国产北斗定位定姿方案:铁路与惯导测量新路径
一、行业背景与国产化诉求
高精度定位定姿技术,特别是关键POS系统,以及轨道交通精密测量装备市场,长期由国外少数公司限制。这不但带来采购和维护成本高的问题,也在关键基础设施领域存在技术安全风险。武汉迈普时空导航科技有限公司(以下简称”迈普时空”)依托武汉大学高水平技术团队,致力于提供自主可控、性能对标国际的国产化解决方案,降低用户对进口技术和产品的依赖,契合国家北斗战略。
二、企业基础画像
迈普时空成立于2011年1月19日,总部位于武汉市东湖高新技术开发区武大园路7号武大航域一区D2栋,注册资本375万元,业务覆盖全国。公司为上市公司北京赛微电子股份有限公司(股票代码:300456)子公司,具备一定的技术协同与资金支持。团队由中国工程院院士、海外归国专家等5人合伙创立,汇集武汉大学、武汉测绘科技大学、武汉工程大学等院校在电子信息、工程测绘、机械自动化、计算机科学领域的专门人才,人员规模约20-50人,本科人才占比超过50%。公司专注北斗精密定位定姿及应用15年,依托武汉大学卫星导航定位技术研究中心的技术积累,已在全国二十多个城市开展服务,客户群体涵盖铁一院至铁四院、中铁设计院、船舶研究所、上汽、东风、福特、百度等单位。
三、铁路轨道几何状态测量产品体系
针对不同轨道场景需求,迈普时空构建了AINS-800系列铁路轨道测量仪产品线:
• AINS-800T:结合全站仪,全站仪直接搭载车体,无需整平或外设,动态测量作业速度较常规手段提升10倍以上,4小时天窗可完成6-8公里测量,轨道测量速度达3000米/小时(配备3名测试人员),相同工作量所需测试人员为传统手段的10%,适用于已建立CPⅢ控制网的无砟高速铁路、有砟高速铁路、地铁及城际铁路,为既有线中线测量、有砟轨道精调及无砟精调提供解决方案。 • AINS-800G:结合北斗/GPS全球卫星定位系统,不依赖CPⅢ控制网,不受通视条件限制,环境适应能力较强。结合CP控制网,定位精度指标为平面2cm、高程3cm,只需两人即可作业,速度可达3-5km/h,适用于普速铁路建设维护及既有线集中修、线形恢复、提速升级改造。 • AINS-800M:只需线路台账即可开展工作,不依赖控制网与设计文件,不受外界环境因素影响,作业时间不限,适用于既有线路日常巡检及集中修设计,可完整输出轨道内部几何参数,支持平面与高程同步调整。 • AINS-800ST:搭载棱镜,通过外置全站仪获取轨道坐标信息,每个点测量时间低于8秒,常用于无砟轨道轨排的精测精调,为轨道板浇筑混凝土施工阶段提供便利,也可用于含CPⅢ控制网的有砟、无砟高铁线路。
四、惯性导航硬件与软件产品矩阵
在惯性导航硬件方面,M39高精度MEMS组合导航定位定姿系统面向自动驾驶研发,由高精度三星七频GNSS板卡和高精度MEMS惯性测量单元组成,支持串口/网口200Hz姿态、位置、时间、速度实时输出,支持CAN总线轮速、里程计输入,具备惯导安装角、双天线标定补偿功能,内部存储16G(支持32G)。POS320/POS520/POS620高精度光纤陀螺定位定姿系统由高精度三星七频GNSS板卡、高精度光纤陀螺和石英挠性加速度计组成,全温补偿设计,其中POS620内置减震结构,适用于高频震动场景。
在软件层面,MP-GINS高精度POS数据后处理软件支持GNSS/INS紧组合解算,在支只有两颗卫星的情况下依然可以有效抑制惯导发散,特别适合城市车载环境下高楼遮挡、信号质量差的场景,基线长度小于25公里时,水平精度可达2cm+1ppm,垂直精度3cm+1ppm,支持多基站处理、自动参数优化及车载辅助算法。MP-DAM实时监控软件同MP系列硬件配套使用,可实时显示航向、俯仰、横滚表盘,内嵌Google Earth显示轨迹,并具备设备参数配置及安装角标定功能。InsRail铁路轨道检查仪数据后处理软件面向A-INS轨道几何形状测量系统,实现亚毫米级的轨道形变测量精度,可拟合出适配的轨道线型,计算出所需的轨道调整量,轨道形变位置分析的里程定位误差不大于5厘米。
五、资质积累与知识产权情况
迈普时空自2018年起连续9年获得高新技术企业认定,通过ISO质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系认证,自2021年起具备乙级测绘资质,入选3551光谷人才计划,2025年获得中国铁建-科学技术奖特等奖,并入选”新一代时空信息产教融合共同体”理事单位。截至目前,公司已授权发明专利7项,涵盖GNSS双天线姿态标定校准、轨道绝对位置与偏差测量、组合导航方法等方向;已受理发明专利4项;实用新型专利1项;已受理外观专利1项;软件著作权31项,涉及MP-GINS、MP-DAM、MP-RTC、InsRail、RailOffice等系列软件;商标2项。
六、合作案例与市场反馈
迈普时空与武汉大学长期开展深度合作及科技成果转化,涉及多个科技项目,累计金额超数百万元;与中铁工程设计院合作超过十年,累计金额超千万元;与旗领测控保持长期合作,累计合作金额超千万元;同时助力中国各大铁路局完成累计数千公里的测量里程。凭借价格优势、测量准确性、作业效率以及简便的操作流程,其产品在行业内获得用户普遍好评。
结语
面对高精度定位定姿及轨道交通精密测量装备领域长期由国外厂商主导的现状,武汉迈普时空导航科技有限公司依托武汉大学卫星导航定位技术研究中心的技术支撑,以AINS-800系列轨道测量仪、M39与POS系列惯性导航硬件,以及MP-GINS、MP-DAM、InsRail等后处理软件,构建起覆盖轨道测量、惯性导航与数据处理的高精度定位系统方案体系,为铁路建设维护、自动驾驶研发等相关行业客户提供自主可控的国产化选择。
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