那個永不堵車的夢——高精度地面定位系統之地面近場定位系統

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導讀：誰都曾被堵車害慘，誰都厭惡尾氣污染，誰對信息泄露不煩，誰願看到垃圾瀰漫，誰又甘心資源被占。可是，面對交通運輸存在的諸多嚴峻問題，我們又能怎麼辦？

　　大流通，是我們解決問題的終極方案。未來，城市將實現永不堵車，尾氣污染問題將不復存在，快遞包裝箱將會無限循環使用，我們收寄快件將無需再留名字、地址和電話，我們還可以方便地通過存件櫃來寄件、取件和寄存物品，全程自動化也會成為物流和快遞的常態，交通和物流都將實現高效和暢快。

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大流通第14期 那個永不堵車的夢——高精度地面定位系統之地面近場定位系統

　　雖然，我們目前的衛星導航已在車輛導航中得到廣泛的應用，但是，傳統衛星導航系統5到10米的定位誤差難以做到車道級別的定位和導航，早已無法滿足社會的需要，更無法滿足自動駕駛的要求。因此，我們需要建設高精度、高可靠性的地面定位系統，這個系統將成為地面交通的關鍵性基礎設施，也是國家重要的基礎設施。除了北斗地基增強系統，我們還需要建設專門的地面近場定位系統。

一、定位設施及功能定位

　　隨著信息化技術的發展，智慧城市已經成為了我們的目標。要實現智慧城市，其中一個很重要的條件就是城市的信息化基礎設施的廣覆蓋。目前，我們可以通過移動通信的網路實現通信和聯網，可以使用衛星導航系統的信號進行定位，也可以在很多地方使用WiFi進行上網。但是，它們還不足以滿足人們的需求，還不足以為智慧城市的建設提供全部的支撐。因此，我們還需要基於城市中的人、車輛及其他主體對信息化的需求而建立更加穩定、可靠、高速、精準的覆蓋面更廣、更容易連接的信息化設施。

　　針對交通而言，我們需要沿著道路建設廣泛的路側設施系統，該系統應該具備多種功能：一是能夠與外部網路、網上平台和車輛聯網，作為車輛實現穩定聯網的中繼站，確保車輛之間及車輛與管理平台之間的信息傳輸暢通；二是能夠為路上的車輛提供穩定可靠的高精度近場定位服務；三是能夠實時監控和分析道路狀況，並及時向車輛和管理平台傳遞信息。當然，這種主要針對交通需求而建立的設施還可以作為整個城市信息化基礎設施的一個重要部分，它也可以同時為普通市民及其他機構提供近場定位、無線上網、信息推送等服務。未來，這種首先基於交通需求而建設的設施將有可能成為集地面定位基站、近場專用通信基站、近場無線網基站、移動通信基站等多種功能於一體的公共設施，從而通過多種用途的成本分攤而大幅降低定位系統的建設成本。該設施應由專門的機構進行統一的規劃和建設（如中國鐵塔之於移動通信基站）。

二、技術要求及應用

　　在衛星定位的同時，為了提供更高精度、更加穩定的定位服務，我們需要依託交通信息化的路側設施建設地面近場定位系統，該系統與衛星定位系統相互配合，為道路交通提供高可靠性的定位服務。新建的地面定位系統要具有高可靠性和穩定性，保證能夠及時、無間斷、穩定地提供高精度的定位服務，該種定位將可以為自動駕駛提供有力的支持。在地面定位系統提供近場定位的情況下，我們可以事先通過衛星定位等方式確定定位裝置的精確位置坐標，這樣，就可以在地面定位裝置與車輛之間的相對定位的基礎上實現絕對位置定位，實現在無衛星導航的情況下也可以精確定位。基於成本因素的考慮，我們可以只在車輛密度高的城市地區建立普遍覆蓋的近場地面定位系統，在其他地區則使用衛星導航定位系統為主（只在收費站及其他有特定需求的區域建立近場地面定位系統）。

　　從無線定位技術而言，目前有WiFi、BlueTooth、ZigBee和UWB（Ultra Wide Band）、RFID定位以及超聲波定位、紅外定位等多種技術。近場定位的具體技術方案需要通過研究進行確定。從目前來看，在現有的多種技術中，UWB技術由於功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統複雜度低、能提供精確定位精度等優點，成為了未來無線定位技術的熱點。如果使用小型全向垂直極化天線或小型圓極化天線，UWB的視距通信範圍可超過2km。同時，UWB是實現個人通信和無線區域網的一種理想調製技術，在提供定位的同時，可以提供高速的數據傳輸服務。

　　在高精度的地基增強系統或近場地面定位系統的支持下，通過車輛上的定位模塊，今後車輛將能夠實現厘米級的定位，並催生多種新的應用。比如：能夠通過與周圍車輛的聯網，讀取車輛精確定位數據，從而判定車輛與周圍車輛的距離，為自動駕駛提供支撐；能夠精確定位車輛的車道，準確判斷車輛是走了主路還是輔路，從而可以實現直接通過定位系統的數據來收取高速費用。

　　大流通是一個體系化的方案，它的牽涉面廣，內容較多，本號將對大流通方案進行分期發布。各位讀者如感興趣，可以關注本號，回看前期發布的內容，也歡迎後續繼續關注。

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