农民种田都用上了北斗!消费领域规模化应用即将到来

经济日报   2018-06-26 17:21:07
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  今年,北斗三号导航卫星迎来18颗卫星发射任务,进入全球组网新阶段。随着产业不断发展,目前北斗已具备在全国范围内提供高精度定位基本服务能力,在大众消费领域规模化应用,以融合为特征的“北斗+互联网+其他行业”的新模式正在构建,将推动人们生产生活方式的变革。

  ↑2月12日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭(及远征一号上面级),成功发射第五、六颗北斗三号全球组网卫星。梁珂岩摄(新华社发)

  今年是北斗全球卫星导航系统的密集组网年,预计到2018年底,将发射18颗北斗三号卫星,覆盖“一带一路”沿线国家。与天上星罗棋布的“北斗”相对应的是地面的应用问题。据中国卫星导航系统管理办公室公布的最新消息显示,目前,中国北斗已具备在全国范围内提供高精度定位的基本服务能力,在国家安全和重点领域标配化使用,在大众消费领域规模化应用,正在催生“北斗+”融合应用新模式。

  天地一体高精定位

  北斗地基增强系统可在全国范围内提供实时米级、亚米级精准定位服务

  

  作为国家重大空间信息基础设施,北斗的高精度定位究竟有多高?与其它的卫星导航定位系统相比,北斗的优势在哪里?这些问题一直备受人们的关注。

  中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其介绍,当前,我国北斗三号尚处于在轨测试阶段,能够提供导航服务的仍然只有北斗二号系统。在目前北斗二号系统服务区域内,北斗的全天可视星数超过GPS,在星座分布上大部分区域也优于GPS,但考虑到原子钟精度差异和中高纬度星座分布等问题,说北斗与GPS不相上下还是相对客观的,也是符合实际测量结果的。“随着北斗全球组网建设的顺利进行,北斗卫星数正稳定增加,而且最关键的原子钟问题在北斗三号上也得到解决,到北斗三号正式提供服务的时候,相信北斗的优势将会进一步显现。”冉承其说。

  目前,北斗二号系统的标准服务精度在6米至10米之间,要想获得更高精度的服务则需要北斗增强系统来助力完成。北斗增强系统其实就是编织天地两张北斗“网”:天上的“网”,即逐渐覆盖全球的北斗卫星网络;而地上的“网”,即一张可以实现厘米级、毫米级定位精度的地基增强网。

  国家北斗地基增强系统总设计师、中国兵器工业集团首席科学家蔡毅告诉经济日报记者,导航卫星信号受设备、电离层等干扰时会产生误差,难以满足高精度位置服务需求,这就需要北斗地基增强系统配合。由地面基准站接收北斗卫星信号,传输至数据处理系统,消除卫星轨道误差、钟差、电离层折射等影响后,产生修正信号,通过卫星、数字广播、移动通信等方式实时播发。

  我国于2014年9月份正式启动研制建设北斗地基增强系统。截至目前,已初步建成由超过2200个增强站组成的北斗地基增强“全国一张网”。来自中国卫星导航系统管理办公室的数据显示,这张网可在全国范围内提供实时米级、亚米级精准定位服务,在中东部17个省市提供实时厘米级和后处理毫米级高精度服务。

  通过更加智能的算法与服务平台,利用星基地基融合互补、大数据、云端一体、多传感组合等方法,这种定位精度不但可以满足用户一般生活场景的需要,未来还能在自动驾驶、无人机等应用场景中发挥重要作用。

  大众应用触手可及

  在日常生活中,北斗与其他科技深度融合,扩大垂直行业应用业务

  

  浙江省台州市天台县平桥镇百亩塘村种粮大户杨国梁今年继续扩大了种植面积,水稻种植面积超过1700亩。与往年相比,有两件事让他省心了:一是承包田地的面积测量,二是插秧面积的测量。因为,他在插秧机顶部安装了北斗卫星导航系统的一个终端设备,这样,插秧机不管走到哪里,都有行动轨迹,“北斗”能即时而准确地计算出面积。

  也许有人会问,连农民种田都用上了北斗,为何我们在使用手机等日常生活场景中却感受不到它的存在呢?实际上,手机的信号获取主要取决于手机处理器(SOC)中集成的定位芯片,目前大多SOC都能同时支持GPS、北斗和GLONASS这3种信号。在用户手机需要定位时,系统会自动搜索导航卫星,选取信号较好的卫星定位。中国科学院官方科普平台曾经做过一个手机测试,在户外开阔处打开手机的“位置服务”功能,同时用第三方软件测试,结果是10颗GPS、10颗GLONASS、10颗北斗卫星都参与了定位。

  与GPS芯片相比,北斗芯片价格偏高,在推广过程中一直被视为“痛点”。冉承其说,如今北斗芯片工艺已跨入28纳米新时代,最低单片价格不到6元,总体性能达到甚至优于国际同类产品。在北斗芯片价格已经与国际水平相当的情况下,手机定位多了北斗,就相当于为用户提供了更好的位置服务保障。

  “近年来,基于北斗系统的高精度服务日益兴起,而要让普通公众真正用上北斗,并感受到北斗的存在,只有与其他科技深度融合,扩大垂直行业应用业务。一个最直接的方式,就是与手机融合,未来逐步和5G融合。”冉承其表示。

  目前,由中国兵器集团和阿里巴巴合资组建的千寻位置网络有限公司已经可以做到将高精度定位正式服务于手机终端。手机终端只要接入其提供的高精度定位解决方案,在开阔地带的定位精度可达1米,平均定位精度提升到3至5米,初始定位时间缩短到3秒。而一般手机接入GPS定位,定位精度十几米、几十米不等,初始定位时间则需要30秒左右。

  值得一提的是,即使在卫星信号观测环境较差甚至短时间完全遮挡的情况下,手机终端通过高精度定位解决方案中的增强定位服务,仍然可以稳定输出高精度的定位结果,解决了手机用户在高架桥、隧道、车库等情况下无法定位的问题。

  融合发展变道超车

  发展北斗产业需要创新和超前布局,从系统建设转为应用服务推广

  

  卫星导航定位系统实际上就是提供给人们时间和空间这两个最基础的参数,它基本与人类的所有活动密切相关。也就是说,北斗具有广泛的产业关联度,是改造传统产业的利器。

  以自动驾驶为例,以前自动驾驶技术主要依靠雷达、热像仪、高精度陀螺、大容量高速计算机等技术集成设备,耗费数百万元,还难以为大众所用。通过北斗高精度位置服务与高精度电子地图,辅以其他传感器,则可以制定驾驶方案,自动完成避让。通过这种创新,北斗悄无声息地实现了交通领域的变革,甚至将改变人们的生活方式。

  中国卫星导航定位协会首席专家、环球新时空信息技术研究院院长曹冲告诉记者,2016年到2020年是全球导航卫星系统定位的产业转折点,北斗产业的“第一要务”是从系统建设转为应用服务推广。发展北斗产业需要创新和超前布局,顺应技术与产业发展变革,逐步与通信技术融合。

  中国卫星导航定位协会副秘书长王博认为,我国有足够大的市场使得北斗系统能够和更多的产业结合在一起。从技术层面来说,这已经不是问题,关键是创新性思考,思考我们的芯片和终端能够用在其他哪些行业里,这就是所谓的应用。

  在过去5年,北斗技术不断同互联网、大数据等新技术、新经济结合,这给了北斗系统“变道超车”,超越GPS等世界其它导航系统的机会。

  当下,以融合为特征的“北斗+互联网+其他行业”的新模式,正在构建以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链,并成为北斗产业快速发展的新引擎和助推器,推动着生产生活方式变革和商业模式的不断创新。

编辑:邓晓琦  
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