這是個非常好的問題,北斗的意義已經經過各種媒體輪番轟炸過,主要集中在自主、可控、高精度上,相信大家都已經被傳播過了,可為什麼地圖軟體的定位還是會出現不準的情況呢?這就要從衛星定位服務原理和類型、局限性和敏感地理信息保護的角度來說了。

首先是衛星定位服務原理和類型:所有的衛星定位的原理都是距離測量。GNSS(Global Navigation Satellite System,全球導航衛星系統,包括GPS、北斗、伽利略等)的組成不僅是天上的衛星,還包括大量地面的觀測站,系統伺服器和用戶手中的接收機。通過長期的精密觀測,GNSS系統可以知道每一顆定位衛星任何時刻的精準位置。衛星廣播發送調製有測距碼和導航電文的信號,用戶接收機收到信號後解調出測距碼偽距和載波相位等距離信息,通過導航電文計算出衛星在天空中的位置。有4顆以上衛星的信號(還包括衛星的位置,到衛星的距離,以及時間)就可以計算出接收機所在的位置了。這就是基本的碼偽距單點定位,也是GNSS提供的最基礎的定位服務,他的特點有:

  1. 單向廣播式:意味著支持的容量是無限的,同時使用是免費的,任何能解碼這個衛星信號的接收機都可以使用該GNSS.
  2. 定位精度低:因為碼偽距測量本身的限制,這個尺子的精度並不高,GPS的民用碼的測量接收機到衛星的距離精度大概在3-30m,北斗系統也是類似。同時導航電文帶寬的限制也決定了獲取衛星位置(星曆)的精度不夠,這就是單純碼偽距單點定位精度不夠高。
  3. 軍碼的定位精度會高一個數量級,但是不會對民用開放的,軍碼的編碼規則應該是非常高級別的機密了。

在碼偽距定位上,北斗和GPS在定位精度上並沒有什麼明顯區別,北斗在亞洲的表現可能更好一些,但還在同一水平範圍內。

而更高精度民用定位服務也是有的,比如千尋位置提供的網路RTK服務,可以使用載波偽距來進行定位,這裡就不詳細展開原理了,直接上特點的結論:

  1. 雙向通訊、服務收費:網路RTK服務需要參考站的數據,需要向服務商發送自己的初步定位,而服務商布站、觀測、伺服器等的成本也是要回收的,所以高精定位的服務並不是免費的。
  2. 定位精度高:雙頻RTK的定位精度可以做到亞米級至厘米級的水平。

所以從衛星定位服務的原理和類型上,普通用戶是用的免費碼偽距定位服務,天然精度就不夠高。

其次是衛星定位的局限性:是不是我用了網路RTK服務就能解決定位不準的問題呢,只能說大部分情況可能可以解決,因為衛星定位受信號質量的影響非常大。遮擋會導致衛星信號弱或者丟失,在室內或者隧道裡面基本是沒有衛星信號的,從室內走到室外的過程,定位也需要一定的時間來捕獲和解析衛星信號,在獲取到正確的定位解之前,可能會算出來錯誤的位置,這是日常使用大部分定位不太準的主要原因了。另外還有高樓,高牆等引起的多路徑效應也會影響定位精度。雖然有很多人在努力的解決這些問題,調整硬體和演算法讓定位更准更快,但衛星信號被遮擋這個基礎是客觀存在難以改變的,這種局限性決定了衛星定位在信號受阻的情況下定位效果的上限。

準確的定位還需要有準確的地圖來配合使用,而在我國,商用地圖都是偏轉加密過了的:地圖軟體中的地理坐標值並不反饋真實的位置,而是增加了非線性偏轉的,通常在真實坐標上水平偏轉個幾百米的樣子。因為是非線性偏轉,實際的形貌也會有一些失真。同時,定位的原始坐標也要經過相同規則的偏轉才能夠匹配的偏轉後的地圖上,這也會引起一些「不準確」。定位軟體的地圖屬於標清地圖,偏轉插件帶來的誤差還是比較大的,自動駕駛用的高精度地圖的偏轉誤差會小很多。

總結一下:有了北斗支持,地圖軟體定位還是不太準的原因有:

  1. 地圖軟體定位用的北斗服務和GPS服務都是碼偽距定位,屬於同一水平範圍,天然精度就不夠高;
  2. 衛星定位在信號受阻的情況下會不準確,這是衛星定位的固有局限性;
  3. 國內地圖和定位都要經過偏轉,會引入額外的誤差。


不準有兩種情況,第一種是Noise,一種是Bias。

Noise是指定位精度,一般來說,能定位在水平半徑10m,海拔(z軸)50m的精度就足夠民用使用了,北斗是有厘米級別定位的,但是不是民用。

揭秘北斗導航系統:二代軍用精度可達到厘米級_新浪軍事_新浪網?

mil.news.sina.com.cn圖標

至於是不是戰忽,不要問我,我不涉及軍用項目。

當然如果你實在有民用的高精度定位需求,可以用地面基站增強的GPS,國內有幾家企業做這個的。

第二個是Bias,我國的地圖都是經過Bias的,詳細的可以看我的這個Project的這處文檔:

https://github.com/TsingJyujing/GeoScala/wiki/Point#encrypteoffset-%E5%9C%B0%E7%90%86%E5%9D%90%E6%A0%87%E5%8F%98%E6%8D%A2-china-only?

github.com


首先定位準不準這個是有標準的,軍事和民用是兩個標準。具體標準可以看看北斗官方信息。

咱們暫且來聊一聊手機上的百度地圖、高德地圖等日常生活使用的地圖,畢竟大多數人也只用這些,其他專業一點的地圖和專業的手持設備咱們且放一放。

對於百度地圖和高德地圖等,定位準不準有多方面因素會造成影響。

咱們先看看定位過程是怎麼樣的。

1、手機硬體設備接受衛星信號

2、手機硬體晶元對衛星信號進行處理,成為數據

3、手機操作系統對定位數據進行處理,提供API介面供應用使用

4、手機應用讀取定位數據

5、手機應用將多顆衛星的定位數據同地圖信息進行整合

6、手機地圖應用在地圖上展示定位點

一般來講這六步都會有,對於北斗而言,目前天上的衛星只是在第一步被用到,衛星的信號被手機硬體設備接收到,僅此而已。那麼從第一步到最後展示都跟北斗衛星再無聯繫,而是集中在信號接收和數據處理上。而這些就是定位生態圈,目前而言步驟4、5、6都是在應用開發者這個層面上,而步驟1、2是在硬體晶元開發層面,步驟3則是在手機系統層。

從技術角度講,目前軍用和民用GPS晶元是非常成熟的,有大量廠商在生產,而民用北斗晶元聞少。

不知題主手機上是什麼晶元?


主要是題主沒有VIP帳號,不能享受尊貴特拳,所以只能用低解析度的GPS結果。


這也和你使用的硬體設備有關啊。

你這就好像在問,5G那麼快為什麼我的功能機還是上不了網?


推薦閱讀:
相关文章