北斗應(yīng)用如何打通“最后一公里”

　　這幾天，一條重達(dá)千斤的野生鰉魚被黑龍江省撫遠(yuǎn)市漁民捕獲的新聞，傳到了黑龍江省委書記張慶偉的耳朵里，他隨即讓省里給市里打電話，表達(dá)了兩層意思：一、“別誤把魚吃了”；二、“找個辦法保護(hù)起來”。

　　當(dāng)時就有人提議：這種罕見的鰉魚很難家養(yǎng)，不如放生大江，同時將北斗芯片植入其體內(nèi)，如此，漁業(yè)人員可實(shí)時跟蹤其定位，了解并進(jìn)一步保護(hù)魚的活動情況，而漁民再遇到這條魚時，也可作出判斷，自行繞開，不再捕撈。

　　5月23日，在黑龍江省哈爾濱市舉行的第九屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會開幕式上，張慶偉講了這個故事。這位曾經(jīng)的“航天少帥”以此為例說明“北斗應(yīng)用前景之大”：眼下當(dāng)?shù)啬酥寥珖际种匾暤纳鷳B(tài)保護(hù)領(lǐng)域，就是北斗和衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的“天然育場”和“試驗(yàn)田”。

　　正如衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域那句廣為流傳的話：北斗的應(yīng)用，只受想象力限制。

　　來自中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室的最新消息顯示，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前已發(fā)射8顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星，建成最簡系統(tǒng)，今年年底前還將發(fā)射11顆衛(wèi)星，建成基本系統(tǒng)。作為備受關(guān)注的國家重大空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，北斗究竟怎么用？如何用得起來？這個“最后一公里”的應(yīng)用難題在年會上再次引發(fā)熱議。

　　說好的北斗導(dǎo)航 為何大眾難以直觀感受到？

　　年會上，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其“曬”出了北斗大眾應(yīng)用的最新進(jìn)展：經(jīng)過在軌測試，已建成最簡系統(tǒng)的8顆北斗全球組網(wǎng)衛(wèi)星，北斗用戶發(fā)射功率降低至1/10，支持手機(jī)應(yīng)用。此前，他也多次提到，世界主流手機(jī)芯片大都支持北斗，北斗正成為國內(nèi)銷售的智能手機(jī)的標(biāo)配。

　　在冉承其看來，近年來基于北斗系統(tǒng)的高精度服務(wù)日益興起，而要讓普通公眾真正用上北斗，并感受到北斗的存在，只有與其他科技深度融合，擴(kuò)大垂直行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)。一個最直接的方式，就是和手機(jī)融合，和4G乃至和未來的5G融合。

　　當(dāng)前，我國北斗三號尚處于在軌測試階段，能夠提供導(dǎo)航服務(wù)的還只有北斗二號系統(tǒng)。按照冉承其的說法，北斗二號系統(tǒng)建成并投入運(yùn)行至今已5年半，從未發(fā)生服務(wù)中斷，定位精度由10米提升至6米。

　　不過仍有一種疑問時而傳出：北斗二號提供服務(wù)那么久了，為何我們的手機(jī)里還沒有用上北斗——說好的北斗導(dǎo)航，為何大眾難以直觀地感受到？

　　早在兩年前，工業(yè)和信息化部電信研究院發(fā)起的移動智能終端技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對外發(fā)布《移動智能終端北斗定位白皮書（2016）》，其中就提到，截至2016年8月31日，在中國申請進(jìn)網(wǎng)的3572款手機(jī)終端中，支持定位功能的2891款，占比為81%；支持北斗定位功能的759款，占比為21%。

　　換言之，每10個中國人里，就可能有兩個人使用了裝載北斗芯片的手機(jī)。當(dāng)然，按照專家的說法，目前手機(jī)定位采用的幾乎都是多模式的衛(wèi)星定位模式——不僅有中國的北斗，還有美國的GPS，甚至有俄羅斯的GLONASS等導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)手機(jī)需要定位時，系統(tǒng)會自動搜索導(dǎo)航衛(wèi)星，選取信號較好的衛(wèi)星進(jìn)行定位——這個過程，則“隱匿”于底層運(yùn)行，普通用戶感受不到。

　　此前，相比GPS芯片，北斗芯片價格偏高，在推廣過程中一直被視為痛點(diǎn)。冉承其說，如今北斗芯片工藝已跨入28納米新時代，最低單片價格不到6元，總體性能達(dá)到甚至優(yōu)于國際同類產(chǎn)品。截至2017年4月底，北斗導(dǎo)航型芯片模塊銷量已突破6500萬片，高精度板卡和天線銷量已占據(jù)國內(nèi)30%和90%的市場份額。

　　年會上，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室對外發(fā)起北斗全球用戶體驗(yàn)評價計劃。冉承其說，此舉就是踐行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程首任總設(shè)計師孫家棟院士“天上好用，地上用好”的理念，突出用戶體驗(yàn)，讓北斗真正用起來，用得好。

　　當(dāng)北斗遇上5G 有望開啟地下室定位時代？

　　目前，北斗已在4G手機(jī)中得以應(yīng)用。據(jù)冉承其透露，隨著5G的建設(shè)，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室還將通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的制定，讓北斗成為5G通信的時空標(biāo)簽。

　　這并不遙遠(yuǎn)。從2017年開始，國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP就已經(jīng)開始大規(guī)模制定5G標(biāo)準(zhǔn)，全球多個大公司提交了高精度室內(nèi)定位的立項(xiàng)申請，計劃在5G第二版本標(biāo)準(zhǔn)中加入高精度定位標(biāo)準(zhǔn)。

　　此次年會上，工業(yè)和信息化部電信研究院泰爾終端實(shí)驗(yàn)室天線與定位部副主任安旭東作特邀報告時就專門提到這一話題。他說，移動通信每隔10年就會出現(xiàn)新一代技術(shù)，新技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了頻譜效率和容量的成倍提升，目前5G即第五代通信移動技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入技術(shù)方案驗(yàn)證和標(biāo)準(zhǔn)研制的關(guān)鍵階段，未來有望極大推動物聯(lián)網(wǎng)、室內(nèi)定位等技術(shù)的發(fā)展，并為實(shí)現(xiàn)高精度定位提供基礎(chǔ)。

　　要想真正實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，需要幾米甚至1米以下的定位精度，還要能夠分辨樓層。而眼下，傳統(tǒng)定位技術(shù)還無法用于室內(nèi)定位。安旭東告訴記者，一方面，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在室內(nèi)搜不到足夠衛(wèi)星的情況下，難以工作，其定位精度僅在10～100米之間；另一方面，傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)定位技術(shù)雖然信號可以覆蓋到室內(nèi)，但其精度從幾十米到幾百米不等，也無法滿足需求。

　　安旭東說，即將到來的5G時代，具有大帶寬優(yōu)勢，有利于參數(shù)估計，可為高精度距離測量提供支持，5G也將實(shí)現(xiàn)密集組網(wǎng)，基站密度顯著提高，用戶信號可被多個基站同時接收到，而這將有利于多基站協(xié)作實(shí)現(xiàn)高精度定位。

　　他告訴記者，5G時代的窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)定位應(yīng)用，相比傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)技術(shù)，可提升20dB的信號效果，“覆蓋能力大大提升，在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達(dá)的地方也能覆蓋到，利用這一優(yōu)勢，可以進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航定位服務(wù)?！?/p>

　　在這樣的技術(shù)時代，“不管是在商場、體育館、醫(yī)院、車站等室內(nèi)導(dǎo)航與定位服務(wù)，還是手機(jī)購物、個性化廣告等商品引導(dǎo)，或是自然災(zāi)害救援、涉險人員定位等應(yīng)急與人員定位，都有望成為現(xiàn)實(shí)。”安旭東說。

　　中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會首席專家、環(huán)球新時空信息技術(shù)研究院院長曹沖在年會期間也提到，當(dāng)前全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)面向未來的一個主要任務(wù)，就是開啟高精度大眾化應(yīng)用室內(nèi)外融合的“大門”。

　　他告訴記者，2016年到2020年是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，包括中國北斗在內(nèi)的全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)均投入了服務(wù)，可用衛(wèi)星數(shù)量超百顆，彼此之間兼容互操作成為現(xiàn)實(shí)，多系統(tǒng)兼容成標(biāo)配化，產(chǎn)業(yè)的“第一要務(wù)”從系統(tǒng)建設(shè)轉(zhuǎn)為應(yīng)用服務(wù)推廣。這其中一個需要布局的，就是順應(yīng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革，逐步與通信技術(shù)融合。

　　僅靠天上數(shù)顆北斗星不夠 還要地上建一張地基網(wǎng)？

　　當(dāng)然，不管是和手機(jī)融合，還是和4G、5G融合，這一切的前提都是包括北斗衛(wèi)星、北斗增強(qiáng)系統(tǒng)在內(nèi)的國家重大空間信息基礎(chǔ)設(shè)施本身的技術(shù)“過硬”。沒有這些，一切都將是空中樓閣。

　　冉承其告訴記者，為解決高精度服務(wù)的“最后一公里”問題，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室正在培育精準(zhǔn)時空信息生態(tài)環(huán)境，降低使用門檻，將北斗系統(tǒng)提供的時空信息變成大眾觸手可及的公共服務(wù)。

　　具體來說，我國正在編織天地兩張北斗“網(wǎng)”：天上的“網(wǎng)”，即逐漸覆蓋全球的北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，已為人所熟知；另一張是地上的“網(wǎng)”，即一張可以實(shí)現(xiàn)厘米級、毫米級定位精度的地基增強(qiáng)網(wǎng)。

　　國家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)總設(shè)計師、中國兵器工業(yè)集團(tuán)首席科學(xué)家蔡毅告訴記者，導(dǎo)航衛(wèi)星信號受設(shè)備、電離層等干擾時會產(chǎn)生誤差，難以滿足高精度位置服務(wù)需求，這就需要北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)配合——

　　由地面基準(zhǔn)站接收北斗衛(wèi)星信號，傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，消除衛(wèi)星軌道誤差、鐘差、電離層折射等影響后，產(chǎn)生修正信號，通過衛(wèi)星、數(shù)字廣播、移動通信等方式實(shí)時播發(fā)——普通用戶收到的，也正是這些信號。

　　我國已于2014年9月正式啟動研制建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)第一階段研制建設(shè)已通過國家驗(yàn)收，初步建成自主可控的北斗地基增強(qiáng)“全國一張網(wǎng)”。來自中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室的數(shù)據(jù)顯示，這張網(wǎng)可在全國范圍內(nèi)提供實(shí)時米級、亞米級精準(zhǔn)定位服務(wù)，可在17個省市提供實(shí)時服務(wù)。

　　蔡毅以自動駕駛為例，以前這種技術(shù)主要依靠雷達(dá)、熱像儀、高精度陀螺、大容量高速計算機(jī)等技術(shù)集成設(shè)備，耗費(fèi)數(shù)百萬元，還難以為大眾所用。如今則可以通過北斗高精度位置服務(wù)與高精度電子地圖，輔以其他傳感器，制定駕駛方案，自動完成避讓。

　　“北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)成了實(shí)現(xiàn)自動駕駛的低成本技術(shù)手段?！辈桃阏f，北斗“悄無聲息”就這樣地實(shí)現(xiàn)了交通領(lǐng)域的一次變革，甚至將改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

【糾錯】

責(zé)任編輯： 卓越