地理围栏技术是什么

 

 

目录

 

1. 设备、应用和政策

2. 地理围栏技术是什么？

3. 地理围栏设备：割草机和配送机器人

4. 地理围栏应用：高精度地理围栏技术助力共享出行产品遵守新的道路规范

5. 更多地理围栏应用或制定临时政策

6. 未来可期

01.

设备、应用和政策

全球导航卫星系统(GNSS)和其他定位技术能够以极高的精度和接近实时地定位人与物。因此，各行各业纷纷在产品和技术中整合定位模块和芯片，许多应用应运而生。数十年前只有科幻故事才能呈现的场景已经走进现实：精准到厘米的定位。

在当今汽车、农业、矿业和资产追踪等行业中，精准定位至关重要。但对于移动机器人和无人驾驶飞行器来说，仅仅了解某个物体或人的位置还不够，对附近空间的测绘也至关重要；设备必须能识别其周围动态或静态的对象或生物，并据此决定行进轨迹。

 

 

02.

地理围栏技术是什么？

地理围栏的含义就是精准了解特定区域的空间界限，以及与该区域附近物理障碍物之间的距离。对于依靠高精度GNSS技术实现精确至厘米级定位的应用来说，生成精准的虚拟地理围栏极其重要。

在交通运输应用中，地理围栏的底层技术有两种：实时动态(RTK)定位和惯性导航(DR)。

RTK通过测绘参考站来纠正当前卫星导航(GNSS)系统中的常见误差。

DR首先确定一个固定位置，再结合估测的速度和航向信息，计算出一个运动对象的当前位置。

 

 

03.

地理围栏设备：割草机和配送机器人

割草机和配送机器人是地理围栏技术的前沿应用，这些实例展现了当今定位/GNSS技术在对受限空间制图时的重要作用。

 

2011年，我们完成了首个机器人割草机区域的地图生成，过程用到了包括霍尔传感器、激光雷达、雷达和其他近距离传感器。自那之后的技术发展重点包括：1)建立地理围栏，确定一个区域的形状，以及2)支持设备在既定边界内导航，同时避开区域内的树木和障碍物。

从技术创新的视角出发，我们可以看到机器人割草机(RLM)发展的三个阶段。在初始阶段，为RLM设备提供支持的是霍尔传感器，要求在花园中安装实体边界线，也就是地理围栏区。

数年后，RTK技术实现了虚拟边界。基于RTK的割草机利用支持GNSS误差校正的本地基站，将精度提高到厘米级别。这项发展不要求安装实体边界线，以通过增效降本优化了用户体验。此外，专业人员可以更有效地利用这些地理围栏设备，高效打理不同区域中的草坪。

下一步发展的方向是摆脱本地基站，依靠覆盖本地区的基站网络提供的误差校正功能。通过观察行业内企业的发展路径，我们不难得出这一技术发展方向。而通过网络基站也能减少将安装和校准所需的时间，进一步提高用户使用效率，并推及至更多行业应用。

配送机器人也属于采用地理围栏技术的设备，不过这类应用要更加复杂一些，机器人需要在数秒内确定其周边空间情况。

检测移动对象以避免碰撞增加了地理围栏技术的复杂性。就目前而言，这是通过激光雷达实现的；展望未来，Vision-RTK有望带来更好的成效。城市、物流中心和其他工业场所对地理围栏技术需求十分旺盛，因此提高这项技术的精度迫在眉睫。

 

 

04.

地理围栏应用：高精度地理围栏技术助力共享出行产品遵守新的道路规范

自共享出行问世以来，共享电动车和电动踏板车开始参与城市交通，但受到的交通规管很少，很多时候甚至不受规管。

初看起来，这些车辆与空间测绘似乎毫无关联，但时代总是在变迁，市政部门和道路监管部门针对这个行业出台的限制越来越多，许多最初并不明显的问题开始显现。而地理围栏技术则提供了在各级道路上安全、高效地行动的途径，有助于打造更井然有序的城区。

部分有待解决的新问题有：这些车辆可以在哪里活动、可以停放在哪里，以及如何根据定位实施限速。解决方案或许就摆在我们面前——基于RTK的高精度定位。

例如，利用精度足够高的标准GNSS接收机，用户可以定位车辆，以便开启下一段行程。基于RTK的系统可以实现精确至厘米级的地理围栏，在步行街等禁行区、禁止进入的人行道和自行车道、授权停车场和限速（同样由地理围栏技术提供支持）等使用场景中非常有价值。

 

 

05.

更多地理围栏应用或制定临时政策

要将共享出行车辆融入城市环境，需要政府机构的努力。这些车辆可以在标准道路上行驶，所以有可能并不需要建造专用车道（四十年前，荷兰甚至要为自行车修建专用车道）。但针对共享出行服务运营商的新政策势在必行。这些政策应该覆盖三个主要方面：安全、运营成本和利润最大化。

安全涉及到限速、人行道检测和禁行区。

运营成本涉及到保持成本不增加，以及在车辆停放到非授权停车区时可能涉及到的罚款。

最后，利润最大化包括为用户推荐与其距离最近的车辆，降低所部署车队的维护和运营成本，增加服务区和每次行程的经济回报，同时限制停车罚款数量。

政府出台仅适用于一两种类型的车辆法规的时代已成过往。如今，城市里有汽车、公交车、自行车、摩托车、轻便摩托车、踏板车和电动自行车，速度各异，各行其道。根据这些车辆的需求规管城市至关重要，而其中高精度地理定位技术极有价值。

 

 

06.

未来可期

未来数年的发展方向已经初现雏形。一方面，移动机器人在市场上必定会风生水起（无论是体量还是规格），未来会有更多从业者采用高精度GNSS架构。可以预计，到2023年，在不同的地理位置将有各类专业类、产消类和消费类平台推出不同的新型号产品。

以日本为例，2023年4月日本道路交通法修订后，应该会有远程配送机器人投入部署。另一方面，共享出行运营商将继续开发概念验证(PoC)，定于2023年春季实施的部署数量不断增加。

移动机器人等采用地理围栏技术的设备可借助数字基础设施的定位革新，实现精准定位。技术革新涵盖GNSS解决方案、基站天线网络、在线数据服务和采用SPARTN等标准化协议的校正服务，共同帮助运营商和用户提高效率、降低服务成本。

测绘技术经历了数个世纪的发展，其最初仅是为了确认地理边界，而如今测绘技术已经能够精准定位空间内的各个对象以及相对位置。

有一点确切无疑，卡尔·弗里德里希·高斯和亚历山大·冯·洪堡的伟大创思与旅行开启了测绘全世界的大门，如果他们有幸看到当今的技术进步，亲眼见证精确到厘米的定位技术，也必定会惊叹不已。

虽然地理围栏技术仍处于初期发展阶段，待到车辆将最新地理围栏技术与城市法规数据顺畅融合时，交通地理围栏技术将会极大促进测绘技术的发展。

 

        责任编辑：彭菁