採用u-blox多頻GNSS技術 電動車ADAS實現公分級高精準度

【CTIMES/SmartAuto 報導】 2021年01月20日 星期三

定位和無線通訊技術與服務廠商u-blox宣佈，智慧電動汽車製造商小鵬汽車（Xpeng Motors）已選用u-blox F9高精準度GNSS（GPS、GLONASS、Galileo、北斗 ）技術，用於其P7超長續航運動型電動轎車中。

u-blox F9已被內建於P7的XPILOT 3.0先進駕駛輔助系統中（ADAS），能夠支援導航駕駛、自動停車和自動駕駛等功能，像是依照路線指引，執行自動車道變換，並即時選擇最佳路線。u-blox F9平台鎖定高精準度定位應用，輔助和自動駕駛等應用就需要公分等級的準確度。

u-blox F9平台採用多頻段（L1/L2/L5）GNSS訊號來修正電離層造成的定位誤差，並實現快速的首次定位時間（快速TTFF）。它能同時接收來自所有GNSS衛星（GPS、GLONASS、伽利略、北斗）的訊號，透過隨時增加可見衛星的數量來進一步提升定位效能。

u-blox F9還使用了多頻即時動態定位（RTK）功能，除了測量時脈數據外，還可測量每個訊號的相位。RTK更新速率最高達20Hz。

在安全性方面，該平台具有內建的干擾和詐騙偵測系統，可防止故意和意外干擾，為安全防護機制樹立了高標準。此外，以慣性感測器為基礎的慣性定位（dead reckoning）技術，可把高精準度效能擴展至大樓林立的都會環境中。

u-blox中國區總經理Hamilton Chen表示：「我們很高興小鵬汽車在其XPILOT ADAS解決方案中選用u-blox F9高精準度GNSS技術。u-blox F9具備公分級準確度、高安全性標準以及即時動態定位等特性，是ADAS或自動駕駛應用的理想選擇。」

附圖：u-blox F9在小鵬汽車的XPILOT ADAS解決方案中展現高精準度的定位優勢

資料來源：https://ctimes.com.tw/DispNews/tw/u-blox/2101200956Q5.shtml

去年，我花了兩個星期寫出《地球依然在動》一文，盡力把所有涉及的物理原理以淺白的文字解釋清楚，而且盡可能不犧牲技術上的細節正確性。這是我近年寫得最滿意的科普文之一。
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地球會運動，而這運動由幾個部分組成：自轉、公轉，以及隨太陽環繞銀河系中心運行（其實還有自轉軸的進動和擺動，以及受其他行星重力影響等等問題，我現正慢慢寫另一篇文章詳述，敬請期待！）。
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《地球依然在動》長達七千多字，比普遍一本書約六千字一章更長。因此我把這文分為四個部分，每部分稍作調整，每天貼一部分，希望讀過或未讀過的朋友，讀完後都可以有所得著。
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第一部分「從古希臘地心說到伽利略船實驗」
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傳說伽利略接受宗教法庭審判、被迫簽下「地球不會動」的悔過書時，說過這一句說話：「地球依然在動。」（”And yet it moves.”）
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科學尋找大自然定律，而大自然不會受人類意見左右。所謂科學「常識」都必須經過無數科學家努力研究才能得出。今次的主題是「為什麼我們感覺不到地球在動？」古時候並沒有人知道答案。在這個資訊發達、恆常有人駐守國際太空站上、每個人都知道答案的時代，我們又有否思考過，為什麼答案是如此這般呢？我希望藉著這個看似簡單的問題帶出一些思考的盲點。
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觀察天空是古人思考宇宙奧秘的主要方法。日出日落，斗轉星移；東升西落，周而復始。這些觀察使古人歸納出一個結論：萬物都環繞地球轉動。這個直觀的理論叫做地心說（Geocentrism）。相反，古希臘學者亞里斯塔克斯（Aristarchus of Samos）提出太陽才是宇宙中心，稱之為日心說（Heliocentrism）。埃拉托色尼（Eratosthenes of Cyrene）更是首個做實驗計算地球直徑的人。
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雖然日常生活感覺不到地面彎曲，但平面世界並不能解釋幾個觀察。首先，從海岸上望向遠方海上的帆船，總是先看見桅桿和船帆後才能看見船身；在山崖上能夠比在海邊更早看見船隻，在船上也總是先看見山崖再看見海岸；在桅桿上的水手能夠比在甲板上的水手更早看見陸地。這些都是地球表面彎曲的最直接的證據。
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再者，月食發生時，月球上的黑暗面積總是圓形的一個部分。如果月食成因是地球遮掩了投射在月亮上的日光，那麼只有當地球是球狀的時候，才能總是投影出圓形的影子。我們可以試試分別用一個足球和一塊圓形的紙板，利用燈光在牆上投射出影子。我們會發現只有當燈光垂直照射平面的紙板時，影子才會是圓形的。但如果是立體的足球，無論從哪個方向投射燈光，影子都總是圓形的。
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晚間出沒的星星與日間出現的太陽有個共通點，就是會從東邊升起、西邊落下。不過有些星星從不落下，它們只會環繞天空中一個假想的點轉動。對於身處北半球的人來說，有些星星永不落下，它們會環繞北極星附近的北天極轉動，北緯越高越多星星會這樣做。相反，身處南半球的人也會發現有些星星永遠只會環繞南天極轉動。太陽、北天極或南天極在天空中的位置亦隨緯度改變，在平的世界裡這是不可能的。因為在平面的世界裡，世界各地看見的星空都應該是一樣的。除非不同緯度的人看見的並非同一個太陽、同一堆星星，否則地球不可能是平的。
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古希臘人認為物質分為兩種，各自會有自然的運動傾向：天上的物質自然而然環繞地球運動、地上的物質自然地向宇宙中心落下。人們傾向接受地心說，因為除了眾星辰都「明顯」環繞地球運動外，如果地球真的環繞太陽運動的話，為什麼地上的物質又會向地心落下？這是古希臘人未能解釋的。
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地心說一直稱霸西方思想，甚至在東方亦一樣。古中國天文學家認為地球是方形的平面，且天空則是半球形的，即「天圓地方」之說。西方反對日心說的最大理由是地球「明顯」靜止不動。人們說，如果地球在動，那麼當物件向下掉落時，不應該掉在腳邊，而應該掉在後方，因為物件正在空中向下跌時，地球向前移動了。他們認為，即使地球並非宇宙中心，「地上的物質自然地向宇宙中心落下」依舊應該成立，所以如果地球在動，物件就理應向後方掉落而非垂直掉落了。
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直至1624年，伽利略（Galileo Galilei）提出「船實驗」，才把這個攻擊日心說的主要理由消除。伽利略在行進中的船上觀察物件落下，發現與在陸地上時一樣掉在腳邊。這代表物件並不會原地垂直落下，而是會跟隨船隻一邊向前行進、一邊落下。在陸地上看，這個物件的軌跡是一條拋物線。這就代表地球並不一定是靜止的，因為這實驗證明了物件並非永遠向地球中心掉落。
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換句話說，伽利略發現了慣性定律。因為慣性定律，我們不能分辨地球究竟是靜止的還是在作等速運動。當然，地球的自轉和公轉運動並非等速運動，因此伽利略的船實驗只顯示了近似的慣性定律。根據牛頓力學，我們知道地球和太陽之間以萬有引力互相吸引，其結果就是地球環繞太陽公轉。不過只有公轉並不足以解釋恆星、太陽、月亮、行星的周日運動（diurnal motion）和周年運動（annual motion）。地球必須自轉才能解釋所有這些天文數據。然而，這些都只是地球會動的間接證明。
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我們會在下一節討論地球自轉對地球表面上的觀測者的影響，以及地球自轉的直接證據。
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我們的下一代和美國pk科技，能贏在起跑線上嗎？

分享一篇我的好朋友談教育的文章，作者郝景芳是大陸知名新銳科幻作家、教育企業「童行學院」的聯合創始人，比較東西方在兒童基礎教育思維上的差異，探討我們的下一代需要什麼、而我們能為他們做什麼？

文章轉載自郝景芳的微信公眾號：晴媽說（id：qingmashuo），已獲作者轉載授權。

前一段時間，有一所學校招生的新聞悄無聲息佔據了很多關注教育的人目光C位，紛紛議論：如果是你，會送孩子去這所驚世駭俗的學校嗎？

▎從一所學校引發的討論

這是一所什麼樣的學校呢？原來是矽谷鋼鐵俠 Elon Musk 埃隆.馬斯克給自己孩子建立的私人小學，現在對外公開招生了。

消息一經發出，瞬間擠破頭。加州有1000個以上家庭遞交了申請。 （注意！這只是本校Ad Astra的分校Astra Nova，雖然課程和模式照搬了本校，但畢竟只是子品牌，就已經如此轟動了。）為什麼？

我們先來看一下這所學校入學考什麼：

試題一：首次殖民火星任務需要一位隊長。以下為六位候選人自評及他評的創造力、合作力、尋找資源力、定力、學習力、體力、意志力，七個方面的數值。

1.1 請問哪位候選人最適合擔任隊長來完成以下任務：

“存活並在火星建立基地，在兩年後返回地球。”

1.2 如果任務變成以下，誰又更適合：

“存活並在火星建立基地，使用火星的資源建立能源工廠。永久待在火星並等待三年後第二批殖民者。”

1.3 我們是否應該派人去殖民火星？為什麼？

試題二是一款自創的策略桌遊，讓孩子跟對手對戰二十次，摸清桌遊規律，並尋找出最佳策略。

哇哦，這樣的入學測試題，是不是耳目一新呢？你家小朋友會如何回答呢？

馬斯克原本建立的Ad Astra學校，只是給他的SpaceX員工家的少量小朋友辦的”子弟校“，也算是承襲了我們社會主義祖國”企業辦校“的優良傳統，有著濃濃的SpaceX企業風。那麼這所學校日常如何教學呢？

Ad Astra的學生：
- 不分年級：8-14歲的孩子一起上課
- 側重科技：學習的科目主要是編程、AI、倫理和工程
- 練習創業：每人都會建一家虛擬公司，使用學校的虛擬貨幣進行創業和交易
- 接受複雜性挑戰：模擬、案例研究、製造和設計項目、Astra Nova開發的實驗室和企業合作夥伴；學生被複雜性和解決未知問題的能力所吸引。
- 每年更新：每年根據學生和每個項目、實驗室、討論或戰略計劃的經驗教訓來重新設計。
- 讓孩子們喜歡上學：如果學生被認真對待，他們的時間被充分利用，會怎麼樣呢?

哈哈，就是赤裸裸地培養科技創業企業家啊！說不准其中就有SpaceX的繼承人，或是下一代矽谷獨角獸公司創始人。

很想了解一下，這樣直奔主題、前沿酷炫、自由創新、前途未卜、不走尋常路、偏科嚴重的學校，如果是你，會給孩子報名嗎？

▎從科技之爭引發的思考

Ad Astra對科技的重視，讓我們想到近期另一​​個持續火爆的話題：中國大陸的科技和西方發達國家之間到底有多大差距？

我們都知道，自從去年華為被美國針對性封鎖以來，中國科技面臨著前所未有的挑戰：敵人像窮凶極惡的野狼一樣圍追堵截，而我們在關鍵性技術——尤其是芯片上——受到了極大掣肘。美國進入了麥卡錫主義，對所有與科研有關的華人採取排擠和封鎖政策。這讓人議論紛紛、憂心忡忡、怒氣沖衝。

這引發了很多討論：大陸和發達國家的科技差距，最主要的來源是什麼？

對這個問題，我曾經寫過兩篇文章，從資金投入、資金結構、產業結構角度進行了分析：《創新中國仍然缺失的必要環節》和《特朗普貿易戰，為什麼是個教育問題》，在此不多展開。

在此只想分析一種說法：“中國科研起步晚、投入少，暫時落後很正常，只要持續花錢投入，假以時日，一定能全方位超越歐美髮達國家。”

這種說法聽起來很有道理，但是深入分析就會發現問題：如果認為中國20年後科研水平將全方位超越歐美發達國家，那就意味著，20年後，中國的科研主力軍實力水平要全面超越於歐美髮達國家科研主力軍之上，進一步推論，這就意味著，今天10歲的中國孩子，未來的科研能力要全面超越於今天10歲的歐美孩子。

是這樣嗎？我們的少年真能贏在科研的起跑線上嗎？

我向大家推荐一本書：《Cycles of Invention and Discovery——Rethinking the Endless Frontier》，是一本深入回顧科學和科技創新的研究，有不少紮實的工作和洞見（尤其推薦其中講貝爾實驗室的部分）。

這本書裡詳細回顧了現代半導體和通信工業的發展歷程，其中重大的成果節點包括：
- 1956年諾貝爾獎（1947/48年成果）：晶體管的發現/發明；
- 1964年諾貝爾獎（1954/58年成果）：量子電子學的發展引發激光的發現/發明；
- 1985年諾貝爾獎（1980年成果）：量子霍爾效應的發現；
- 1998年諾貝爾獎（1982年成果）：帶有分數電荷的新型量子流體的發現；
- 2000年諾貝爾獎（1957/63/70年成果）：半導體異質結構的發明；
- 2009年諾貝爾獎（1966年成果）：光纖波導的發明；

可以看得出來，這裡面有兩個非常明顯的現象：
1）發達的信息工業背後，是強大的基礎研究作為水下冰山；
2）發現和發明往往先於工業應用很多年。

晶體管的發現/發明（1948年）先於英特爾公司成立20年（1968年），更早於286芯片上市（80年代）。再往前追溯，晶體管的前身電子管，是1884年的想法，1904年的專利。是100多年持續不間斷的強大的基礎研究才導向今天發達的工業應用。那是什麼力量帶來了這樣強大的基礎研究？

基礎研究不同於應用研究。應用研究通常是把所有能獲取的科學成果整合在一起。結果是可控的、時間是可控的、成本是可控的、方向是可控的。但是基礎研究不是這樣。基礎研究方向是完全不確定的，它的目標就是發現和理解，是向未知前行。站在歷史節點上，我們會發現：

半導體的發現不是為了電腦，是法拉第發現了異常電阻現象；電磁波的發現不是為了手機，是麥克斯韋從數學上整合電現象和磁現象；流體力學方程不是為了飛機，是伯努利為了解釋水流速不同的現象；激光的預言不是為了光纖和武器，是愛因斯坦發現的光電效應和量子力學能級理論的推演。

所有這些帶來劃時代改變的重大發現，都是為了解釋自然現象、探索基本規律，背後是抽象思想帶來的快感，是科學家對自然不斷追問的樂趣。

▎教育系統需要作出的改革和困難

從前面的梳理我們可以看到，真正劃時代的重大發現，都是去解決未知問題。但是我們目前的教育，讓學生練習的都是“解決已知答案的問題”，而不是“解決未知答案的問題”。我們練就了孩子們猜測出題人心思的能力，但是真正面對複雜未知的自然，該如何思考和探索，孩子們是毫無概念的。

真正好的基礎教育，是讓孩子學習探索未知問題。這種教育需要教孩子的是探索問題的方法，而不是直接記住答案。

馬斯克在接受采訪時說過，如果你想教別人如何使用引擎，你應該把引擎給他們，讓他們自己動手拆卸，而不是簡單地在教科書上閱讀螺絲刀和汽車的知識。如果一個孩子把引擎拆開，他們會明白所有的部分是如何一起工作的，他們會明白整體，而不是部分。

我們的傳統教育是告訴孩子電磁感應定律是什麼，然後讓孩子通過左右手定則做練習題，而真正培養創新者的教育，應該反過來：讓孩子理解法拉第到底在探索什麼問題，他觀察到什麼，他是怎樣想問題的，是怎樣提出理論猜想，怎樣做實驗驗證，遇到什麼挫折，又是怎樣找到答案，最後得出電磁感應定律。

也就是說，傳統教育是從知識出發，培養創新者的教育是從探索出發，讓知識作為結果。

我們有多少課堂帶孩子了解過科學定律的發現過程？我們有多少學生知道，胡克是為什麼研究彈簧？伽利略是為什麼研究慣性？如果不知道科學探索背後的思維邏輯，就很難做出未來的創新。可是引領孩子探索知識的發現過程太花時間了，沒有哪個課堂有這樣的耐心。

對比中美教育創新，會發現，我們的基礎教育改革實在是太慢了、太難了，不要說一所像Ad Astra這樣顛覆式創新的學校，就連做一些教材和教學法方面的改革，都舉步維艱。

制度政策先不說，人才培養方面，能夠做“以問題為引導”“探究式教學”設計的老師就十分稀缺；考核方式方面，目前之所以只強調應試，是因為其他教學方式缺乏統一評價標準，給舞弊開了口子；教育出路方面，現在仍然只有高考一條路能導向好的職場發展，缺乏和新興職場發展的鏈接；社會環境方面，現在整個大環境都急功近利，讓父母也充滿焦慮。這些方面都讓真正開創性的教育探索困難重重。

▎致力培養下個時代的革新者

我之所以創辦童行學院，就是希望在中國也能做一些面向下個時代培養創新者的事情。辦學校不容易，我們就辦課外學校。

童行學院採取線上課的方式，給孩子項目制的實踐機會，培養孩子知識、視野、思維，並讓孩子感受並學習科學、人文、藝術背後的思維方法。童行學院的所有課程和引導理念，都是以問題為出發，問題驅動的學習。我們在時空之旅課程裡，帶孩子探訪科學家，回到科學發現的現場，跟科學家一起發現知識。這種“問題驅動——激發好奇——引導思考——培養思維——學習知識”的教學思路，是一種從根本出發的教學方式。

在童行學院的“火星探索”項目制學習營中，有一個環節是讓孩子探索“如何讓火星車減速，安全抵達火星”。我們讓孩子準備一個煮雞蛋，用生活中各種能想到的材料，想辦法讓煮雞蛋從高空中落下而不摔碎。孩子通過動手，再和老師討論，會真正理解火星探索過程中的挑戰，也會對重力/空氣阻力/緩衝等等物理概念充滿好奇，熱情發問。

我們希望有更多同路人參與，我們會積極尋找志同道合的合作者，也希望更多家庭和孩子加入我們。

先備知識：
1.速度、加速度的概念

影片重點：
1.牛頓第一運動定律：物體不受外力時（或所受合力=0），則靜者恆靜，動者恆作等速度運動。
2.我們認為物體要持續等速度運動是需要持續給予外力是因為我們忽略的摩擦力的影響。
3.牛頓第一運動定律是建立在伽利略的實驗基礎上。

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