1、引言“4G改變生活,5G改變社會”,5G是跨時代的技術,是構建起萬物互聯的核心基礎能力,在提升移動通信體驗的同時,更將肩負起賦能垂直行業的歷史使命,與智能化技術一起引領第四次工業浪潮。在這個新時代,5G將與產業深入聯動,構建十萬億大生態。與5G同為“國之重器”的北斗衛星導航系統 ,是為全球用戶提供位置服務的國家重要空間基礎設施。北斗系統能提供實時導航、快速定位、精確授時、位置報告與短報文通信功能,與各垂直行業的精準定位需求高度契合。根據“十三五”國家信息化規劃,北斗將與“一帶一路”、“中國制造2025”等國家戰略深度融合,實現更加快速的發展?;?G網絡“增強帶寬”、“海量連接”、“超低延時”
2、的三大特性,可為各垂直行業提供一張即時泛在、實時在線的互聯網絡:既包括人與人之間的交流連通,又包括物與物之間的組織協同,更包括人與物之間的感知交互?;诒倍废到y與定位增強技術,可為各垂直領域提供亞米級、厘米級以及毫米級的定位服務,從而將物理世界精準的映射到數字空間中,助推智能化信息時代的發展浪潮。2019年10月31日,在中國國際信息通信展覽會上我國5G網絡正式啟動商用,而這一天也恰好是北斗系統的19歲生日。這不僅是時間上的巧合,更是北斗和5G之間的彼此需要。5G與北斗高精度定位的融合,不僅可以相互賦能彼此增強,更將打造智能化信息時代的基礎感知網絡,將實現智聯萬物在物理空間上的精準協同。本文選
3、取了高精度定位十大應用場景,簡析其行業概況及方案整合并探討5G技術在這些場景中所引入的創新點與賦能點,旨在為各垂直行業的合作伙伴提供新的視角與思路,促進社會的數字化智能化轉型。目錄高精度定位平臺概況- I5G+北斗高精度定位應用全景圖- II交通行業交通行業自動駕駛高精度定位解決方案 - 1車輛管理解決方案- 2城市停車解決方案- 3機場站坪解決方案- 4港口裝卸解決方案- 5手機定位解決方案- 6農業農業精準農業解決方案- 7測繪行業測繪行業測量測繪解決方案- 8公共安全公共安全橋梁監測解決方案- 9邊坡監測解決方案-10結束語結束語-11 高精度定位平臺概況優服務廣能力高可用高并發強安全A
4、PI/SDK輸出高密度網格部署5G+北斗高精度定位應用白皮書I市市場場潛潛力力To BTo CTo G圖例:5G+北斗高精度定位應用全景圖北斗高精度定位應用全景圖低低中中高高小小中中大大1239107815146511124131920181 1、自動駕駛、自動駕駛2 2、車輛監管、車輛監管3 3、城市停車、城市停車4 4、機場站坪、機場站坪5 5、港口裝卸、港口裝卸6 6、手機定位、手機定位7 7、精準農業、精準農業8 8、測量測繪、測量測繪9 9、橋梁監測、橋梁監測1010、邊坡監測、邊坡監測11、船舶監管12、無人機植保13、電網巡檢14、數字施工15、駕考駕培16、野外搜救17、數字管
5、網18、船閘調度19、公安偵查20、防災減災1萬/km25cm10ms100Mbps10cm10ms1萬/km210cm10cm10ms5cm10cm20ms5cm20ms1617 說明根據市場潛力和定位相關度,我們選取了5G+北斗高精度定位在行業內的十大應用場景,分析了行業需求和解決方案,旨在為各垂直行業的合作伙伴提供新的視角與思路,促進5G+北斗的產業化。定位相關度定位相關度5G+北斗高精度定位應用白皮書II自動駕駛高精度定位解決方案基準站高精度定位平臺GNSS模組自動駕駛車輛GNSS衛星自動駕駛技術包含三大要素:感知層、決策層和執行層。在感知層中高精度時空位置是必可少的基礎信息,它能讓車
6、輛明白在哪里、去哪里、怎么去。高等級的自動駕駛需要厘米級定位能力和穩定可靠的定位服務,支持車輛做相應的實時精準定位決策和感知判斷?;诟呔榷ㄎ黄脚_,利用差分解算技術得到精準定位信息,結合5G網絡為自動駕駛車輛提供實時厘米級高精度定位服務。同時高精度的衛星定位與慣性導航、車載傳感器、高精度地圖進行融合,可以滿足自動駕駛在全場景的定位精度和穩定性,保證行車安全。5G網絡車載傳感器+高精度地圖定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度行業需求方案價值5G+北斗高精度定位應用白皮書合作伙伴場景特點01車輛監管解決方案高精度定位平臺企業管理平臺貨車、客車、網約車、兩客一危等車輛是運營企業和交通主管
7、部門的重點監管對象。為了實時掌握車輛動態信息、監控司機的駕駛行為、保證道路交通安全,企業和交通部門對于車輛實時的位置信息有很高的要求,傳統的GPS定位無法滿足要求,需要高精度定位。貨車基于高精度定位平臺和車載定位監控終端,可以實現車輛的精準定位、軌跡回溯、電子圍欄、監控管理等功能,提供管理企業和交通部門車輛的實時狀態和行車記錄,通過數據化分析,加強車輛道路管理,降低道路事故率??蛙嚲W約車交通監管平臺軌跡追蹤精準定位電子圍欄監控管理5G網絡定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度行業需求方案價值5G+北斗高精度定位應用白皮書合作伙伴場景特點02城市停車解決方案目前國內私家車的保有量約為2億
8、,而尚未有實現城市級智慧停車的城市。對于停車場行業,存在著“小散亂”、車位信息碎片化等痛點,難以實現統籌管理、系統整合,導致場地運營成本高、收費管理混亂。對于車主,則存在著“停車難”、“停車亂”、“找車難”,使得90%的城市車位使用率不足50%;30%的交通擁堵由停車導致;停車流程60%以上的時間用于尋找車位。室內停車場本方案由停車服務平臺及組合導航終端組成,通過全場景導航定位及地圖匹配功能,實現車輛與停車場的精準導流與智慧停車。本方案面向停車場運營方提供數字化車位管理平臺,可以降低運營成本、提高城市停車資源的利用率;面向車主提供車位預定、停車誘導、反向尋車的一站式服務,提高出行停車效率,減少
9、交通擁堵。室外停車場行業需求方案價值定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度場景特點高精度定位平臺停車場管理平臺電動車共享汽車私家車5G網絡高精度地圖平臺停車誘導無人收費反向尋車車位預訂停車服務平臺5G+北斗高精度定位應用白皮書合作伙伴03機場生產效率、機場安全的保證需要出入機坪的各類人員、車輛進行實時定位、監控、跟蹤和管理。傳統的作業和管理方式主要依靠對講機語音溝通,傳統衛星定位的定位誤差為10米左右,無法滿足站坪調度需求。因此,機坪精細化管理需要高精度的定位技術。方案價值本方案由機坪調度平臺、高精度定位平臺和高精度定位終端組成。通過北斗差分定位技術,再結合5G、云計算、高精度地圖、網
10、絡切片等技術,可以實現移動目標在機坪內位置的實時跟蹤、監視。將高精度定位解決方案應用在機坪調度場景下,可以提升機場運行效率,保證機場安全、高效運行。機坪調度可視化站坪調度車輛監控位置監控航班信息機場站坪解決方案電子圍欄歷史軌跡5G+北斗高精度定位應用白皮書合作伙伴場景特點行業需求定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度04港口裝卸解決方案方案價值傳統港口中集裝箱從碼頭運輸到堆場需要依靠人工駕駛集卡,成本高且作業效率低。目前國內部分新建港口已利用AGV實現自動化,即通過地磁固定線路,并通過LTE-U等網絡進行控制消息傳輸,但此方案中地磁成本高,靈活性差;LTE-U帶寬小、性價比低?;诟呔?/p>
11、度定位平臺和5G網絡,助力港口AGV集卡向IGV集卡演進,實現港口7*24小時高效運營,提升港口的生產效益。相比于地磁AGV方案,5G和高精度定位的IGV無人集卡不僅成本低、靈活性高,還具有遠程控制功能,能夠在無人集卡出現問題時遠程接管進行操作。AGV集卡高精度定位平臺龍門吊港口管理平臺遠程控制無人運輸設備管理遠程駕駛工作人員5G網絡定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度5G+北斗高精度定位應用白皮書行業需求合作伙伴場景特點05手機定位解決方案目前國內具有衛星導航定位功能的智能手機年銷售量達到4.91億臺。而這些手機大多僅支持單點定位,不具備差分解算定位能力。再加上手機天線對于衛星信號
12、的接收能力較弱,其定位精度往往在10米以上,不能滿足市場上主流應用的普遍需求。目前市場上主流的Android操作系統已經開放衛星信號原始觀測量的輸出API接口,基于通用芯片的強大算力與高精度定位平臺可以極大的提升定位精度。借助手機的慣性單元與5G單元,可以大幅拓展手機在室內的定位能力。從而為高精度定位市場新增智能手機這一錨點提供泛在的定位服務,為大眾消費領域應用賦能。智能手機精準打車精準尋車行程導航輔助導航自由流收費車聯網(后裝)方案價值場館人員監管室內尋徑行業需求合作伙伴場景特點5G+北斗高精度定位應用白皮書定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度06農機位置監控農機狀態監控電子圍欄歷
13、史軌跡跟蹤指揮調度作業監控統計分析路徑規劃組織管理地塊管理精準農業解決方案隨著農業種植標準不斷的更新,對農作物種植管理的要求越來越高。作物間隙、條播作物的直線度、農藥殘留率等都有著嚴格指標。傳統作業不僅土地利用率低,作物生長情況、產量等都不理想。在農忙時節,千萬級的農業機械裝備管理調度、人員的勞動強度和用工成本等難題也一直制約著整個行業的發展。為農業機械裝備提供精準的自主作業解決方案,基于全國統一時空基準的動態厘米級高精度定位能力,整合機械控制系統、RTK硬件終端、視覺傳感器、5G通訊模組等多項關鍵技術,實現農業機械裝備遠程控制、標準化自主精準作業,大幅提升作業效率,降低作業門檻。行業需求方案
14、價值合作伙伴場景特點定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度5G+北斗高精度定位應用白皮書07隧道測量海洋測繪建筑安全監測地形地貌測繪工程測量近景攝影測量GIS國土調查航空攝影測量高精度定位平臺測繪工作使用的全站儀、水準儀等光學設備在實際運用中面臨著無法克服的問題,比如:作用距離較短,易受天氣影響;使用傳統RTK的作業方式,則受限于信號覆蓋范圍小、覆蓋范圍內精度不均等、臨時基準站選址難、坐標基準不統一等困擾。為測量工程客戶提供穩定、一致的高精度定位應用解決方案。在服務范圍內,無需自建基站,提供統一坐標,隨意漫游,支持各類RTK終端,為用戶提供高可用的網絡RTK厘米級高精度定位服務,大幅提
15、升測量作業工作效率及質量。行業需求方案價值合作伙伴場景特點測量測繪解決方案定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度5G+北斗高精度定位應用白皮書08橋梁監測解決方案方案價值據統計,我國橋梁總數的40%已進入老化期,其中90%以上的橋梁需要建設橋梁結構健康監測系統。采用物聯監測系統來保障橋梁管理運營安全,用監測數據來指導橋梁科學管養工作?,F有傳感監測系統無法對橋梁形變進行長期、穩定、高精度的絕對值測量,且存在監測網絡組成復雜、系統長期穩定性差等問題。本方案基于的5G技術和高精度定位平臺,結合GNSS和傳感技術,實現橋梁結構健康的長期精準監測。利用5G的高可靠性、海量通信能力,提高監測網絡的
16、長期穩定性和系統運行效率;利用5G低時延特性,有效提高GNSS數據可用性;利用5G邊緣計算能力,實現高精度定位數據快速、安全、高效本地解算。本方案創新賦能橋梁健康監測和智慧管養,實現橋梁安全高效預警,降低橋梁管養費用,延長橋梁的結構壽命。主梁振動塔頂變形GNSS索力與振動索塔振動梁體變形風速風向應力應變動態稱重溫濕度視頻監控墩臺沉降墩臺傾斜行業需求場景特點5G+北斗高精度定位應用白皮書定位更新頻率低時延0123廣連接大帶寬定位精度合作伙伴09邊坡監測解決方案方案價值邊坡大量存在于公路、高速、礦山、鐵路、水庫等沿線或周邊,開展邊坡變形自動化監測工作是保障人民生命財產安全的必要手段?,F有的邊坡自動
17、化監測系統大多存在著無法高精絕對測量、受外界干擾大、監測網絡不穩定、誤報率高等問題。本方案提出的融合5G+高精度定位+傳感技術的感知網絡監測方案,通過對邊坡體活動信息的全面數據采集,實現邊坡安全狀況的實時監測和預測預警。5G技術提供高可靠、廣連接、切片化的網絡服務,高精度定位能力實現邊坡體高精度、絕對量的表面變形監測。本方案提高邊坡監測系統運行效率,為隱患邊坡的治理提供數據參考,輔助防災減災科學決策。結構傾斜監測雨量監測地下水位監測支護結構應力監測裂縫監測深層位移監測地表位移監測視頻圖像巖層土層3土層2土層1滑帶行業需求場景特點5G+北斗高精度定位應用白皮書定位更新頻率低時延0123廣連接大帶
18、寬定位精度合作伙伴10結束語5G與北斗是實現“國器自立,自主可控”的兩大核心領域,是智能化社會的重要基礎設施。本文重點選取了交通、農業、測繪行業中的十大場景進行分析,助力各行業發展。5G連接人、車、路、網構成國民經濟大動脈,北斗采集精準時空信息,結合人工智能、大數據等新技術,必將極大地提升人車出行效率,進一步促進智連萬物的應用普及和多樣化發展。5G帶來的移動物聯網革命,將推動北斗及時空信息應用的泛在化,是智能化社會發展的重大機遇。上海產業研究院正在就5G與北斗高精度定位的融合展開積極探索,以5G與北斗的網絡融合打造萬物智連的設施基礎,以能力融合增強精準感知,以終端融合推動社會的智能化演進。上海產業研究院愿助力上海產業研究院愿助力5G5G北斗精準定位行業,與各北斗精準定位行業,與各合作伙伴緊密合作,共研合作伙伴緊密合作,共研5G5G北斗定位融合,共謀產業發展及應用!北斗定位融合,共謀產業發展及應用!