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星河漫漫 北斗璀璨
作者:胡军
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    ■本报记者 胡军
  互联网普及时代,人们的生活与消费越来越离不开定位:出门需要导航,打车需要定位,通过定位寻找餐厅、加油站、酒店、银行网点等等与生活息息相关的消费场所……而这一切,都依赖运行于天空之中的卫星源源不断地给地面提供精准的定位信号。
  “北斗是定位系统,但作用肯定不仅仅是定位。”对于北斗三号正式向全球开放服务的作用,深耕北斗系统民用服务多年的重庆瀚中科技有限公司董事长刘鸿的定位非常坚定,“现在,‘发个定位’已经成为朋友之间约会的重点关键词,今后,以精准定位为基础的服务将有可能对正在进行的消费升级产生深远的影响。”
北斗系统迈入全球时代
  2018年12月27日,在国务院新闻办公室新闻发布厅召开的北斗三号基本系统建成及提供全球服务情况发布会上,中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其宣布,北斗三号基本系统完成建设,于当天开始提供全球服务。这标志着北斗系统服务范围由区域扩展为全球,北斗系统正式迈入全球时代。
  北斗系统是我国自主建设、独立运行,与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统,可在全球范围,全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。自上世纪90年代开始,北斗系统启动研制,按“三步走”发展战略,先有源后无源,先区域后全球,先后建成北斗一号、北斗二号、北斗三号系统,走出了一条中国特色的卫星导航系统建设道路。
  截至2018年12月,北斗系统在轨工作卫星共33颗,包含15颗北斗二号卫星和18颗北斗三号卫星。2019至2020年,还将发射11颗北斗三号卫星和1颗北斗二号卫星,在巩固亚太区域服务的同时,还将进一步提升全球服务性能。根据计划,我国将于2020年全面完成北斗三号全球组网建设,2035年将建成以北斗系统为核心的,更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时(PNT)体系。
  北斗导航系统发布的《北斗卫星导航系统应用案例(2018年12月)》显示,截至2018年11月,北斗导航芯片、模块、天线等核心产品性价比与国际主流产品相当,导航型芯片(模块)总销售量突破7000万片,高精度板卡和天线产品分别占国内 30%和 90%的市场份额。北斗基础产品已输出到 90余个国家和地区,包括 30余个“一带一路”国家和地区。“这是一个令人振奋的好消息,北斗三号提供更高精度的定位服务,不仅仅是物流快递能更精准一些,导航服务更精准一些,而是会带动很多产业的升级,尤其是消费领域的产品和服务升级。”对于北斗三号可能引发的消费升级,刘鸿表示极度看好,“最为直观的是出行服务和智能服务机器人、儿童安全手表、老人安全手环等产品的升级。”
米级定位步入寻常百姓家
  据了解,目前全球正式或部分投入使用的全球卫星导航系统总共有四个:美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的伽利略系统(部分使用)和中国的北斗。其中,中国的北斗系统起步最晚,2000年开始建设,前后共经历了18年。美国的GPS系统于1978年发射了第一颗卫星,现有卫星30颗,分为军用和民用两种定位模式,其中民用方式向全球开放。目前,GPS开放的无干扰民用信号精度为10米。俄罗斯的GLONASS系统自1978年开始研制,1982年10月开始发射导航卫星。1982年至1987年间,共发射了27颗GLONASS试验卫星,于1996年初投入运行使用,目前定位精度相对于GPS差距还很大。而北斗三号提供的精度是亚太以外地区的民用信号精度为10米,亚太地区为5米,而真正可以达到的精度为0.5米,未来将达到更高的精度。也就是说,随着北斗三号正式全球化应用,米级定位服务将进入普通消费者的日常生活。
  “听说北斗定位在国内的民用信号精度最高可以达到0.5米,比现在GPS提供的10米级高得太多了,现在孩子戴的定位手表,动不动就显示误差40米、50米的,在大城市,这个误差太大了,找个人跟大海捞针也差不了多少,很多时候非常急人,尤其是和孩子走散的时候。”对于北斗三号的高精度定位,北京消费者禹女士的期待与绝大多数消费者一样,十分具体和热烈,“当然,这只是一个方面,相信更准确的定位对很多方面都会有更震憾的影响。”
  目前,地理信息、卫星定位已经成为现代社会各个层面的底层应用。由普通消费终端设备直接接收到卫星原始信号,通常定位的精度只有5米至10米。而结合地面基准服务系统提供的差分改正服务则更为精准。浙江省2018年完成部署的卫星导航定位基准服务系统由86座地面站组成,全部兼容北斗卫星信号,可为用户免费提供实时亚米级甚至厘米级、事后毫米级定位服务。
  日前,陕西省西安市机动车停放服务中心信息服务部部长张小勇在接受采访时表示:“北斗导航系统的精确度很高,能够精确到厘米,在停车站点使用北斗卫星定位停车诱导系统通过给车辆安装电子标签,能够详细了解车辆行驶轨迹,通过停车中心的APP能够将最近的车位显示出来,并且能够具体到某个站点的泊位号,实现精确引导停车。”
北斗不仅仅是位置服务
  据了解,目前,浙江等渔业发达的省份,已经在岸上建设基于北斗二代的渔业信息服务基础设施,通过卫星给渔船发送实时的天气、海浪、赤潮、鱼汛消息,甚至还有当日渔市价格,帮助渔民决定捕捞哪种鱼,渔民在海上就可以把渔获信息传到岸上,提前联系好卖家。
  “这只是在渔业方面的一个简单应用,北斗系统以后结合区块链技术、地理标志农产品认定等等,可以为消费者提供精准的优质农产品服务保障,消费者甚至可以对农产品的生长环境、生长周期、采摘时机、生产加工、运输存储等进行全周期的监督。”致力于地理标志农产品与区域链技术结合的北京重度科技有限公司技术负责人贺玉佩,对北斗应用可能对消费升级产生的影响有着深刻的见解,“定位是北斗的基础功能体现,但应用到具体的消费环境中,则可以产生无限的裂变。”
  目前,北斗系统应用最为成熟的当属基于北斗卫星导航技术的智慧交通建设,成为解决交通安全、交通堵塞及环境污染等交通领域三大难题的重要手段之一。“像无人驾驶、无人货柜、无人超市等等,有了高精度的北斗系统,就完全有可能改变目前的消费生态,为消费者的日常生活提供前所未有的便利。”对于北斗系统提供的米级甚至厘米级信号,北京消费者陈先生的期待非常有代表性,“高精度定位的应用,可能会是全面的,精度改变不仅仅是效率,还有品质。而且,这可能只是刚刚开始。”
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北斗系统简介
  与GPS的研发初衷类似,北斗系统于1994年开始作为防空系统使用,目的是提升中国的太空计划。
  2000年-2003年,我国形成了基于两颗同步卫星定位的 “北斗一代”系统,覆盖我国周边;2012年,北斗二号系统建成,向亚太地区提供服务。我国导航产业呈现持续高速增长态势。但是,在定位导航产业链中,具有核心价值的上游芯片开发和OEM开发板等基础终端设备产业全部被美国厂商垄断。由于我国北斗导航系统的研究经费90%用于卫星研发和发射,只有10%用于导航芯片的研发,加上相关企业在导航芯片领域本就缺乏经验,最终导致北斗二代也只是一个拥有“中国壳”而没有“中国芯”的导航系统。
  为了摆脱受制于人的被动局面,有效荷载全部实现国产化势在必行。为实现这一目标,航天研究院以全国联动的方式组建了由20多家科研院所和高校组成的研发队伍,经过3年的努力,最终北斗三号有效荷载部件全部实现国产化。如今,北斗三号装备的新一代高精度星载铷原子钟,稳定度与GPS系统水平相当,跻身国际顶尖行列;梦芯公司发布的20纳米北斗芯片,占据行业制高点;武汉大学的卫星定位技术,把北斗实时定位带入“厘米时代”…… 至此,北斗系统终于有了“中国芯”。
  官方数据显示,北斗系统全球定位精度达到水平10米,高程10米的精度。系统的置信度超过95%,而且测速精度达到了每秒0.2米。在亚太地区,北斗定位系统的精度则提升到5米。
  北斗系统不仅为我国关键基础设施提供导航和定位服务,还被用于全球搜索和救援、服务于中国的民用航空和海事需求,且越来越多地被运用于电信和大众消费应用,如地图服务、汽车和智能手机等等领域。
  比起其他三大定位系统,北斗有一项自己的特色——短报文功能。北斗的短报文功能在国防、民生和应急救援等领域,都具有很强的应用价值。(胡军)

  

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