人工智能革新CORS算法，精度级别再提升

CORS模式已经成为测量领域的主要工作方法。从前,测量人员需要拎着电瓶、仪器箱、大脚架走天下,现在,只需要RTK网络+CORS模式,测绘人员就能实现随时随地轻松测量。尽管CORS模式近几年来已经得到了较大发展,在精度上不断提升,在使用范围上也不断扩大,但问题仍然存在。

高精度导航技术研发专家赵文龙表示,CORS基于卫星导航技术和网络通信,受电离层影响较大。电离层指地球上空距地面高度50-1000千米之间的大气层,这一层介质会使穿过其中的卫星信号发生“折射”,进而产生误差。近两年,由于太阳活动周期进入活跃阶段,电离层变化加剧,测量遭遇RTK信号问题越发频繁,各服务商在CORS算法层面面临的挑战也越来越大。

赵文龙在高精度导航研发领域有多年经验,是国内最早一批开展GNSS接收机研发的技术专家。他参与研发的i80北斗RTK荣获国家级科技进步奖特等奖。2015年,赵文龙发布了自主研发和设计的CORS系统(Continuously Operating Reference Stations),在行业遥遥领先,为RTK测量工作带来了突破性革命。在2016年,全国有16个省级的北斗CORS系统需要招标,凭借在系统方案以其性能上的优势,赵文龙所研发的CORS系统中标了14个。到目前为止,中国境内有两套全国级别的CORS一张网,采用了赵文龙的这套方案。

基于CORS服务算法,再结合自研的参考站接收机,赵文龙构建起了一个可以让GNSS定位芯片/终端的定位精度从米级提高到亚米、厘米级甚至毫米级的高精度位置增强系统。这一系统应用在农业、测绘、交通、环境监测、公共安全等各个方面,推动自动驾驶、精准农业、监测检测、智慧物流、智慧矿山等发展。

目前,赵文龙正在开展研究,对CORS算法进行进一步升级和强化。针对CORS存在的不稳定性问题,赵文龙首次引入了人工智能。通过对CORS在上万种RTK作业场景进行模拟训练下,这套AI算法能够使电离层建模能力提升超25%,做到较业内当前水平更精细、更准确。得益于AI不断学习的特点,随着数据量的积累,升级后的CORS系统显著提升了复杂环境下RTK测量的可用性、可靠性,这也为行业用户单位提供更加精准、稳定的位置服务。

为验证升级后CORS系统的使用效果,10个测试小组利用2个月时间在全国30个省市进行了路测。测试结果显示,在一天中的不同时段,针对城市、矿场、森林、海洋等不同作业场景,使用RTK+CORS账号的固定率具有明显提升,平均数值从86%提升到了95%。出现信号故障的几率从16%大幅下降至5%。与此同时,测试结果显示,RTK测量的精度也实现了20%以上的提升。在典型场景下,99.99%的平面定位精度都可以保证在3cm以内,高程定位精度都可以保证在5cm以内。在遮挡环境下,平面定位精度也可以保证在5cm以内,高程定位精度可以保证在8cm以内。

通过对精度进行升级,目前,赵文龙所研发的CORS系统已经应用在了多个领域,在农业、交通、矿业、环境监测等方面都具有广泛应用。借助CORS系统,农业方面开发出农机自动驾驶和导航自动驾驶系统、农机信息化系统等;在海洋测绘方面,开发出无人船+多波束+扫描仪水上水下一体化系统;在机械控制方面,开发出桩机质量控制系统、挖掘机3D引导、推土机3D控制、路面信息化系统等。

① 在农业领域,通过CORS系统,能够提供高精度的定位和导航服务。各类农机装上基于CORS的农机自动驾驶系统,就如同安上了“智慧大脑”,不仅能够实现自动驾驶,精准执行农事作业,还能保证作业精度误差仅1.5厘米。使用CORS系统,农民可以使用精确的导航系统来引导农机进行精确的播种、施肥和收割操作,从而提高农作物的产量和质量。此外,CORS还可以用于农田水资源管理,通过监测土壤湿度和水位等信息,帮助农民合理利用水资源,减少浪费。

近期,赵文龙所研发的CORS系统应用在了山东省的冬小麦播种工作中。山东省是农业大省,冬小麦达6000多万亩。在嘉祥县,通过使用搭载CORS系统的智能化农机,导航自动驾驶播种机展现出了惊人的播种速度,在无人驾驶的情况下,作业效率最高可达每小时20亩。这一技术的运用大大提高了播种的精度和效率,为农业生产带来了革命性的变革。

② 除了农业外,CORS系统还在应用于环境监测和地质灾害预警等。尤其在矿山测量中,

由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差等困难,形成大量采空区安全隐患,普通测量方法已不能满足矿山对采空区管理和隐患治理的需求。在CORS系统应用前,传统的传统的测绘勘察手段以抽检式为主,采集的信息数据不全。通过采用CORS系统,搭载无人和激光雷达系统,克服了传统测量设备的局限性,能够以非接触的方式进行扫描,扫描速度快,且精度高,时效性强。

在为武汉某矿山进行旧矿区改造中,该矿山地处丘陵地带,周边有学校、厂房等,还有小山丘阻挡,地形复杂,无法用传统方式进行测量。通过赵文龙的CORS系统,配合无人机,成功实现了高精度影像数据的采集,生成1:500正射影像数据,为矿区治理保护工作提供有力的地理信息数据的支持。(文/胡瑞)