北斗高精度定位導航系統不久將實現民用
2018-03-06
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作為一個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”何時用、誰能用、怎么用等問題一直備受矚目。也因此，1月12日，在“北斗”衛星又一次成功飛天，拉開2018年高密度發射序幕之際，這些盤旋已久的問題再次被提及：“北斗”，何時真正來到我們身邊？北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具短報文通信能力，已經初步具備區域導航、定位和授時能力，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。
眼下“北斗”所處的環境，和10多年前第一顆名為“北斗”的導航衛星面世時早已有了翻天覆地的變化。撇開高鐵、支付寶、共享單車、網購“新四大發明”對人類生活的影響不談，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”“向亞太地區提供服務”，邁向最后一步“向全球提供服務”，而留給這一步的時間僅剩兩年——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絡之外，也在不斷為地上的人類提供服務，而這個服務的開通時間已達5年之久。在去年年底國務院新聞辦舉行的新聞發布會上，中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統發言人冉承其透露，這5年來，我國推出的全球首個支持“北斗”的加速輔助定位系統，服務覆蓋200余個國家和地區，用戶突破1億，日服務達2億次。
巨大數字的背后，卻可能是普通民眾的另一番感受，即除了某些專業領域所聽聞的北斗放牛、北斗菜之外，大眾日常生活里似乎再難覓到“北斗”的影子。“北斗”這張耀眼的“國家名片”，究竟去哪兒了？
逆轉“有機無芯”局面 未來有望成為手機“標配”
說起“北斗”的應用，冉承其往往先談國家安全和重點領域，其次才是大眾消費領域。畢竟，作為掌握一個時間和空間精度的復雜系統，“北斗”有著讓我國從根本上擺脫導航技術受制于人的意義。而在國家安全和重點領域，“北斗”已經“標配化”使用。
按照冉承其的說法，這種應用已經形成從芯片到終端、到制造業、到服務的完整產業鏈。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于國際同類產品。截至2017年年底，國產“北斗”芯片累計銷量突破5000萬片，GNSS接收機天線已占國內市場份額90%。
反觀5年前，國內沒有一片國產“北斗”芯片，“有機無芯”也一度成為人們詬病的問題。別小看這一個個芯片，這些正是“北斗”走向尋常百姓家的前提。曾有記者問冉承其，“北斗”對當下火熱的無人駕駛有沒有幫助？他說，事實上，國內已有不少專注無人駕駛的企業，將“北斗”芯片加入整個系統的研發里面。
改變來的似乎有些慢，不過一旦來了，卻異常猛烈。用這句話來形容“北斗”應用恰如其分。冉承其給出一組數據：過去5年，我國480萬輛營運車輛上線“北斗”，建成全球最大的北斗車聯網平臺，全國4萬余艘漁船安裝“北斗”。
相應的一組數據是，相比2012年，我國公安出警時間縮短近20%，突發重大災情上報時間縮短至1小時內，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，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1萬人，甚至被漁民稱為“海上保護神”。
人們很難想象，在5年前，我國各行各業所用的基本都還是國外衛星導航系統——盡管那時已經有十幾顆“北斗”衛星飛上太空。用冉承其的話說，“5年來，‘北斗’由‘高大上’轉為‘接地氣’”。
他以北京為例，已有33500輛出租車、21000輛公交車安裝“北斗”，實現“北斗”定位全覆蓋；1500輛物流貨車及19000名配送員，使用“北斗”終端和手環接入物流云平臺，實現實時調度。
當代社會里的人有這樣一種錯覺，即只要手機上用不到的，似乎就很難說“來到了身邊”。而按照冉承其的說法，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 約車最后十米不再靠電話“喊”
對于一套導航系統，人們最為關心莫過于其定位精度，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，而要提升這個精度，短時間來看似乎只能從“地上”下功夫。
眼下，就有一張由1400多個北斗基站和上萬臺套設備組成的“北斗網”在中國境內鋪開。這在冉承其眼中有著非常的意義，“這將為整個傳統的位置導航服務帶來革命性變化，北斗的高精度服務，在中國將成為一種像水電一樣的公共服務！”
他舉了個例子，在普通導航時代，使用車載導航儀“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”，在車輛抵達的最后100米甚至10米，或許不必再靠電話“喊”來確認服務，“車可以直接開到你的腳下”。
事實上，這張“網”并非憑空搭建，在GPS時代，我國氣象、交通、國土資源等多個行業就已經建有大量GPS基準站。冉承其說，通過技術升級改造，這些基準站將可變為“北斗”基站，建成國土范圍內無縫隙覆蓋的“北斗”地基增強網。
他還透露，在去年上半年，我國已經基本具備提供高精度定位服務的能力，初始的服務能力可以提供米級、分米級的高精度服務，在某些局部區域已經實現了厘米級的高精度服務。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門舉行新聞發布會，對外發布全國衛星基準服務系統的工作成果。該局副局長李維森在會上提到，我國已經具備了面向社會公眾提供實時導航定位的能力。
這次會議還向外傳遞一個重要信號，即普通民眾將享受“亞米級”精度的服務，而“厘米級”和“毫米級”的精度服務則是向專業用戶開放。
國家測繪地理信息局國土測繪司司長白貴霞說，面向不同人群提供不同服務，主要是基于實際需要，并綜合考慮成本、效率、信息安全等因素。以亞米級為例，簡單說就是不到1米的精度級別，比如0.8米、0.9米，均是優于1米的精度，這對普通民眾使用車載導航服務已經足夠。
他還提到，從技術成本上來說，厘米級和毫米級的服務終端，需要采用專用裝備。但從目前的制造工藝來看，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涉及國家地理信息安全，也需要具備相應資質才能獲取。
四大門派“握手言和” 一百多顆衛星攜手“照耀”地球
兩月前，中美兩個大國之間一份名為《北斗與GPS信號兼容與互操作聯合聲明》的文件，引發不少關注。冉承其說，所謂兼容與互操作，通俗來講就是共處共用，而這個協議的簽署，就是兩個導航系統“共處共用”的一個重要標志。
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“門派”，爭奇斗艷。但對普通用戶而言，撇開其他因素不談，對于觸手可及的產品往往選擇能用的，好用的。
冉承其說，從這份聲明開始，GPS和“北斗”兩個系統在國際電聯的框架下已經全面實現了兼容。這意味著，普通用戶在不太增加成本或者基本不增加成本的情況下，就可以同時使用“北斗”和GPS兩個衛星導航系統。
中國科學院國家授時中心副主任盧曉春談到這次合作時這樣評價：“具有歷史意義。”她說，根據衛星導航系統的工作原理，接收機需要同時“看到”至少4顆導航衛星，才能實現定位。如果使用單一導航系統，一旦接收機與某顆衛星斷開聯系，會影響定位服務的持續性。
如今，“北斗”與GPS實現互操作以后，用戶用一臺接收機能同時接收兩個系統的衛星信號。盧曉春說，如GPS衛星數量不夠的話，還有“北斗”衛星，用戶使用“定位”的穩定性和精度會更高。
事實上，早在2006年，聯合國就成立全球衛星導航系統國際委員會，目的是協調各衛星導航系統的兼容性和互通性。冉承其說，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，可以預見在未來某一天，“北斗”和其他系統都可以兼容，“北斗”的用戶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也會更舒暢”。
“中國的‘北斗’，世界的‘北斗’?！倍贰炎叱鰢T，正加速融入世界。”冉承其說。
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