在人類技術發展的歷史長河中，精確定位技術的能力如魔術般神奇。如今，全球導航衛星系統（GNSS）技術在商業、民用和軍事應用中無處不在，但它仍然不是一個完美的工具，其更大問題是往往不是那么不可靠。當接收器對 GNSS 衛星有清晰的視線時，定位效果就會很好。大多數情況下，它們確實也是如此，特別是在空中、海上或高速公路上。不過可惜的是在某些地方，建筑物和地形可能會干擾衛星信號，導致重大錯誤甚至失去固定，因此定位系統通常無法預測這些重大誤差將在何時何地發生。
長期以來，技術人員一直認為這是 GNSS 固有的功能，畢竟，我們無法改變物理定律來使衛星信號免受反射或干擾。不過通過新的 3D 地圖制圖技術，我們可以實現一些同樣的功能，也能夠確切地了解 GNSS 在何時何地可以信任，以及在哪種情況下不能信任。如今，行業領導者正在使用這些技術從根本上改善當前和新興用例的定位，換言之，他們正在改寫 GNSS 可能的規則。
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應對GNSS的挑戰
全球導航衛星系統技術的優勢在于其對衛星星座的使用。接收器只需要根據其中幾個接收器的清晰視線即可準確確定位置，并且大多數情況下都可以被獲取，即使在大多數衛星信號被阻擋的情況下。不過問題是 GNSS 衛星從未停止移動，以每分鐘約一度的速度繞地球運行。
如果在一個有高層建筑的城市地區計算位置，那么通常可以信任 GNSS 信號，特別是建筑物的反射可能會使定位偏離數十米（圖1），定位系統也不能避免 “bad spots”，它隨著衛星的移動而變化，不過實際上每一秒都在發生變化。
圖1：GNSS 信號干擾情況
到目前為止，該問題還沒有成為大多數商業 GNSS 應用的破壞者，然而在其它的用例中，如自動駕駛汽車或基于無人機的交付情況下，可靠的定位數據就會變得更加至關重要。
通過3D地圖制圖改變游戲規則
如今，行業領導者利用新技術，將 GNSS 數據與高分辨率 3D 地圖相結合，他們可以準確地識別 GNSS 信號在哪些地方可用，也可以向任何商業客戶或 *** 機構提供該見解（通常作為云服務），因此某些客戶或 *** 機構也可以從更可靠的定位中受益。
對于航空和汽車用例，目前正在使用地圖制圖方案，該解決方案可提供低至30厘米的原始分辨率，并能夠獲得更高的分辨率。他們還使用多光譜成像等技術來區分天然和人造材料、穿透煙霧等。
一旦有了高保真地圖，就會在該地區創建一個可觀察點的疊加功能，例如將該地區分割成一平方米，之后確定哪些衛星將在給定時間內清晰可見，并且包括多種 *** ，其中更受歡迎的是以下兩項：
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陰影匹配：這種技術通常應用于智能手機，創建一個 3D 地圖輔助 (3DMA) 網格，顯示給定區域的預測 GNSS 信號，將這些預測與測量信號進行實時比較，以識別和糾正錯誤。
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光線追蹤：在其他領域，尤其是航空領域，需要更精細的仰角和方位角細節，領先的解決方案使用從每個可觀測點到星座中每顆衛星的光線追蹤。經過反復操作后，構建一個數據集，在 3D 地圖的每一米（圖 2）中逐秒顯示哪些衛星是視距（可靠的）。
圖2：通過光線追蹤確定 GNSS 可靠性
下一代定位在行動
GNSS 可靠性解決方案針對不同的用例，應用于不同的技術。除了系統如何計算視線外，決定解決方案 *** 的更大因素是計算速度需要多快以及需要多少點，包括以下兩個主要選項：
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單點設備計算：對于具有充足本地計算資源的應用程序，計算定位的延遲量是可以接受的，并且設備只想知道單個（或少數）點，以設備為中心的解決方案是較合適的。這種 *** 用于大多數基于智能手機的場景，其中應用程序具有強大的端點設備，通常具有強大的 *** 連接，并且不需要以毫秒為單位測量精度。
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基于云的擴展解決方案：在很多場景中，例如空中無人機和無人駕駛車輛，其中車輛或路線周圍的整個環境都需要快速，并且車輛沒有專用于 GNSS 的計算。在這些情況下，GNSS 云服務可以提供實時預測性見解。它們在云中提前執行某個區域的所有計算，預測未來的某個時期。定位引擎可以提前實時了解 GNSS 信號的可信和不可信任之處，以及利用它預測提取可能的更佳信號并提高其性能。
展望未來
早期集成的有效實施表明，這些技術可以將 GNSS 系統的精度提高一倍，這在多種航空、汽車和軍事場景中潛力往往更大：
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航空：3D 測繪技術可實現更智能的飛行計劃，使組織能夠提前知道何時何地可以安全飛行，并調整飛行時間以優化定位的可靠性。或者，在大型無人機應用中，如基于無人機的交付，公司可以選擇特定時間的已知可靠路線。
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汽車：汽車制造商可以實時使用這些預測來提高 GNSS 系統的性能，并通過了解 GNSS 作為汽車上所有傳感器的一部分來提高安全性。
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軍事：任務規劃人員都可以通過了解給定區域內 GNSS 的性能改進風險分析。還可以評估現場 GNSS 信號的完整性，包括檢測定位數據何時被阻止或欺騙。
這些只是其中的幾種可能性，借助新的 3D 映射技術，我們可以將 GNSS 從“通常可靠”轉變為高度精確并開始挖掘定位的潛力。
來源：開源地理空間基金會中文分會
來源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/172a1
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