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北斗要做“只有想不到”的北斗

发布日期:2020-06-24 信息来源:新华网

   北斗三号最后一颗组网卫星于23日成功发射,标志着我国北斗卫星导航系统即将实现全球组网。今后,在地球的任何一个地方,都能享受北斗卫星的导航、定位、授时服务。

  在全球四大卫星导航系统中,北斗开始最晚,同时也充分发挥了后发优势。未来北斗提供全球服务,必将加速在世界范围内的应用步伐。按照北斗系统首任总设计师孙家栋院士的话,“北斗的应用只受想象力的限制”。全球组网后的北斗系统,带来哪些新期待?新华网采访了相关专家和产业人士。

  全球组网助推北斗服务全世界

  北斗系统全球组网完成,“中国的北斗”正式走向“世界的北斗”,北斗将开启全球服务新时代。

  “北斗三号全球组网完成是北斗系统建设的里程碑,也是北斗系统进一步发展的重要起点。”中国卫星导航定位协会副秘书长王博表示,全球组网意味着北斗的应用将不再局限于国内,而是更加自信地走出国门,扩大应用。

  此前,由于北斗服务没有做到全球覆盖,一些在国内已经推广且效果良好的相关应用方案并没有在海外大规模推广。王博认为,随着北斗全球组网完成,有助于在一带一路沿线国家和地区更好地应用北斗、推广北斗,此举对北斗系统建设本身也起到促进作用。

  提供高精度及授时能力,北斗系统为什么能?实际上,这些能力建立在准确的时间基础之上。据悉,星载钟是北斗卫星的核心部件,关系到整个卫星系统导航定位的精度。比如,1米的定位精度需要星载钟的时间同步到3纳秒。而要确保星载原子钟时间的准确可靠,需要用时间稳定度、准确度更高的地面时间基准做校准。

  谁能为北斗做校准?国家时间频率计量中心办公室主任、中国计量科学研究院时间频率所所长房芳说,“北斗系统的地面时间基准,可以通过基准钟驾驭守时钟组产生。”她介绍,铯原子喷泉钟是用来复现“秒”定义的基准原子钟,其准确度可以达到上亿年不差1秒。实现全球组网后,这意味着北斗不仅有实力为世界各地提供精准的定位和授时服务,同时通过对全球重要站点超远距离的时间频率传递性能评估测试证明,在北斗二号系统有效覆盖范围内,北斗链路性能指标与GPS链路基本相当,具备了成为国际标准时间正式比对链路的能力。随着本次北斗三号系统全球组网的完成,必将能为世界各地提供性能更好的时间频率比对链路。

  北斗系统全球组网,其定位精度和广度获得提升,将推动北斗技术进一步民用化。高德地图定位研发负责人龙悔认为,未来“GPS+北斗”兼容的位置服务模式会成为行业标配,将在地理信息、交通、导航出行、大数据、车联网、物联网、车道级导航、高级辅助驾驶、自动驾驶等领域产生更多创新融合应用,特别是对自动驾驶、高精地图的发展有着重要意义。

  北斗应用服务渗透到国计民生

  提到北斗,普通人最常问的一个问题就是:什么时候能用上北斗? 事实上,北斗早就活跃在我们身边。

  疫情期间,北斗为武汉火神山医院、雷神山医院建设提供高精度测量。在近期备受瞩目的珠峰高程测量项目中,北斗系统首次被用于珠峰测高。今年全国两会期间,全国政协委员、中国北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风透露,在中国入网的智能手机中,70%以上提供了北斗服务……

  可以说,北斗是交通运输的大脑、防灾减灾的利器、工程建设的保障和万物互联的基础,它与产业广泛关联, 已渗透到国民经济诸多领域。

  作为北斗定位系统民用示范平台之一,全国道路货运车辆公共监管与服务平台(简称“货运平台”)目前入网车辆已超过650万辆,占全国重载货车的96%以上。北斗全球服务时代开启,也将提高货运平台的数据质量。货运平台依托北斗部标车机,针对超速、疲劳驾驶、异常停车等情形及时向司机或有关部门提醒、报警,促使道路运输的重特大事故发生率大幅降低,为公路货运交通安全保驾护航。

  北斗的一大特色是高精度服务。北斗的精度能够达到多少?去年12月召开的国新办发布会上,中国卫星导航系统管理办公室称,不同应用场景结合星基增强服务、精密单点定位服务等,北斗可为中国及周边地区提供动态分米级、静态厘米级的高精度定位服务,满足国土测绘、精准农业、自动驾驶等领域用户高精度服务需求。

  高精度对自动驾驶、高精地图的发展有着重要意义。高德地图正推动“高精地图+高精度定位”成为自动驾驶的基础设施。“迈向自动驾驶时代,处理海量数据的能力,不能单纯依靠‘传感器+控制系统’的解决方案,‘高精地图+高精度定位’的深度融合将扮演越来越重要的角色。”龙悔表示,基于北斗系统,高德地图与千寻位置在数据层、算法层等展开全方位深度合作。

  从千寻位置了解到,基于国家北斗地基增强系统“全国一张网”,千寻位置可提供全天候的厘米级定位服务,向无人驾驶物流车提供广泛覆盖、低成本、高可用的服务。

  定位和授时,所有导航系统都具备这两项基本功能。而北斗在此基础上,还有一个独门绝活:短报文通信功能。短报文服务并不是面向普通用户“聊天”使用的,它主要是在移动通信信号不能覆盖或通信基站遭受破坏的情况下,通过短报文进行紧急通讯。

  北斗短报文通讯服务已成熟应用于燃气管网日常运营管理中。从北斗精准服务网了解到,结合北斗短报文服务的燃气智能监控终端,针对地面通讯网络中断造成的“信息孤岛”,可对天然气场站及重点设备设施进行全面监控。当灾害发生时,智能监控终端将自行调整传输频率,每分钟向后台报送一次数据,传输数据在后台进行实时展示,便于管理者及时掌握现场情况并采取措施。

  与国外导航系统相比,北斗的另一大特色是包含很多遥感技术。“北斗是唯一的通、导、遥一体化的全球系统。”著名大地测量与卫星导航专家刘经南说。

  “只有充分开展通、导、遥一体化设计与应用,才能真正做大做强卫星应用产业。”北斗导航系统专家、航天宏图副总经理任凌介绍说,作为卫星应用服务提供商,航天宏图制定了北斗、遥感双引擎协同发展战略规划,打造“宏图位智通导遥一体化空间智能体系”。在北斗应用方面,航天宏图开展了一系列北斗特色应用项目。比如,与中科院合作,利用北斗全球短报文支持空间科学先导专项;实现北斗应急测绘与海上无人机的融合应用;开展北斗态势综合感知开发;将北斗应用于车辆派遣与管理等。

  北斗与“新基建”相互赋能

  当前,“新基建”迅速推进,结合人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术,一个全面智能化时代正加速到来。提供时间、位置信息的卫星导航技术、产品及服务成为智能化时代不可或缺的基础。

  北斗系统和“新基建”具有天然的渊源关系。北斗可以构建高精度、高可靠、高安全的新一代信息时空技术体系,大家耳熟能详的5G、物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等技术都离不开北斗。

  “北斗与‘新基建’,两者相互赋能、共同促进。”王博认为,作为国家空间基础设施的北斗系统对“新基建”中的主要方向均具有支撑作用。北斗系统提供的精准授时、定位导航、短报文通信等功能可以应用在对时间精度和位置精度有很高要求的5G基站建设、工业互联网连接、特高压授时授频、高铁和轨道交通位置服务、新能源汽车充电桩建设、人工智能和大数据的时空参考框架等。而在“新基建”主要领域的大规模应用,又促使着北斗系统建设的不断发展,提供更高的精度、更好的服务功能。

  刘经南曾向媒体表示,5G网络时代,让北斗系统更好的与人工智能、大数据、物联网等相结合,未来将是一个重点研究方向。

  《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2019)》预测,5G带来的移动物联网革命,将推动北斗及时空信息应用的泛在化,是继移动位置服务经济和共享经济之后,极有可能结合北斗应用形成商业新奇迹的重大机遇。

  高精准智能巡检机器人就是北斗与“新基建”结合的产物。据了解,通过北斗精准服务与5G、物联网、人工智能、大数据、多传感器融合技术等相互赋能,使得北斗高精准智能巡检机器人在油气场站可替代人工巡检。在光线不足、雨雾天气等不良条件下,机器人可以精准识别视野范围内的人、车等物体,对缓冲罐、储油罐等实现全天候巡逻布控,守护工业安全。

  慎终如始,北斗全球组网收官之战画上圆满句号,正在开启北斗“只有想不到”应用服务的新征程。北斗是中国的北斗,也是世界的北斗,北斗全球组网加快应用步伐,必将为服务全球用户做出更大贡献。

 

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