北斗高精度定位導航系統不久將實(shí)現民用
作為一個(gè)從一出生就注定要走向尋常百姓家的“國之重器”,中國衛星導航系統“北斗”何時(shí)用、誰(shuí)能用、怎么用等問(wèn)題一直備受矚目。也因此,1月12日,在“北斗”衛星又一次成功飛天,拉開(kāi)2018年高密度發(fā)射序幕之際,這些盤(pán)旋已久的問(wèn)題再次被提及:“北斗”,何時(shí)真正來(lái)到我們身邊?北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成,可在全球范圍內全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠定位、導航、授時(shí)服務(wù),并具短報文通信能力,已經(jīng)初步具備區域導航、定位和授時(shí)能力,定位精度10米,測速精度0.2米/秒,授時(shí)精度10納秒。
眼下“北斗”所處的環(huán)境,和10多年前第一顆名為“北斗”的導航衛星面世時(shí)早已有了翻天覆地的變化。撇開(kāi)高鐵、支付寶、共享單車(chē)、網(wǎng)購“新四大發(fā)明”對人類(lèi)生活的影響不談,僅就“北斗”自身而言,也正在從“三步走”中的前兩步“向中國提供服務(wù)”“向亞太地區提供服務(wù)”,邁向最后一步“向全球提供服務(wù)”,而留給這一步的時(shí)間僅剩兩年——2020年年底前我國將建成真正的全球衛星導航系統。
更為重要的是,這些年“北斗”除了編織天上的太空網(wǎng)絡(luò )之外,也在不斷為地上的人類(lèi)提供服務(wù),而這個(gè)服務(wù)的開(kāi)通時(shí)間已達5年之久。在去年年底國務(wù)院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會(huì )上,中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統發(fā)言人冉承其透露,這5年來(lái),我國推出的全球首個(gè)支持“北斗”的加速輔助定位系統,服務(wù)覆蓋200余個(gè)國家和地區,用戶(hù)突破1億,日服務(wù)達2億次。
巨大數字的背后,卻可能是普通民眾的另一番感受,即除了某些專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域所聽(tīng)聞的北斗放牛、北斗菜之外,大眾日常生活里似乎再難覓到“北斗”的影子?!氨倍贰边@張耀眼的“國家名片”,究竟去哪兒了?
逆轉“有機無(wú)芯”局面 未來(lái)有望成為手機“標配”
說(shuō)起“北斗”的應用,冉承其往往先談國家安全和重點(diǎn)領(lǐng)域,其次才是大眾消費領(lǐng)域。畢竟,作為掌握一個(gè)時(shí)間和空間精度的復雜系統,“北斗”有著(zhù)讓我國從根本上擺脫導航技術(shù)受制于人的意義。而在國家安全和重點(diǎn)領(lǐng)域,“北斗”已經(jīng)“標配化”使用。
按照冉承其的說(shuō)法,這種應用已經(jīng)形成從芯片到終端、到制造業(yè)、到服務(wù)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。以芯片為例,工藝由0.35微米提升到28納米,總體性能達到甚至優(yōu)于國際同類(lèi)產(chǎn)品。截至2017年年底,國產(chǎn)“北斗”芯片累計銷(xiāo)量突破5000萬(wàn)片,GNSS接收機天線(xiàn)已占國內市場(chǎng)份額90%。
反觀(guān)5年前,國內沒(méi)有一片國產(chǎn)“北斗”芯片,“有機無(wú)芯”也一度成為人們詬病的問(wèn)題。別小看這一個(gè)個(gè)芯片,這些正是“北斗”走向尋常百姓家的前提。曾有記者問(wèn)冉承其,“北斗”對當下火熱的無(wú)人駕駛有沒(méi)有幫助?他說(shuō),事實(shí)上,國內已有不少專(zhuān)注無(wú)人駕駛的企業(yè),將“北斗”芯片加入整個(gè)系統的研發(fā)里面。
改變來(lái)的似乎有些慢,不過(guò)一旦來(lái)了,卻異常猛烈。用這句話(huà)來(lái)形容“北斗”應用恰如其分。冉承其給出一組數據:過(guò)去5年,我國480萬(wàn)輛營(yíng)運車(chē)輛上線(xiàn)“北斗”,建成全球最大的北斗車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺,全國4萬(wàn)余艘漁船安裝“北斗”。
相應的一組數據是,相比2012年,我國公安出警時(shí)間縮短近20%,突發(fā)重大災情上報時(shí)間縮短至1小時(shí)內,應急救援響應效率提升2倍。交通運輸部綜合規劃司負責人彭思義說(shuō),這些數字都有“北斗”的出力,截至去年年底,“北斗”也累計救助漁民超過(guò)1萬(wàn)人,甚至被漁民稱(chēng)為“海上保護神”。
人們很難想象,在5年前,我國各行各業(yè)所用的基本都還是國外衛星導航系統——盡管那時(shí)已經(jīng)有十幾顆“北斗”衛星飛上太空。用冉承其的話(huà)說(shuō),“5年來(lái),‘北斗’由‘高大上’轉為‘接地氣’”。
他以北京為例,已有33500輛出租車(chē)、21000輛公交車(chē)安裝“北斗”,實(shí)現“北斗”定位全覆蓋;1500輛物流貨車(chē)及19000名配送員,使用“北斗”終端和手環(huán)接入物流云平臺,實(shí)現實(shí)時(shí)調度。
當代社會(huì )里的人有這樣一種錯覺(jué),即只要手機上用不到的,似乎就很難說(shuō)“來(lái)到了身邊”。而按照冉承其的說(shuō)法,目前,世界主流手機芯片大都已支持“北斗”,他還透露,國內銷(xiāo)售的智能手機,“北斗”正成為標配。
像水電一樣的新位置革命 約車(chē)最后十米不再靠電話(huà)“喊”
對于一套導航系統,人們最為關(guān)心莫過(guò)于其定位精度,但鮮為人知的是,僅僅依靠“天上”的衛星,定位精度往往只能控制在10米量級,而要提升這個(gè)精度,短時(shí)間來(lái)看似乎只能從“地上”下功夫。
眼下,就有一張由1400多個(gè)北斗基站和上萬(wàn)臺套設備組成的“北斗網(wǎng)”在中國境內鋪開(kāi)。這在冉承其眼中有著(zhù)非常的意義,“這將為整個(gè)傳統的位置導航服務(wù)帶來(lái)革命性變化,北斗的高精度服務(wù),在中國將成為一種像水電一樣的公共服務(wù)!”
他舉了個(gè)例子,在普通導航時(shí)代,使用車(chē)載導航儀“很容易就出錯”,尤其在一些主路輔路的路口。但如果用了“北斗”,在車(chē)輛抵達的最后100米甚至10米,或許不必再靠電話(huà)“喊”來(lái)確認服務(wù),“車(chē)可以直接開(kāi)到你的腳下”。
事實(shí)上,這張“網(wǎng)”并非憑空搭建,在GPS時(shí)代,我國氣象、交通、國土資源等多個(gè)行業(yè)就已經(jīng)建有大量GPS基準站。冉承其說(shuō),通過(guò)技術(shù)升級改造,這些基準站將可變?yōu)椤氨倍贰被?,建成國土范圍內無(wú)縫隙覆蓋的“北斗”地基增強網(wǎng)。
他還透露,在去年上半年,我國已經(jīng)基本具備提供高精度定位服務(wù)的能力,初始的服務(wù)能力可以提供米級、分米級的高精度服務(wù),在某些局部區域已經(jīng)實(shí)現了厘米級的高精度服務(wù)。完全建成后,人們就有望感受到從10米,一下子到分米級、厘米級的體驗飛躍。
去年5月,國家測繪地理信息局專(zhuān)門(mén)舉行新聞發(fā)布會(huì ),對外發(fā)布全國衛星基準服務(wù)系統的工作成果。該局副局長(cháng)李維森在會(huì )上提到,我國已經(jīng)具備了面向社會(huì )公眾提供實(shí)時(shí)導航定位的能力。
這次會(huì )議還向外傳遞一個(gè)重要信號,即普通民眾將享受“亞米級”精度的服務(wù),而“厘米級”和“毫米級”的精度服務(wù)則是向專(zhuān)業(yè)用戶(hù)開(kāi)放。
國家測繪地理信息局國土測繪司司長(cháng)白貴霞說(shuō),面向不同人群提供不同服務(wù),主要是基于實(shí)際需要,并綜合考慮成本、效率、信息安全等因素。以亞米級為例,簡(jiǎn)單說(shuō)就是不到1米的精度級別,比如0.8米、0.9米,均是優(yōu)于1米的精度,這對普通民眾使用車(chē)載導航服務(wù)已經(jīng)足夠。
他還提到,從技術(shù)成本上來(lái)說(shuō),厘米級和毫米級的服務(wù)終端,需要采用專(zhuān)用裝備。但從目前的制造工藝來(lái)看,這種裝備很難“加載”到手機里。當然,從信息安全角度分析,厘米和毫米精度的定位已經(jīng)涉及國家地理信息安全,也需要具備相應資質(zhì)才能獲取。
四大門(mén)派“握手言和” 一百多顆衛星攜手“照耀”地球
兩月前,中美兩個(gè)大國之間一份名為《北斗與GPS信號兼容與互操作聯(lián)合聲明》的文件,引發(fā)不少關(guān)注。冉承其說(shuō),所謂兼容與互操作,通俗來(lái)講就是共處共用,而這個(gè)協(xié)議的簽署,就是兩個(gè)導航系統“共處共用”的一個(gè)重要標志。
放眼全球,包括美國GPS、歐洲伽利略GALILEO、俄羅斯格洛納斯GLONASS,以及中國“北斗”在內的世界四大導航“門(mén)派”,爭奇斗艷。但對普通用戶(hù)而言,撇開(kāi)其他因素不談,對于觸手可及的產(chǎn)品往往選擇能用的,好用的。
冉承其說(shuō),從這份聲明開(kāi)始,GPS和“北斗”兩個(gè)系統在國際電聯(lián)的框架下已經(jīng)全面實(shí)現了兼容。這意味著(zhù),普通用戶(hù)在不太增加成本或者基本不增加成本的情況下,就可以同時(shí)使用“北斗”和GPS兩個(gè)衛星導航系統。
中國科學(xué)院國家授時(shí)中心副主任盧曉春談到這次合作時(shí)這樣評價(jià):“具有歷史意義?!彼f(shuō),根據衛星導航系統的工作原理,接收機需要同時(shí)“看到”至少4顆導航衛星,才能實(shí)現定位。如果使用單一導航系統,一旦接收機與某顆衛星斷開(kāi)聯(lián)系,會(huì )影響定位服務(wù)的持續性。
如今,“北斗”與GPS實(shí)現互操作以后,用戶(hù)用一臺接收機能同時(shí)接收兩個(gè)系統的衛星信號。盧曉春說(shuō),如GPS衛星數量不夠的話(huà),還有“北斗”衛星,用戶(hù)使用“定位”的穩定性和精度會(huì )更高。
事實(shí)上,早在2006年,聯(lián)合國就成立全球衛星導航系統國際委員會(huì ),目的是協(xié)調各衛星導航系統的兼容性和互通性。冉承其說(shuō),基于該平臺,中國“北斗”除了和美國,也和俄羅斯、歐洲之間建立了合作機制。
他說(shuō),可以預見(jiàn)在未來(lái)某一天,“北斗”和其他系統都可以兼容,“北斗”的用戶(hù)可以使用其他衛星導航系統,“在天上100多顆衛星的照耀下,大家享受的衛星導航服務(wù)也會(huì )更舒暢”。
“中國的‘北斗’,世界的‘北斗’?!倍贰炎叱鰢T(mén),正加速融入世界?!比匠衅湔f(shuō)。
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