）和Pixel5。V2将WSS错误减少了75％。3DMAV2于年第一季度投放到生态系统的其它部分（三星，小米等）。3DMAV3将于年第四季度发布，它将利用L5的魔力。我们认为这是3DMA和市区GNSS街边问题的终结（极）之战。

专家视角

促进北斗高精度应用，助力产业高质量发展

赵毅

上海交通大学博士后，正高级工程师。先后任职于航天科工、中航工业下属研究机构及卫星导航上市公司，卫星导航领域从业近二十年。现任千寻位置研究院院长。

曾几何时，高精度只是卫星导航领域一个极小的分支，支撑高精度相关产品和应用的核心技术——RTK（实时动态）和PPP（精密单点定位）更是鲜有人知。所以，当年3月华为发布全球第一款支持RTK北斗高精度定位智能手机时，其亚米级导航定位精度不仅让普通大众直呼过瘾，就是在高精度行当里摸爬滚打多年的资深人士也是吃惊不小。显然，高精度卫星导航，或者说高精度北斗的规模化应用时代正在来临。不久的将来大家再谈北斗高精度时无需再用“高精度”这样的定语，因为所有的北斗应该都是高精度北斗。然而，要真正达到这样的状态，还需要分别从基建、创新和政策上下功夫。

（一）北斗“新型基础设施”建设

北斗高精度基础设施建设，尤其是“新型基础设施建设”是北斗高精度推广应用的关键。加强北斗高精度基础设施建设，这点国家早有布局，早在“十二五”期间，国家统一谋划和布局“国家北斗地基增强系统”，目的就是强化和推动北斗高精度的应用，并作为北斗相对于其他卫星导航系统的一大竞争优势。经过“十三五”的建设和运营，“国家北斗地基增强系统”在全国建成了超过个北斗卫星信号地面观测站，并提供覆盖全国的北斗高精度服务。

今天，“国家北斗地基增强系统”是北斗高精度应用的重大基础设施，已成为政府、企业、学术圈的共识。然而，遗憾的是，现在产业界普遍还没有意识到“新型基础设施建设”对北斗高精度应用推广的重要性。

以一个城市为例，大家都知道，不管是大众出行、城市管理，还是安全监控、应急响应，都涉及高精度位置的获取和利用。然而，北斗高精度能力要渗透到危旧房屋、交通疏导、治安管理、垃圾处理等城市的毛细血管里去，除了“国家北斗地基增强系统”提供基础的信号服务，还需要有一个城市级的“新型基础设施”，这一基础设施可以理解为整合云、端、图能力的北斗高精度时空服务平台。这个平台可以被独立部署，所有权属于城市管理者。这样，城市管理者可以自己规划和部署各种北斗应用终端，采集和分析大量的北斗应用大数据，帮助其实时了解、管控甚至推演城市的运行状态，让北斗真正赋能智慧城市的建设。

（二）北斗“创新应用发展”驱动

北斗高精度产业的发展，需要发挥创新驱动作用，实现北斗产业的高质量发展。

首先是应用技术的创新。用科技创新为产业赋能，增强高校、科研院所和龙头企业对产业共性技术的攻关能力，进一步发挥国家重大工程对推动产业创新能力的巨大作用，推动北斗高精度技术与大数据、云计算、人工智能等为代表的新一代信息技术的融合。

其次是应用领域的创新。在测量测绘、安全监测等北斗高精度传统应用领域的基础上，加大北斗高精度在智能驾驶等产业升级、智慧城市等社会治理、智能手机等大众应用方面创新应用的投入，利用北斗应用大数据，赋能数字经济发展。

最后是应用模式的创新。从局部甚至单点的高精度能力提供到广域、泛在的高精度能力打造；从以“定位精度”为依据的单一定位性能衡量指标到以“定位精度+定位可靠性+定位可用性”为依据的多维定位性能衡量指标，从注重定位结果转到注重最终用户体验。

（三）北斗“产业支持政策”引领

过去十年，国家出台了诸多政策支持我国自主全球卫星导航系统——北斗的发展。早在年，国务院就发布了《国家卫星导航产业中长期发展规划》，对北斗技术研究、产品研制、应用推广等方面作出了体系化的部署。在后续的八年时间里，国家在交通、民航、测绘、应急、农业等领域的规划及相关指导性文件中均强调了在相应领域内要支持北斗高精度应用。

年7月31日，习近平总书记在人民大会堂宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通，更是体现了党中央对北斗发展的高度重视。“十四五”是北斗高精度应用规模化的关键五年，政策支持力度要进一步加强，着重要在“龙头支持”、“政策灵活”、“标准先行”三个方面发力。

我国在云计算等多个行业的快速发展已经证明，“龙头企业支持——带动行业生态繁荣——推动产业快速发展”的路径是行之有效的。北斗产业的高质量发展需要行业里的龙头企业强化使命感和担当意识，发挥带头作用；当北斗高精度应用的广度和深度进一步拓展，有可能会触及到法律、法规等模糊地带，这时需要国家政策有更强的包容性和灵活性，在保障安全的前提下赋予高精度更多的应用和成长空间。比如北斗高精度在智能手机、智能汽车领域的应用就需要国家政策有更大的包容性；最后，需要行业主管部门大力引导和推进北斗高精度装备、服务及方案等的标准制定和推广应用。

“欲渡黄河冰塞川，将登太行雪满山”，只要我们满怀信心，众志成城，一如既往，高精度一定能成为我国北斗最为亮眼的竞争优势。正如北斗卫星导航系统总设计师杨长风所说：中国的北斗一定会成为世界的北斗、一流的北斗，从跟跑到领跑，用中国的创新技术引领世界卫星导航事业的发展。

大事速报——国内

关于进一步明确北斗三号短报文授权分理服务事宜的通告

5月8日，中国卫星导航定位应用管理中心发布了《关于进一步明确北斗三号短报文授权分理服务事宜的通告》。

通告表示针对近日部分单位关切咨询北斗三号短报文应用服务有关事宜，经研究，在已有规章制度基础上，中心进一步明确相关工作程序和原则要求，继续执行《北斗导航民用服务资质管理规定》明确的北斗短报文授权分理服务管理模式，现具备分理服务资质的单位可向中心提报存量用户升级注册至北斗三号以及专线接入申请。详见：

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