2024年电力北斗融合应用关键技术与挑战报告

电力北斗融合应用关键技术与挑战报告人：彭文杰单位：武汉大学湖北珞珈实验室02创新成果03应用案例总结展望北斗发展现状北斗卫星导航系统是我国重要时空基础设施习近平总书记：北斗规模应用进入市场化、产业化、国际化发展的关键阶段(2022年11月)中华人民共和国国务院新闻办公室“推动北斗系统规模应用市场化、产业化、国际化发展”9月16日，国家主席习近平向首届北牛规模应用国际峰会致习近平指出，当前，全球数字化发展日益加快，时空信息、定位导航服务成为重要的新型基础设施。去年7月我宣布北斗三号全球卫星导航系统开通服务以来，北斗系统在全球一半以上国家和地区推广使用，北斗规模应用进入市场化、产业化、国际化发展的关键阶段。习近平强调，北斗系统造福中国人民，也造福世界各国人民。——《新时代的中国北斗》2010/12012020/62020/1发射：4国务院，“十四五”规划自然资源部自然资源部2021/06/012022/04/06国资委中央军委装备发展部关于印发国资委、中央军委md浒0国家能源局国家能源局 ●大众手机导航与位置服务交通大数据●大众手机导航与位置服务交通大数据●北斗灾害测报●特殊地段形变安全监测●尾矿安全形变监测●消防员指挥调度●单兵执法记录仪特殊市场大众市场防灾减灾司法公路铁路民航水利水电行业市场●工程测绘测給智能网●车路协同●自动驾驶座舱●高精度地图●城市公交车●形变安全监测应用●列车控制应用公路铁路民航水利水电行业市场●工程测绘测給智能网●车路协同●自动驾驶座舱●高精度地图●城市公交车●形变安全监测应用●列车控制应用●●●无人值守气象站焚●林业防火无人机●无人机植保●无人机物流●无人机防疫消杀●无人机巡视●无人机航拍●无人机测绘农业●农机自动驾驶●农机前装标配●农机机位监控●野生动物跟踪保护●土壤培情监测体育●户外运动●长距离越野比赛运动员安全监控●运动员跑动轨迹●比赛船定位●帆船比赛船位定位共享经济●共享单车●共享充电桩施工●工程机械●施工测量●施工人员安全监控●BIM施工管理医疗●救护车调度●病患监控●银发经济●投保与理赔确证保险移动通信●基站授时●北斗+5G应用物流●物流配货●车辆监控调度●工况监控●仓储●快读物流应用●货物在途监控●物流无人车金融●服务器授时电力●智慧电网授时●邮政快递●智能驾考●智慧校园●北斗科技教育●住宿商业●文物管理●景区应用●智慧景区管理●城市网格化管理●城管单兵执法仪●智慧管网●线路巡检●智慧井盖●水位监控駕考教育旅游景区环卫城市管理燃气水务BDSEP蒙BDSEP蒙序号服务类型信号/频段米级：厘米：智驾监测移动通信网络互联网络上行：L上行：14MEO下行：3IGSO+24MEO卡：s上行：UHF下行：SAR-B2b上行：6MEO下行：3IGSO+24MEO7北斗发展现状北斗服务中华人民共和国中央人民政府中华人民共和国中央人民政府首溪监策国务院改罩文件库国各院部门首溪监策国务院改罩文件库国各院部门发文字号自然低发(2024127号金成文任：teslpo1月12H自地贷源临关于酒智造网汽有关画给地理培急安全新理的成文日DH497月268自然资源部关于印发《自然资源领域数据安全管理办法》的通知白然资源部关于加强智能网联汽车有关测绘地理信息安全管理的通知自热资发(2024137号白然资源部关于加强智能网联汽车有关测绘地理信息安全管理的通知自然资发[2024]139号各省、自治区，直辖市白然货源主管部门，新疆生产建设兵白然肾道局，陕西，累龙江，四川、再面测独她理信总局，部石关直属为维护海绘地理信思安全，促进暂论网联汽车发展，陈据各省、自治区，直辖市白然货源主管部门，新疆生产建设兵白然肾道局，陕西，累龙江，四川、再面测独她理信总局，部石关直属为维护海绘地理信思安全，促进暂论网联汽车发展，陈据(中华人民共和国测经法》《中华人民共和国保守国家秘密法》(中华人民共和国数据安全法(地图管理条例等法律法规，现筑有关事刚通如如下。经国家数报安全工作协调核润批准，部领导同想，现将(内然资除额域数拆安全管理办决》印发给称们。请精合实际认直贯钮牧行20043月22B2024年7月，自然资源部，《关于加强智能网联汽车有关测绘地理信息安全管理的通知》·严格涉密、敏感地理信息数据管理。·各地要及时提供北斗卫星导航定位基准站“一张网”2024年7月，自然资源部，《关于加强智能网联汽车有关测绘地理信息安全管理的通知》·严格涉密、敏感地理信息数据管理。·各地要及时提供北斗卫星导航定位基准站“一张网”位置服务·在国家数字经济的发展道路上，严守测绘地理信息数据安全 单北斗：单独接收北斗卫星导航系统信号，可实现北斗独立定位。2020年4月，交通运输部《关于充分发挥全国道路货运车辆公共监管与服务平台作用支撑行业高质量发展的意见》——“加快单北斗终端研发推广…推动基于北斗三号的单北斗终端应用”2022年1月，工信部《工业和信息化部关于大众消费领域北斗推广应用的若干意见》——“鼓励相关企业使用单模北斗产品或支持北斗独立功能的多模北斗产品”。关于崔集单北牛卫屋导航应用优为产品和解决方率的通知2024年1月，江苏省工信厅《关于在全市征集单北斗卫星导航应用优秀产品和解决方案的通知》——“为加快推进我市单北斗卫星导航系统应用，现征集单北斗系统应用优秀产品和解决方案”陕西省应急管理厅2024年2月，陕西省应急管理厅《2024年度全省应急管理科技和信息化工作要点》——“全面推进北斗替代和单北斗应用”阶段3公共安全等蔓延阶段3公共安全等蔓延阶段1阶段2阶段1阶段2行业行业定位模式20000-160000元，甚至更高20000元起成本20000-160000元，甚至更高20000元起成本大测地型接收机终端大测地型接收机终端集成化程度更高、成本更低，向星地融合、组合导航方向转移10难题与挑战难题与挑战北斗应用观测环境复杂化、应用场景多样化北斗精准定位面临精度不足、无法适用、可靠性差等挑战导导向挑战突破构建高兼容高精度高可靠北斗定位算法库北斗芯片、模组、终端、平台应用体系发展现状总结展望活跃电离层延迟建模与改正活跃电离层延迟建模与改正0Noy'22jul23Noy'22jul230Noy'22jan23Noy'22jan23地磁指数序列图电离层延迟全球分布图当前正处于太阳活动高峰期(2024年-2026年)活跃电离层延迟建模与改正活跃电离层延迟建模与改正收米电阀层派迟和穿刺点位置利用文时现测值计算电画层延进收米电阀层派迟和穿刺点位置利用文时现测值计算电画层延进多个电离层观测结点小于15小于15是利用实时观制值计算卫星穿刺点计算对STEC穿制点轨迹限穿刻点处电离层廷迟相同《穿制点精迹相文)规新文点穿刺点轨迎相文判断获取异常起始信息《穿制点精迹相文)规新文点穿刺点轨迎相文判断是，至所少号星是，至所少号星星闯单差电商凰计算多个卫星轨边交点组成环时，利星闯单差电商凰计算多个卫星轨边交点组成环时，利用平差方法对7E进行平差查找当前卫星的星间单表改正值」查找穿制点轨进中交点题多的查找当前卫星的星间单表改正值」查找穿制点轨进中交点题多的卫星5M作为步考星计算其他卫星与Satt交点处计算其他卫星与Satt交点处的电离吊延迟差值，御划星网阜考改正值TEC两卫星的电离层延道减去7C得到与步考星的星间单差电流启立体化审视电离层异常1预测预测BDS提出了基于地面约束、卫星观测与物理机制的电离层监测、异常探测与预测新方法活跃电离层延迟建模与改正活跃电离层延迟建模与改正电离层改正数精度信息AV△pim=VAp+VAT-2VAN"-VA/"+VAP₂=V△p+VAT+f²/f²VA"+北海北海CORS(电离层活跃)Epoch[30s]BDSPBDSP固定率上提升13,定位精度在东北高方向分别提升了381、40%、434%ZTD(h)=ZTDe(h)+dZTD(h)天顶湿延迟干/湿大气常数温度地表大气压强在新模型中，通过引入乌东德坝区的湿度、温度、大气压强等参数，准确计算出任意两个站点之间的天顶湿延迟改正量(ZWD),对星地距离观测值进行高精度的对流层延迟改正。海拔高(米)BDSPBDSP提出了一种基于实测气象参数的大高差改正模型基于乌东德坝区的实测数据进行低空对流层的改正研究，分别比较无对流层延迟改正、使用经验模型对流层延迟改正、使用实测气象数据的对流层延迟改正效果，发现RTK定位误差可以持续得到缩小和改善。忽略对流层廷迟国定率：12.52%时阃(月-日时间(月-日精确的对流层延迟改正精确的对流层延迟改正是提升RTK定位结果精度的关键!BDsP低空对流层延迟动态改正模型使RTK定位高程中国卫星导航系统管理办公室定位导航授时服务成功率用户具备发射L频段信号的能力；室外空旷地带相对于GEO卫星无遮挡，截止高度角S2C信号用户最小接收功率为-157.6dBW:用户实际服务频度、单次报文最大长度根据注册参数约束；服务时延为出站链路非拥堵条件下指标；若用户相对卫星径向速度大于1000千米/小时，需服务时延平均优于2秒服务频度平均1次/30秒单次报文最大长度≤14000比特3883比特北斗三号为我国及周边地区用户开始提供星基PPP服务，以及全球的短报文服务。北斗三号为我国及周边地区用户开始提供星基PPP服务，以及全球的短报文服务。 北斗PPP服务选择当前历元4的任意颗卫星作为参考屋是北斗PPP服务静态定位实验静态定位实验年积日车载动态定位实验车载动态定位实验行人推车动态定位实验0N:0.202m单侧遮挡严重，导致频繁重新初始化(每一圈)低速小车动态定位实验低速小车动态定位实验友谊广场(2024-5-20)低速小车动态定位实验低速小车动态定位实验12ME=02509nSTD=01365m12AME=-0.047anSTD-012t6030400001050000306500000r00050805001060000510000016000012000081500003140000115000210012M=05918nE12m0R-30.527460947N2MEBomsiD0R-30.527460947N2MEBomsiD004nfas-m,661-2.AME=04584nSTD=04347m1-2.AME=04584nSTD=04347mRCB产品光睡惊息模橱度新算异*探网地国点三角化数据张处理机械编择特征提取位置边缘化建度附加先验约来的外点探测惯导强积分轨通-钟差大气约来MXXrMXXrCC工业级相机(TRI023S-MC)CC8mm焦距的镜头8mm焦距的镜头56个黄色点用于估计FCB,4个红色点站用于大气建模(间距90KM)水平高程航向角水平高程航向角实验1实验2相比于EKF,基于FGO构建的组合导航系统更具优势，特别是在复杂场景中。2)优化中应用的数据量更大(滑动窗口大小为20)3)对所有状态的再线性化(水平/3维)(度)(水平<0.1m)92.1%(水平/3维)(度)隧道1隧道23210性导航(无GNSS信号)环境感知驱动的轻量化高精度定位模型环境感知驱动的轻量化高精度定位模型不同场聚环援经声的型信噪比提供输入分布经计值值环项项声值突破有限算力：服务器部署降低60%创新成果精准定位与稳定通信北斗星地协同通导一体化方法北斗星地协同通导一体化方法区域与全球短报文服务频度划分区域与全球短报文服务频度划分区域短报文通信等级及电文长度说明通信等级1级3级5级非密电文长度保留约49汉字字约277汉字的569汉字1000汉字北斗三号短报文哈夫受编叫频度较低带宽有限 北斗三号短报文哈夫受编叫频度较低带宽有限 进行填充进行加密附加头部IVSM1对称加密保障地理信息数据安全C31针对北斗通道优化实现约40%压缩率星基状态域地基观态域缀发明专利证书经110m星地协同定位m实时定位精度提升至厘米级BDSEP地基增强星基增强星地协同基础设施薄弱区域双差单差非差n创新成果软硬件体系北斗软硬件体系构建了“芯片-模组-终端”北斗高精度定位应用体系，星地协同算法实现芯片层植入，适用于电力业务的人车物机等多款定位和通讯终端。分米级厘分米级厘米级武汉大学测绘学院分米级厘米级厘米级米级分米级厘米级厘米级米级毫米级厘米级车辆无人机形变监测地址：潮此着洪山区邓它路129号电话方：北京凯芯微科握有限公司地延：北京市海院队盈制赌力科技园E座南厅西区9层9002电话：187991964K2短报文米级短报文无公网通信星地协同算法芯片和4G通导一体化模组植入无公网通信01发展现状02创新成果04总结展望>基准站意外离线，导致无人机无法固定而悬停>电离层活跃，无人机无法固定应用案例m北斗m北斗通讯网络接收机解决方案解决方案即放即用即放即用星基PPP随机模型弹性调整随机模型弹性调整定位结果优选服务1006/1033电文1006/1033电文结合机巢，实现无人机的自主巡检(贵阳)测量地面上两个点之间的距离地图长度：地面长度：7.84度数RE应用案例2EN2ENU0UNE3分钟0.558m常亮(5分10秒)0.303m9NUoUNE18787应用案例ENU10分钟ENU2NUUEN作应用案例多系统多系统PPP(多路径)单北斗PPP(多路径)2ENUUEN3分钟：10分钟：NUE3分钟：NP解状态解状态00--差分改正数组合结果差分改正数组合结果通过蓝牙链接RTK和INS精度：3%序号测试里程距起点误差测试1测试2测试3测试4测试5测试6测试7测试8测试9按深“航在38长距迎校准：生1起点加070-新次7个)俯仰角571精窟识维关电程识鲜：笑长距高校准：1·Duty·Dutycycle机制被移除值支持GNSS原始观测值获取收芯片的手机(博通芯片)观测值输出：博通，高·