目錄

1.設(shè)備、應(yīng)用和政策

2.地理圍欄技術(shù)是什么？

3.地理圍欄設(shè)備：割草機(jī)和配送機(jī)器人

4.地理圍欄應(yīng)用：高精度地理圍欄技術(shù)助力共享出行產(chǎn)品遵守新的道路規(guī)范

5.更多地理圍欄應(yīng)用或制定臨時(shí)政策

6.未來(lái)可期

01.

設(shè)備、應(yīng)用和政策

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)和其他定位技術(shù)能夠以極高的精度和接近實(shí)時(shí)地定位人與物。因此，各行各業(yè)紛紛在產(chǎn)品和技術(shù)中整合定位模塊和芯片，許多應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)十年前只有科幻故事才能呈現(xiàn)的場(chǎng)景已經(jīng)走進(jìn)現(xiàn)實(shí)：精準(zhǔn)到厘米的定位。

在當(dāng)今汽車、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)和資產(chǎn)追蹤等行業(yè)中，精準(zhǔn)定位至關(guān)重要。但對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人和無(wú)人駕駛飛行器來(lái)說(shuō)，僅僅了解某個(gè)物體或人的位置還不夠，對(duì)附近空間的測(cè)繪也至關(guān)重要；設(shè)備必須能識(shí)別其周圍動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的對(duì)象或生物，并據(jù)此決定行進(jìn)軌跡。

02.

地理圍欄技術(shù)是什么？

地理圍欄的含義就是精準(zhǔn)了解特定區(qū)域的空間界限，以及與該區(qū)域附近物理障礙物之間的距離。對(duì)于依靠高精度GNSS技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確至厘米級(jí)定位的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，生成精準(zhǔn)的虛擬地理圍欄極其重要。

在交通運(yùn)輸應(yīng)用中，地理圍欄的底層技術(shù)有兩種：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位和慣性導(dǎo)航(DR)。

RTK通過(guò)測(cè)繪參考站來(lái)糾正當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航(GNSS)系統(tǒng)中的常見(jiàn)誤差。

DR首先確定一個(gè)固定位置，再結(jié)合估測(cè)的速度和航向信息，計(jì)算出一個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的當(dāng)前位置。

03.

地理圍欄設(shè)備：割草機(jī)和配送機(jī)器人

割草機(jī)和配送機(jī)器人是地理圍欄技術(shù)的前沿應(yīng)用，這些實(shí)例展現(xiàn)了當(dāng)今定位/GNSS技術(shù)在對(duì)受限空間制圖時(shí)的重要作用。

2011年，我們完成了首個(gè)機(jī)器人割草機(jī)區(qū)域的地圖生成，過(guò)程用到了包括霍爾傳感器、激光雷達(dá)、雷達(dá)和其他近距離傳感器。自那之后的技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)包括：1)建立地理圍欄，確定一個(gè)區(qū)域的形狀，以及2)支持設(shè)備在既定邊界內(nèi)導(dǎo)航，同時(shí)避開(kāi)區(qū)域內(nèi)的樹(shù)木和障礙物。

從技術(shù)創(chuàng)新的視角出發(fā)，我們可以看到機(jī)器人割草機(jī)(RLM)發(fā)展的三個(gè)階段。在初始階段，為RLM設(shè)備提供支持的是霍爾傳感器，要求在花園中安裝實(shí)體邊界線，也就是地理圍欄區(qū)。

數(shù)年后，RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)了虛擬邊界。基于RTK的割草機(jī)利用支持GNSS誤差校正的本地基站，將精度提高到厘米級(jí)別。這項(xiàng)發(fā)展不要求安裝實(shí)體邊界線，以通過(guò)增效降本優(yōu)化了用戶體驗(yàn)。此外，專業(yè)人員可以更有效地利用這些地理圍欄設(shè)備，高效打理不同區(qū)域中的草坪。

下一步發(fā)展的方向是擺脫本地基站，依靠覆蓋本地區(qū)的基站網(wǎng)絡(luò)提供的誤差校正功能。通過(guò)觀察行業(yè)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展路徑，我們不難得出這一技術(shù)發(fā)展方向。而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)基站也能減少將安裝和校準(zhǔn)所需的時(shí)間，進(jìn)一步提高用戶使用效率，并推及至更多行業(yè)應(yīng)用。

配送機(jī)器人也屬于采用地理圍欄技術(shù)的設(shè)備，不過(guò)這類應(yīng)用要更加復(fù)雜一些，機(jī)器人需要在數(shù)秒內(nèi)確定其周邊空間情況。

檢測(cè)移動(dòng)對(duì)象以避免碰撞增加了地理圍欄技術(shù)的復(fù)雜性。就目前而言，這是通過(guò)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)的；展望未來(lái)，Vision-RTK有望帶來(lái)更好的成效。城市、物流中心和其他工業(yè)場(chǎng)所對(duì)地理圍欄技術(shù)需求十分旺盛，因此提高這項(xiàng)技術(shù)的精度迫在眉睫。

04.

地理圍欄應(yīng)用：高精度地理圍欄技術(shù)助力共享出行產(chǎn)品遵守新的道路規(guī)范

自共享出行問(wèn)世以來(lái)，共享電動(dòng)車和電動(dòng)踏板車開(kāi)始參與城市交通，但受到的交通規(guī)管很少，很多時(shí)候甚至不受規(guī)管。

初看起來(lái)，這些車輛與空間測(cè)繪似乎毫無(wú)關(guān)聯(lián)，但時(shí)代總是在變遷，市政部門和道路監(jiān)管部門針對(duì)這個(gè)行業(yè)出臺(tái)的限制越來(lái)越多，許多最初并不明顯的問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)。而地理圍欄技術(shù)則提供了在各級(jí)道路上安全、高效地行動(dòng)的途徑，有助于打造更井然有序的城區(qū)。

部分有待解決的新問(wèn)題有：這些車輛可以在哪里活動(dòng)、可以停放在哪里，以及如何根據(jù)定位實(shí)施限速。解決方案或許就擺在我們面前——基于RTK的高精度定位。

例如，利用精度足夠高的標(biāo)準(zhǔn)GNSS接收機(jī)，用戶可以定位車輛，以便開(kāi)啟下一段行程?；赗TK的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精確至厘米級(jí)的地理圍欄，在步行街等禁行區(qū)、禁止進(jìn)入的人行道和自行車道、授權(quán)停車場(chǎng)和限速（同樣由地理圍欄技術(shù)提供支持）等使用場(chǎng)景中非常有價(jià)值。

05.

更多地理圍欄應(yīng)用或制定臨時(shí)政策

要將共享出行車輛融入城市環(huán)境，需要政府機(jī)構(gòu)的努力。這些車輛可以在標(biāo)準(zhǔn)道路上行駛，所以有可能并不需要建造專用車道（四十年前，荷蘭甚至要為自行車修建專用車道）。但針對(duì)共享出行服務(wù)運(yùn)營(yíng)商的新政策勢(shì)在必行。這些政策應(yīng)該覆蓋三個(gè)主要方面：安全、運(yùn)營(yíng)成本和利潤(rùn)最大化。

安全涉及到限速、人行道檢測(cè)和禁行區(qū)。

運(yùn)營(yíng)成本涉及到保持成本不增加，以及在車輛停放到非授權(quán)停車區(qū)時(shí)可能涉及到的罰款。

最后，利潤(rùn)最大化包括為用戶推薦與其距離最近的車輛，降低所部署車隊(duì)的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本，增加服務(wù)區(qū)和每次行程的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，同時(shí)限制停車罰款數(shù)量。

政府出臺(tái)僅適用于一兩種類型的車輛法規(guī)的時(shí)代已成過(guò)往。如今，城市里有汽車、公交車、自行車、摩托車、輕便摩托車、踏板車和電動(dòng)自行車，速度各異，各行其道。根據(jù)這些車輛的需求規(guī)管城市至關(guān)重要，而其中高精度地理定位技術(shù)極有價(jià)值。

06.

未來(lái)可期

未來(lái)數(shù)年的發(fā)展方向已經(jīng)初現(xiàn)雛形。一方面，移動(dòng)機(jī)器人在市場(chǎng)上必定會(huì)風(fēng)生水起（無(wú)論是體量還是規(guī)格），未來(lái)會(huì)有更多從業(yè)者采用高精度GNSS架構(gòu)?？梢灶A(yù)計(jì)，到2023年，在不同的地理位置將有各類專業(yè)類、產(chǎn)消類和消費(fèi)類平臺(tái)推出不同的新型號(hào)產(chǎn)品。

以日本為例，2023年4月日本道路交通法修訂后，應(yīng)該會(huì)有遠(yuǎn)程配送機(jī)器人投入部署。另一方面，共享出行運(yùn)營(yíng)商將繼續(xù)開(kāi)發(fā)概念驗(yàn)證(PoC)，定于2023年春季實(shí)施的部署數(shù)量不斷增加。

移動(dòng)機(jī)器人等采用地理圍欄技術(shù)的設(shè)備可借助數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的定位革新，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。技術(shù)革新涵蓋GNSS解決方案、基站天線網(wǎng)絡(luò)、在線數(shù)據(jù)服務(wù)和采用SPARTN等標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的校正服務(wù)，共同幫助運(yùn)營(yíng)商和用戶提高效率、降低服務(wù)成本。

測(cè)繪技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，其最初僅是為了確認(rèn)地理邊界，而如今測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)能夠精準(zhǔn)定位空間內(nèi)的各個(gè)對(duì)象以及相對(duì)位置。

有一點(diǎn)確切無(wú)疑，卡爾·弗里德里?！じ咚购蛠啔v山大·馮·洪堡的偉大創(chuàng)思與旅行開(kāi)啟了測(cè)繪全世界的大門，如果他們有幸看到當(dāng)今的技術(shù)進(jìn)步，親眼見(jiàn)證精確到厘米的定位技術(shù)，也必定會(huì)驚嘆不已。

雖然地理圍欄技術(shù)仍處于初期發(fā)展階段，待到車輛將最新地理圍欄技術(shù)與城市法規(guī)數(shù)據(jù)順暢融合時(shí)，交通地理圍欄技術(shù)將會(huì)極大促進(jìn)測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展。

責(zé)任編輯：彭菁