目錄

1.設備、應用和政策

2.地理圍欄技術是什么？

3.地理圍欄設備：割草機和配送機器人

4.地理圍欄應用：高精度地理圍欄技術助力共享出行產品遵守新的道路規范

5.更多地理圍欄應用或制定臨時政策

6.未來可期

01.

設備、應用和政策

全球導航衛星系統(GNSS)和其他定位技術能夠以極高的精度和接近實時地定位人與物。因此，各行各業紛紛在產品和技術中整合定位模塊和芯片，許多應用應運而生。數十年前只有科幻故事才能呈現的場景已經走進現實：精準到厘米的定位。

在當今汽車、農業、礦業和資產追蹤等行業中，精準定位至關重要。但對于移動機器人和無人駕駛飛行器來說，僅僅了解某個物體或人的位置還不夠，對附近空間的測繪也至關重要；設備必須能識別其周圍動態或靜態的對象或生物，并據此決定行進軌跡。

02.

地理圍欄技術是什么？

地理圍欄的含義就是精準了解特定區域的空間界限，以及與該區域附近物理障礙物之間的距離。對于依靠高精度GNSS技術實現精確至厘米級定位的應用來說，生成精準的虛擬地理圍欄極其重要。

在交通運輸應用中，地理圍欄的底層技術有兩種：實時動態(RTK)定位和慣性導航(DR)。

RTK通過測繪參考站來糾正當前衛星導航(GNSS)系統中的常見誤差。

DR首先確定一個固定位置，再結合估測的速度和航向信息，計算出一個運動對象的當前位置。

03.

地理圍欄設備：割草機和配送機器人

割草機和配送機器人是地理圍欄技術的前沿應用，這些實例展現了當今定位/GNSS技術在對受限空間制圖時的重要作用。

2011年，我們完成了首個機器人割草機區域的地圖生成，過程用到了包括霍爾傳感器、激光雷達、雷達和其他近距離傳感器。自那之后的技術發展重點包括：1)建立地理圍欄，確定一個區域的形狀，以及2)支持設備在既定邊界內導航，同時避開區域內的樹木和障礙物。

從技術創新的視角出發，我們可以看到機器人割草機(RLM)發展的三個階段。在初始階段，為RLM設備提供支持的是霍爾傳感器，要求在花園中安裝實體邊界線，也就是地理圍欄區。

數年后，RTK技術實現了虛擬邊界。基于RTK的割草機利用支持GNSS誤差校正的本地基站，將精度提高到厘米級別。這項發展不要求安裝實體邊界線，以通過增效降本優化了用戶體驗。此外，專業人員可以更有效地利用這些地理圍欄設備，高效打理不同區域中的草坪。

下一步發展的方向是擺脫本地基站，依靠覆蓋本地區的基站網絡提供的誤差校正功能。通過觀察行業內企業的發展路徑，我們不難得出這一技術發展方向。而通過網絡基站也能減少將安裝和校準所需的時間，進一步提高用戶使用效率，并推及至更多行業應用。

配送機器人也屬于采用地理圍欄技術的設備，不過這類應用要更加復雜一些，機器人需要在數秒內確定其周邊空間情況。

檢測移動對象以避免碰撞增加了地理圍欄技術的復雜性。就目前而言，這是通過激光雷達實現的；展望未來，Vision-RTK有望帶來更好的成效。城市、物流中心和其他工業場所對地理圍欄技術需求十分旺盛，因此提高這項技術的精度迫在眉睫。

04.

地理圍欄應用：高精度地理圍欄技術助力共享出行產品遵守新的道路規范

自共享出行問世以來，共享電動車和電動踏板車開始參與城市交通，但受到的交通規管很少，很多時候甚至不受規管。

初看起來，這些車輛與空間測繪似乎毫無關聯，但時代總是在變遷，市政部門和道路監管部門針對這個行業出臺的限制越來越多，許多最初并不明顯的問題開始顯現。而地理圍欄技術則提供了在各級道路上安全、高效地行動的途徑，有助于打造更井然有序的城區。

部分有待解決的新問題有：這些車輛可以在哪里活動、可以停放在哪里，以及如何根據定位實施限速。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準GNSS接收機，用戶可以定位車輛，以便開啟下一段行程。基于RTK的系統可以實現精確至厘米級的地理圍欄，在步行街等禁行區、禁止進入的人行道和自行車道、授權停車場和限速（同樣由地理圍欄技術提供支持）等使用場景中非常有價值。

05.

更多地理圍欄應用或制定臨時政策

要將共享出行車輛融入城市環境，需要政府機構的努力。這些車輛可以在標準道路上行駛，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）。但針對共享出行服務運營商的新政策勢在必行。這些政策應該覆蓋三個主要方面：安全、運營成本和利潤最大化。

安全涉及到限速、人行道檢測和禁行區。

運營成本涉及到保持成本不增加，以及在車輛停放到非授權停車區時可能涉及到的罰款。

最后，利潤最大化包括為用戶推薦與其距離最近的車輛，降低所部署車隊的維護和運營成本，增加服務區和每次行程的經濟回報，同時限制停車罰款數量。

政府出臺僅適用于一兩種類型的車輛法規的時代已成過往。如今，城市里有汽車、公交車、自行車、摩托車、輕便摩托車、踏板車和電動自行車，速度各異，各行其道。根據這些車輛的需求規管城市至關重要，而其中高精度地理定位技術極有價值。

06.

未來可期

未來數年的發展方向已經初現雛形。一方面，移動機器人在市場上必定會風生水起（無論是體量還是規格），未來會有更多從業者采用高精度GNSS架構。可以預計，到2023年，在不同的地理位置將有各類專業類、產消類和消費類平臺推出不同的新型號產品。

以日本為例，2023年4月日本道路交通法修訂后，應該會有遠程配送機器人投入部署。另一方面，共享出行運營商將繼續開發概念驗證(PoC)，定于2023年春季實施的部署數量不斷增加。

移動機器人等采用地理圍欄技術的設備可借助數字基礎設施的定位革新，實現精準定位。技術革新涵蓋GNSS解決方案、基站天線網絡、在線數據服務和采用SPARTN等標準化協議的校正服務，共同幫助運營商和用戶提高效率、降低服務成本。

測繪技術經歷了數個世紀的發展，其最初僅是為了確認地理邊界，而如今測繪技術已經能夠精準定位空間內的各個對象以及相對位置。

有一點確切無疑，卡爾·弗里德里希·高斯和亞歷山大·馮·洪堡的偉大創思與旅行開啟了測繪全世界的大門，如果他們有幸看到當今的技術進步，親眼見證精確到厘米的定位技術，也必定會驚嘆不已。

雖然地理圍欄技術仍處于初期發展階段，待到車輛將最新地理圍欄技術與城市法規數據順暢融合時，交通地理圍欄技術將會極大促進測繪技術的發展。

責任編輯：彭菁