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静心遥望北斗星

——以空间布局实现“大众北斗”和“无处不在的北斗”

2020年07月07日 09:57 | 作者:崔吕萍 | 来源:人民政协网
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静心坐得三更尽,遥望天河北斗星。

千百年来,文人墨客口中笔下的北斗星,既是夜行之人的指路明灯,更是贤良之士的情感寄托。而今,伴随着北斗系统55颗导航卫星的全球组网,砥砺前行的中国经济将再上层楼,百姓的日常生活也将更加有滋有味。

北斗的重要一步,却不是最后一步

6月23日9时43分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第55颗导航卫星,暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。至此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

中国北斗卫星导航系统是我国自主发展和独立运行的全球性导航系统,也是全球继GPS、GLONASS之后的第三个成熟卫星导航系统。

“中国发展北斗卫星导航系统的出发点和落脚点都是为各行各业提供自主可控的定位导航授时服务,并带动或推进其他行业的发展。”在接受人民政协报记者采访时,全国政协委员,中国科学院院士、大地测量学家杨元喜这样表示。

在杨元喜看来,没有广泛的应用,就没有北斗系统的影响力;没有广泛的应用,就没有北斗的可持续发展。从这个角度说,北斗三号系统星座的成功组网是北斗三号系统建设最重要的一步,但远非最后一步。“未来,北斗系统建设者将在如何让中国北斗各项服务功能好用和用好上,下更大力气。”杨元喜这样说。

北斗系统应用涉及日常生活的方方面面,但是最广泛的应用,当属“嵌入式北斗”或“+北斗”模式:将北斗芯片嵌入手机,可为手机用户提供精确导航定位和授时服务;嵌入高铁或汽车电子系统,可为高铁、汽车驾驶提供高精度导航,赋能自动驾驶;嵌入舰船,可提升远洋运输的监控能力,助力海洋舰船管理和搜救;嵌入农业机械,可提升农机自动化和智能化水平;嵌入电力系统,可提升电网运行的安全稳定性……“可以想象,只要与时间和位置有关联的场合,北斗系统都可以提供强有力支持。”杨元喜这样说。

如果说“+北斗”或“嵌入式北斗”是拓展北斗系统应用的主要方式,那么在杨元喜看来,北斗终端和板卡产品的质量、性能和售后服务水平,则是北斗系统拓展应用的核心。

资料显示,北斗产业链主要由北斗卫星系统、基础类产品、用户终端产品、应用系统以及运营服务五大部分组成。中国卫星导航定位协会近期发布的《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,截至2019年底,国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破1亿片,国内卫星导航定位终端产品总销量突破4.6亿台,我国卫星导航与位置服务产业总体产值已达到3450亿元。

“我们不赞成扎堆发展独立的北斗系统定位导航终端,反对‘一窝蜂’式的研发北斗定位导航芯片。不仅投入高,而且容易造成低水平重复,甚至是高水平重复。大家应该在‘大众消费’的嵌入式北斗应用或与其他集成电路融合的嵌入式北斗应用模式方面下功夫,实现‘大众北斗’和‘无处不在的北斗’,让北斗真正走入全社会。”杨元喜这样说。

运筹帷幄,北斗+5G夯实新基建

北斗+5G,会带来什么?在接受人民政协报记者采访时,全国政协委员、中国联通产品中心总经理张云勇表示,一方面,北斗系统可赋能5G新基建等基础设施高质量发展;另一方面,北斗系统与5G创新应用场景结合将在智慧交通、无人驾驶、智能制造、智慧城市、精准农业、灾害预警等多个领域得到广泛应用。

“北斗+5G时代已经拉开序幕,这两大国之重器强强联合,将给我国高速发展的数字经济注入新的动力。”谈及此,张云勇难掩兴奋。

北斗与5G之间的相互作用,究竟是怎样的?面对这一问题,张云勇给出4条“解题思路”。

首先,北斗赋能5G基础设施更安全可靠。北斗卫星导航授时系统可为全球范围的5G基站提供更为精准的通信授时能力,摆脱对现有GPS系统的单一依赖,具有重要的战略意义。5G网络通信网络不仅需要常规的±1.5μs时间同步要求,一些特殊的应用场景则需达到百纳秒级的精准要求。在基于5G低时延应用场景中,通过北斗卫星系统对能源互联网、工业互联网等时间敏感应用进行精准授时可确保大量自动化装置精准运行不出差错,保障工业制造系统可靠及能源安全。

其次,5G+北斗提升无人机高精准、高可靠定位能力。北斗精准位置服务系统具备厘米级的定位精度、高可靠性和强抗干扰能力。可赋能巡检无人机精确完成远距离巡检和长航时监控。让无人机在险峻山区、多河流地貌下的巡线工作更为安全可靠;在农业领域,支撑植保无人机按照既定航线和高度自主飞行并保障误差尽量小,打造智慧精准农业生产。

第三,5G+北斗+车联网为智慧交通安全保驾护航。自动驾驶场景对于高精度定位要求极高,搭载北斗导航的5G车联网终端可满足这一要求。北斗+5G可实现极低时延、极高速率、高带宽、高精度的导航服务,为自动驾驶、车路协同等智慧交通场景实现提供基础能力,助力自动驾驶精准控制,对各种突发情况作出及时响应,支持客运车辆、危险品运输车辆实时位置查看、车辆行驶轨迹、道路等级限速、疲劳驾驶报警等,可有效预防重大交通事故的发生,大幅提升智慧交通的安全性。

第四,5G+北斗开启基础设施自动监测新模式。通过对基础设施毫米级位移感知,并进行预判风险、及时预警、提前处置,保障安全。在智慧桥梁自动监测应用中,通过具备北斗高精度定位技术的桥梁形变监测系统可监测到桥梁厘米级形变;通过5G+北斗高精度定位技术,为机器人巡检、视频实时回传及远程控制作业等一系列新型监测和养护工作提供实时、安全、高精度的监测和应急管控能力。

“在掌握关键核心技术、加速新基建等政策指引下,未来5G+北斗这对创新引擎将赋能更多精准可靠的行业场景,为各行各业的数字化转型保驾护航,从而推动科技赋能向纵深发展,实现数字经济的高质量发展。”展望未来,张云勇这样说。

商用管窥,“夜空中最亮的星”

我国作为一个陆地面积辽阔的大国,周边与14个国家接壤。随着“一带一路”建设不断推进,陆路上互联互通不断取得新成果。

“目前,国内的重载货运运输车辆均已通过全国道路货运车辆公共监管与服务平台统一监管,但跨境车辆由于网络覆盖问题仍无法纳入统一在线监管。而且,车队在出境后,物流企业也无法实时掌握车队的运营状态,这也给企业运营规模的扩大、管理效率的提高、服务质量的提升带来了障碍。未来,我们可以通过试点,推广具备卫星通信功能的智能车联网监控装备,在没有移动通信网络的情况下,使用北斗短报文和天地一体化网络技术实现车辆动态监控数据的传输,来有效保障跨境运输车辆的动态监管和服务。”在接受人民政协报记者采访时,全国政协委员、交通运输部科学研究院副院长王先进这样说。

公开数据显示,截至目前,我国有近690万辆重点营运车辆,均已完成安装北斗兼容车载终端。但在王先进看来,这些车辆存在自主可控程度低、技术滞后等问题,一旦遇到GPS瘫痪、信号被干扰等情况,道路运输监管领域的车载终端马上会面临不可用、不能用、不敢用的局面。因此在他看来,只有加快推进以北斗为主,兼容其他卫星定位系统的车联网装备升级,摆脱对国外卫星导航系统的依赖,才能有效解决上述安全隐患。同时,针对目前北斗应用过程中遇到的卫星导航技术脆弱性、局限性等问题,交通运输行业也已经开展了综合定位导航授时体系和北斗特色服务融合技术研发,通过相关技术集成融合,提高基于北斗的信息化技术参与行业治理和大众服务的能力。

作为北斗导航的民用主行业,交通运输行业被称为北斗全球化应用的“先行者”,为此,王先进提出3条建议:一是建议开展基于北斗的综合PNT体系前沿技术研究,以解决行业北斗应用存在的易干扰、信号遮挡反射、不连续、不稳定等问题,提升行业北斗应用的稳健性和安全性;二是开展北斗特色服务融合技术研究,加快特色服务参与行业治理的步伐,例如开展短时脉冲信号检测、高精度时频参数估计、分集合成等高精度信号处理、多星座搜救卫星定位处理算法,北斗位置报告与反向链路通知、高精度多源时空数据融合处理、AIS、移动通信及LTE-V等通信链路播发增强信息等技术研究;三是针对行业应用需求,综合应用云计算、大数据、区块链、5G等新一代信息技术,结合交通运输智能化发展和转型升级的需求,开展智能交通相关信息获取、存储、处理、分发、服务等关键技术研究。

编辑:秦云

关键词:北斗 系统 应用 卫星

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