CDR北斗高精度定位技术助力低空经济

　　一、低空经济中高精度定位辅助技术

　　低空经济是指以低空空域为依托，以通用航空产业为主导的经济活动‌。它包括各种有人驾驶和无人驾驶航空器的低空飞行活动，这些活动不仅涉及航空器本身，还辐射带动了相关领域的融合发展，形成了一个综合性经济形态。低空经济中重要的一环是把空域资源作为一个生产要素配置到整个经济活动过程当中，随着电动垂直起降航空器(eVTOL)技术的成熟和运用，无人机产业已然成为低空经济的主力军。无人机的高精度定位目前主要依赖于视觉感知系统、5G通信、卫星导航等手段。如融合导航技术是用5G网络传输北斗差分信息的方式和利用卫星导航的方式来进行定位。其实在传统定位方式外还有利用调频广播技术来进行辅助高精度定位的技术，即中国数字调频广播(CDR)北斗高精度导航定位技术。

　　中国数字调频广播(CDR)北斗高精度导航定位技术通过广播发射塔发射差分信息，无线信号低空覆盖效果比5G好，广播系统遍布全国可做到一城一塔，甚至偏远地区只要能接收到调频广播信号即可，无需建立更多新基站。发射内容丰富单向保密，无需上报自身信息，稳定性、保密性更加安全可靠，终端用户数量没有上限。系统造价低，资金投入小，可充分利用已有的调频广播资源。CDR高精度定位技术已在多地经过验证，技术稳定且实现起来相对容易，日常运营维护简单。

　　现阶段5G网络面临选址资源获取困难、技术难题、资金需求大、运营成本高等难题。卫星导航定位精度可达米级，但是在实际应用或特殊场景中还存在定位不精确的问题。在考虑成本管控和技术稳定的情况下，可采用CDR北斗高精度导航定位技术来进行辅助定位，利用现有数字调频广播资源来搭建网络，把米级定位提升到厘米级定位，定位精度可达2.5cm。

　　二、中国数字调频广播(CDR)北斗高精度导航定位系统背景

　　中国数字调频广播(以下简称CDR)是国家广电总局主持研发的具有中国自主知识产权的移动多媒体广播技术，作为新一代数字音频广播标准，音频广播节目已经在部分地区落地。调频频段与移动通信4G/5G信号频率相比，信号穿透性强、传播距离远。

　　北斗卫星导航定位系统是我国自主建设、独立运行，与国际上其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围内全天候全天时，为用户提供高精度高可靠的定位导航授时服务。

　　北斗地基增强技术是指利用地面基准站，通过GNSS差分技术，实现对北斗卫星导航系统空间信号性能的增强。北斗高精度差分定位是提升北斗卫星导航系统的服务质量和竞争优势的战略措施。

　　CDR的北斗高精度导航定位系统将上述三种技术融合并创新，通过CDR调频广播信道播发高精度卫星导航定位差分信息，使定位终端更加方便可靠地获取差分信息，实现快速精准定位。公安系统、反恐救灾利用CDR信号特有的单向播发特点，提高高精度定位应用中的安全性、保密性、可靠性、稳定性。同时，将北斗定位增强信息嵌入于普通音频广播节目之中，可以为无人机导航定位，交通物流、智慧城市、精准农业、测绘测量等领域提供高精度的定位信息。

　　三、主要原理

　　基于CDR的北斗高精度导航定位系统由数据处理中心、数据播发链路和数据接收终端组成，数据处理中心接收和处理北斗高精度差分数据，如适用于广播的网络RTK数据、PPP-RTK数据或者单站差分数据，根据播发信息空间接口进行发播电文组帧，通过广播电视塔播发各类信息，接收终端从CDR接收模块接收并恢复出北斗高精度差分数据，高精度GNSS差分接收机利用该差分数据进行高精度定位，用户服务精度可达厘米级。

　　四、技术方案

　　可广域覆盖的固定调频发射系统

　　利用广播发射塔对CDR广播信号进行播发。

　　其网络架构图如下图所示：

　　固定调频发射系统网络架构

　　五、技术特点及优势

　　1、技术特点

　　CDR广播部署快速，覆盖效果好，业务丰富，单向保密。

　　利用现有广播台站资源，快速部署建立，造价成本低，一次建设后，可长期使用;广播系统在建站、选址、功率等方面都针对覆盖效果有全面考虑，低空覆盖效果好;系统可播发的数据丰富多样：网络RTK数据、PPP-RTK数据、单站数据等，可单独播发一种数据或混合播发多种数据，在CDR终端按照定位精度分级输出差分数据，实现不同级别的定位效果;广播特有的数据单向性，使得用户终端没有电磁泄露和位置泄露风险，保密性好，满足特殊安全要求。

　　2、优势

　　1)CDR高精度定位技术成熟稳定，拥有完整的技术方案及产品。

　　2)播发的数据类型丰富多样：广播式RTK数据、PPP-RTK数据、单站差分数据等。

　　3)单向广播特性，用户终端没有电磁泄露和位置泄露风险，私密性好，防止泄露隐私。

　　4)系统结构简单，安全性高。

　　5)技术自主可控参与并主导编制国家标准规范。

　　6)造价成本低，可利用现有广播资源，全国均有广播塔资源覆盖广。

　　7)调频广播低空覆盖信号效果好，可覆盖约99%人群，对终端用户数量无限制。

　　六、关键指标

　　七、测试及应用情况

　　1、广播塔信号覆盖测试情况

　　2019.10到2020.10，我公司联合中央交通广播在北京中央广播电视塔进行了高精度差分信号CDR广播覆盖，经过测试，北京市五环内信号稳定可用：五环内大部分地区信号强度大于-85dBm，信噪比大于7dB。

　　2、新疆石河子农机自动驾驶实际测试情况

　　2019年我公司在新疆石河子开展了农机自动驾驶实测，在实验测试阶段，测试定位精度达到了±2.5厘米级精度，获得了农机用户一致好评。

　　高精度导航定位应用已经在精准农业行业铺展开来，精准耕种、土地平整、无人机植保等已经渐趋成熟;新疆地区无人驾驶的拖拉机实现24小时不间断耕种，无人机喷洒农药也极大提高了工作效率，解放了大量人力。

　　八、基于中国数字调频广播(CDR)北斗高精度定位增强技术在低空经济中的展望

　　北京华信泰科技股份有限公司首创的CDR北斗高精度定位技术利用数字调频广播传输北斗高精度定位辅助信息，实现厘米级定位(±2.5厘米)。完成了XXX北斗重大技术专项和国家广电总局的《CDR技术研究专题》，并编写了国家技术标准《GB/T37019.3—2018 卫星导航地基增强系统播发接口规范 第3部分:调频频段数字音频广播》，目前已经在国内北京、新疆、青岛多地进行了实地外场测试和试验，技术成熟实用效果好，用户满意。

　　CDR北斗高精度定位技术可精准到厘米级的定位，具有部署快、投资少、效率高、覆盖广、稳定可靠、抗灾能力强、保护用户位置隐私等特点。可以为低空经济领域中的通航、物流、旅游、农业、应急救援、商贸等多个行业领域提供高精度的辅助定位。

　　在低空领域如短途飞行、无人机、旅游直升机、物流快递等可通过CDR高精度定位技术来确认所在位置，确保航线和全景路线，实时监控并确认位置及安全。

　　在智慧城市中，可通过广播塔播发信号，让参与到城市中的各个个体明确自身位置。在城市管理、公共安全、交通监控等方面提供有力保障。

　　在应急救灾中和反恐中，可实时确认自身位置精确到厘米级别，确保精准救援和整体布控。

　　在测绘测量中，可确保精准的位置以便确认范围及地形。

　　在精准农业中，给现代化化无人系统协同耕作提供精准保障。

　　未来CDR北斗高精度定位技术作为新基建赋能智慧城市、时空大数据、数字经济建设，用先进技术赋能新产业、新行业，给低空经济的发展提供强而有力的支撑。