一城一北斗|面向智慧應急的北斗高精度時空服務解決方案

申報單位：四川九洲北斗導航與位置服務有限公司

聯合申報單位：重慶九洲星熠導航設備有限公司、武漢大學

主要完成人：陳曦、李軍、許超鈐、張嘉良、吳雨、余平

一、案例簡介

我國新時期應急管理面臨各類災害風險種類多、分布廣、總量大、監管任務重等巨大挑戰。項目圍繞 應急場景下的復雜環境下的高精度定位難、信號維持難、無縫定位難等關鍵與共性問題，構建了北斗高精 度時空服務服務技術體系。業務層面，重點針對應急管理領域防災減災(地質災害、重大風險源等)、安 全監管(風險管理、隱患排查、行政執法等)、應急救援(指揮調度、輔助決策)等典型應用場景面臨的

人、車、物精準定位、連續導航以及應急調度等問題。技術層面，通過產學研合作，突破基于區域大氣延 遲時變格網優化建模的北斗精密定位增強方法、復雜環境下高精度導航信號維持方法等關鍵技術，構建了 智慧應急北斗精準時空服務技術體系。產品層面，形成了包括北斗射頻基帶一體化SoC芯片、北斗高精度 測量型接收機、北斗智慧應急綜合服務平臺等在內的“芯、端、軟”全套產品生態。研究成果整體達到國 際先進水平，其中基于區域大氣延遲時變格網優化建模的北斗精密定位增強技術達到國際領先水平，項目 成果已實現大規模產業化應用，服務政、企用戶單位超過200家，覆蓋20余個省、市、自治區。

二、技術方案

案例重點針對應急管理領域防災減災、安全監管、應急救援等應用場景中面臨的人、車、物精準定位、 連續導航以及應急資源調度等問題，研究突破基于區域大氣延遲時變格網優化建模的北斗精密定位增強方 法、復雜環境下高精度導航信號維持方法等關鍵技術等關鍵技術，構建智慧應急北斗精準時空服務技術體 系，研制北斗射頻基帶一體化SoC芯片、北斗高精度衛星導航模組、北斗高精度測量型接收機，開發北斗 智慧應急綜合服務平臺，依托交通、能源、自然資源、人民防空、林草、安全生產、水利等行業的應急信 息化建設項目開展示范應用和市場推廣，助推我國應急管理能力現代化。

1)智慧應急北斗精準時空服務技術體系：針對大氣誤差影響北斗精密定位的世界性難題開展基于區 域大氣延遲時變格網優化建模的北斗精密定位增強方法研究攻關，解決地質災害安全監測、人車物定位監 管、周界防護等應急場景對GNSS高精度定位服務的需求；針對針對城市峽谷等復雜地貌環境下衛星信號 遮擋、衰減和多徑頻繁發以及觀測量偏差降低定位精度等難題開展復雜環境下高精度導航信號維持方法關 鍵技術研究，解決了復雜環境下高精度導航信號維持的問題。通過突破上述關鍵技術，同時結合北斗短報 文通信、衛星通信、衛星遙感、數字孿生、人工智能等技術的融合研究應用，形成智慧應急北斗精準時空 服務技術體系，從而有效提升北斗位置服務的精準性和連續性，有效提升應急大數據智能化應用的水平。

2)北斗智慧應急綜合服務平臺：針對應急管理涉及領域廣，管理部門多的特點，提取行業共性需求， 按照應急管理部統一標準規范、統一網絡支撐、統一安全保障、統一數據服務和統一平臺架構的建設原則 和建設目標，以綜合應用體系、應急指揮體系、風險監測預警體系、支撐保障體系為主要建設任務，建設 北斗智慧應急綜合服務平臺。平臺包括云資源管理系統、數據共享系統、物聯網集成管理系統、互聯網數 據接入系統等基礎服務系統；北斗服務中臺、能力協同中臺、業務中臺、數據中臺、算法中臺等中臺系統； 以及安全監管系統、應急救援系統、防災減災系統、應急通信系統等應用服務系統。

3)北斗高精度定位設備：自主研制北斗射頻基帶一體化SoC芯片、高精度衛星導航模組等北斗核心 器件，并針對地質災害、高層建筑、橋梁、隧道、邊坡、水庫、大壩等應用場景對形變監測的需求研制高 精度測量型接收機，針對車輛、行人等移動導航，研制機載、車載、手持等多種形態的北斗高精度定位設備，通過上述關鍵技術的應用，提升相關設備在復雜環境下的定位精度以及產品穩定性和可靠性。

三、創新亮點

1)基于區域大氣延遲時變格網優化建模的北斗精密定位增強方法：針對復雜山區大高差地形和空間 天氣強擾動環境下大氣活躍多變，對流層和電離層延遲嚴重降低定位精度的難題，提出了顧及季節性變化 和日變化的時域細粒度對流層建模、基于自適應映射函數的高精度電離層建模，基于大氣實時修正的智能 格網生成等關鍵技術，解決了復雜山區對流層變化劇烈區域和天氣強擾動電離層活躍時段北斗精密定位增 強的難題。

2)復雜環境下高精度導航信號維持方法：針對城市峽谷等復雜地貌環境下衛星信號遮擋、衰減和多 徑頻繁發以及觀測量偏差降低定位精度等難題，基于“信號聯合跟蹤”思想創新提出基于自適應容積卡爾 曼濾波的基帶矢量環跟蹤技術、基于三維格網的北斗多徑誤差自適應抑制方法、基于貝葉斯神經網絡模型 的完好性監測方法，解決了復雜環境下高精度導航信號維持的問題。

3)北斗全生態產品體系打造：項目構建了覆蓋“芯片-終端-平臺”全鏈條的自主產品矩陣，攻克高集 成度SoC芯片設計、多源信號抗干擾處理等核心技術，成功研制北斗射頻基帶一體化SoC芯片及模組、支 持BDS-3全頻點的高精度測量型接收機、智慧應急綜合服務平臺等核心產品。通過芯片級信號增強、終端 級場景適配、平臺級智能決策的協同創新，形成面向應急場景的北斗全生態解決方案，實現從定位信號采 集、多源數據處理到智能決策服務的全流程閉環，支撐3500余處災害監測和全國200余家政企用戶，單 北斗測量型接收機獲2024年度四川省重大技術裝備省內首臺套產品認定。