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郭莹:北斗高精度定位如何为民航场站提供应用服务?

民航机场应用北斗,可以实现亚米级乃至厘米级定位精度。

  2017年6月13日,由泰伯网主办、主题为“空间大数据的崛起”的WGDC2017,在北京国家会议中心盛大开幕。大会由空间信息产业创新创业服务平台泰伯主办,秉承不断引领和促进空间信息技术创新与变革的宗旨,WGDC已走过六个年头,如今成为全球最具前瞻性的跨界创新风向标。

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  14日上午,北斗+大数据峰会开幕。峰会上,北京招通致晟科技有限公司研发部总经理郭莹“基于民航北斗高精度定位的应用,如何把北斗高精度的定位,为民航场站更好提供应用服务”为主题进行了精彩演讲。以下为演讲实录。

  郭莹:各位领导大家好!我今天给大家报告的主题是“基于民航北斗高精度定位的应用,如何把北斗高精度的定位,为民航场站更好提供应用服务。”

  首先我给大家介绍一下,为什么会把高精度北斗定位应用到民航管理当中?这几年民航生产管理的要求标准会越来越高,包括生产管理的精细化,包括一些安全的监管标准越来越高。近期大家也知道像上海虹桥各式样的机场出现各种各样不算大也不算小的事故,对于现在人、车、飞机的实时监管,包括运行感知非常重要,所以提出了高精度的定位利用到现在的监控、管理和调度当中。

  就现在民用级的卫星定位来说,现在大部分的基本定位误差是在5-15米级。对于机场来说,一条跑道的宽度基本是这个数量级,如果定位精度是此数量级别,有可能车会跑到机坪上去,引发运行事故。

  另外,基于卫星的定位,建筑物下面会存在一些信号的遮挡,无法连续定位。这种场景在机场运营环境上非常常见,比如说廊桥底下、航站楼周边、隧道、桥梁下,车辆经过时定位是不精准的。

  所以民航机场应用北斗,可以实现亚米级乃至厘米级定位精度,增强的冷启动、暖启动、热启动初始定位时间;高灵敏度/高精度自适应;无定位信号区域的各种补偿及辅助措施。除了需要有高精度的位置定位数据以外,还需要高精度定位的地图,因为地图也非常重要,所以我们在民航当中引用了高分影像和高精度二维/三维的地图,所有的手段为我们机场调度提供了更好的服务。

  下面给大家介绍一下整体系统的简单功能介绍。

  对于机场来说最主要的数据信息包括功能就是航班的信息,在座的各位可能大家天天往返机场,航班的信息、航班的到港信息、离港信息、航班的调度信息是作为所有站坪调度的最基础数据源,航班信息驱动着站坪调度的所有事件,站坪调度通过接到航班所有事件后去调度人和车,去实现所有运营作业。同时对所有站坪上的车辆和人员进行实时监管。为了实现高精度的定位,我们建设了基础设施,包括北斗高精度定位设备和无线专网。北斗高精度定位在机场自建的一套地基基准站,专网提供了基本的数据网络链路。

  为了实现以上的功能,设计强大的系统架构。由于所有的站坪车辆和人的定位数据量非常大,所有定位位置信息每秒上报一次,所以此系统是基于云计算建设的系统平台功能。平台接入多种传感手段包括:车载终端和手持移动终端。将来扩展会把对于飞机的定位,或者是对于其他场站出现移动目标的定位,都通过各种传感感知的方式接入。通过无线网络传输的方式,把所有定位信息传入到平台。平台另外一部分重要的服务是地图服务平台。地图服务平台不只限于位置服务,还包括地图服务,提供了地图制作、高分影像、高精度地图服务的架构,同时还提供接口,任何第三方可以调用接口使用地图服务的平台。基于服务平台,提供各种应用功能,包括安全监管、站坪调度、集群对讲、资源利用和优化、维修保障服务。

  站坪调度逻辑,正如这张图所示。提供高精度定位,手持终端车载,同时建立了一套地基增强系统。为所有的车载终端提供厘米级的位置定位服务,在成都机场利用的移动APN接入方式进行定位数据传输到站坪调度系统平台。。站坪调度系统同时与机场信息集成系统对接,提供基础数据服务。最终在二维/三维建模地图上,呈现所有人员、车辆的实时运行轨迹、位置。

  接下来给大家介绍成都机场的二维/三维地图建模效果。左上角这张图是二维/三维0.3米的高分影像,比例是1:2000尺度,可以非常清楚看到每一辆飞机,每一个停车位。

  最左下角展示的根据高分影像图和《民用机场飞行区技术标准》制作的矢量图,规范规定了民用机场飞行区的机场数据、物理特性、障碍物的限制和移除、目视助航设施(包括标志、标志物、助航灯光、标记牌、助航灯光的供电系统和监视与控制系统等)、标示障碍物的目视助航设施等的要求根据规范制作标准矢量图花费不少时间,期间业主单位也给了我们很大的帮助。

  基于可视化地图服务,实现一系列应用展现。包括人员、车辆实时定位每个设备的实时运行轨迹,以及历史轨迹的展现。同时系统实现预警功能,可以根据预置报警规则,比如车不能进入什么地方,一旦有事件触发预置报警规则,就会进行事件的报警。同时,右上角这张图是一张放大的实时运行轨迹,大家可以看到这个轨迹在道面上的清晰度,基本上完全精准定位车辆每一个位置,也真正意义实现了北斗高精度定位应用于民航。。

  站坪调度平台接入机场系统集成平台基础数据。因为没有机场基础数据,工作人员不知道干什么?也不知道去什么地方?融入了机场集成信息后,信息主要包括航班信息的推送,机场态势等。这样工作人员要完成什么样的任务?

  这个部分是基于手机APP做的应用,因为一线人员都是拿的手持终端,不像办公室人员有一块很高大上的PC,在手持终端上完全展现了航班的态势,对于一线工作人员集成调度功能非常有用。

  基于以上的系统功能介绍,接下来介绍基础设施建设。基础设施最主要是怎么实现北斗高精度的定位?我们建设这一套的地基增强系统,通过建设的参考站给设备提供高精度的定位,并把定位位置传回到平台当中。右上角这张图基准站的设备,这是天线。

  再有我们提供了一系列相应的产品,这些产品包括几类:

  一、测绘,包括简单测绘设备和手持采集设备。这些设备在成都机场干什么用的呢?在做高精度二维/三维建模时需要用测试设备做校准点采集。我们通过手持采集一些标准点,比如说标准位置楼和标准位置的杆,通过采集高精度位置信息作为地图标准校准点,这样才能保证地图的精准性。

  这是两个车载,车载主要是安装在车辆上,基本上能做到厘米级的定位。这是一部为用户提供的平板,另外是两款不同的手持终端,这些平板和手持终端都是专业终端,IP67防护,操作系统是安卓系统。

  除了以上提供的所有技术手段以外,其实安装和实施是非常重要的。怎么样把我们的设备固定在车上?电源怎么接?天线怎么接?包括所有固定在哪,是不是有遮挡,信号是不是好?在所有工程和施工方面非常重要。我们做这个行业可能经验不是特别多,当时在成都机场业主给我们提供了很大帮助,帮我们找了不同车辆改装的人员,给我们提供了很多宝贵的意见,才能保证所有设备的安装没有问题,保证所有的设备定位、数据上传没有问题,最终做到所有的数据实现精准定位。

  接下来跟大家介绍一下我们的一些展望。

  针对现在视频应用非常广泛,主要包括视频跟踪、视频定位,将来可能还会做到视频高精度的定位。所以,我们在机场也想做一些二维三维的地图与全景视频的融合。其方式可以把北斗高精度定位欠入摄像装备,提供非常高精准的定位位置信息。对于每一个摄像设备来说,这样由于摄像设备的位置精准性,通过视频分析出来的物体位置,将来也许会做到精准定位。

  我们融合了空间信息和视频信息,对整个跑道做飞机起降监控。

  我们做了个全景漫游的小Demo,它融合了空间位置的视频地图以及全景的展现。可以实现漫游的视角,在机场任何的位置都可以监控物体移动轨迹。

  最后一页给大家介绍的是,多种高精度定位方式的融合。比如说飞机,或者其它想监控的物体,但这些物体并没有主动上报位置信息的定位设备那我们怎么办?可以通过智能视频分析的方式,或者可以采用场站雷达和多点定位的方式进行物体监管。同时,还可引入超宽带的定位设备,对行李区域,对人、行李、物品做精准的定位。在航站楼还可基于视频做室内的监空,最终实现航站楼室内室外无死角的实时运行态势监控效果。

  感谢大家在这里听我汇报。

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