“應(yīng)用只受想象力限制” 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)全球

基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等信息基礎(chǔ)設(shè)施支撐，智慧港口建設(shè)正在穩(wěn)步推進。這是武漢花山港內(nèi)利用北斗定位的5G智能無人集裝箱轉(zhuǎn)運卡車。(資料圖片)

北斗組網(wǎng)，星耀全球。

7月29日，記者從中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室獲悉，北斗三號系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星，已完成在軌測試、入網(wǎng)評估等工作，于近日正式入網(wǎng)。

古有北斗七星辨明方向，今有北斗衛(wèi)星定位九州。這一由我國自主建設(shè)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，將為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有何本領(lǐng)，怎樣實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力？北斗衛(wèi)星全球組網(wǎng)，又將如何推動生產(chǎn)生活變革、賦能行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展？

身兼五大能力

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由我國自主建設(shè)運行的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施，也是我國迄今為止，規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣、服務(wù)性能要求最高的巨型復(fù)雜航天系統(tǒng)。

說起北斗，不少人的第一反應(yīng)就是“導(dǎo)航定位”。實時導(dǎo)航和快速定位是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最基本的功能，除此之外，北斗還具有精確授時、位置報告和短報文通信三大特色功能。

“北斗衛(wèi)星本身是我們國家的一個授時系統(tǒng)。”中國科學(xué)院國家授時中心副主任盧曉春說，北斗三號衛(wèi)星上的星載銣原子鐘的精度處于國際領(lǐng)先水平，可以達到每天100億分之5秒。目前，這一功能已廣泛應(yīng)用于通信、電力、金融等系統(tǒng)。

位置報告功能，與北斗“有源定位”的特性息息相關(guān)。有源定位是中國北斗的一大創(chuàng)舉，利用無線電測定技術(shù)，通過兩顆地球同步軌道衛(wèi)星聯(lián)手，不僅能回答用戶“我在哪”，還能告訴關(guān)注用戶行蹤的相關(guān)方“你在哪”，廣泛用于搜救、漁業(yè)等領(lǐng)域，是保障民生安全的“千里眼”。

短報文通信功能，是北斗系統(tǒng)的“獨門絕技”。導(dǎo)航衛(wèi)星和通信衛(wèi)星是兩種類型的衛(wèi)星，但北斗導(dǎo)航衛(wèi)星卻附加了通信功能。中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會副秘書長王博介紹稱，北斗用戶利用終端，不僅可以知道自己的位置，還可以通過短報文將自己的情況告訴他人。這個功能在沙漠、遠洋、深山、森林等沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)，或者是災(zāi)害發(fā)生、通信受阻時至關(guān)重要。

“汶川地震以后，所有地面通信設(shè)施已經(jīng)全中斷了。信息實際上就是靠北斗一號短報文短信息功能，雖然只有幾百個漢字的能力，但是當(dāng)時很起作用。”航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總設(shè)計師王平說。

在北斗三號系統(tǒng)中，短報文通信的能力顯著提升， 信息發(fā)送能力從最初一次120個漢字提升到1200個漢字， 廣泛用于遠洋漁業(yè)、搶險救災(zāi)、全球搜救等多個領(lǐng)域。據(jù)中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會會長于賢成介紹，目前全國7萬余艘漁船和執(zhí)法船安裝了北斗終端，累計救助1萬余人。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。值得一提的是，北斗空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，除了與美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同樣具有中圓地球軌道衛(wèi)星外，還具有地球靜止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，這兩類衛(wèi)星屬于高軌衛(wèi)星，衛(wèi)星越高，其抗遮擋能力越強，無論是在高樓林立的城市，還是在多有遮擋的山區(qū)，在其他衛(wèi)星系統(tǒng)不能定位的情況下，北斗依然能“堅守崗位”。尤其在低緯度地區(qū)，北斗性能更具優(yōu)勢。

惠及國內(nèi)服務(wù)全球

5月27日，中國2020珠峰高程測量登山隊成功登頂世界第一高峰珠穆朗瑪峰。

15年前，我國測量珠峰高程時，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)衛(wèi)星測量主要依賴美國的GPS系統(tǒng)。而此次測量，我國同時參考中國北斗、美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并且以北斗的數(shù)據(jù)為主。其中，由上海華測導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司研制的北斗高精度定位設(shè)備，在測量中發(fā)揮了重要作用。

華測導(dǎo)航總部位于上海市青浦區(qū)西虹橋北斗產(chǎn)業(yè)園，這里聚集了百余家與北斗產(chǎn)業(yè)相關(guān)的企業(yè)，北斗產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游已形成緊密聯(lián)系。

從應(yīng)用層面向上溯源，北斗產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侨绾蝿澐值哪兀?/p>

據(jù)了解，“北斗”產(chǎn)業(yè)鏈主要集中于北斗系統(tǒng)的用戶段，分為上游基礎(chǔ)元器件、中游終端、下游運營服務(wù)三大環(huán)節(jié)。其中，上游基礎(chǔ)元器件主要是芯片、板卡、天線等基礎(chǔ)元器件；中游終端主要是指能接收“北斗”信號的導(dǎo)航和定位裝置；下游運營服務(wù)主要是指為政企用戶、行業(yè)用戶、服務(wù)商和大眾消費者提供基于“北斗”的定位、導(dǎo)航、授時、短報文通信等各類基礎(chǔ)服務(wù)。

從為亞太區(qū)域提供服務(wù)到為全球提供服務(wù)，北斗實現(xiàn)全球組網(wǎng)，不僅意味著北斗服務(wù)范圍覆蓋面更廣，還會使全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤?，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品就多了一套支持系統(tǒng)，這些產(chǎn)品的使用體驗、穩(wěn)定性、可靠性都會隨之大幅提升，特別是芯片和終端產(chǎn)業(yè)。

北斗芯片的研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)正在逐步成熟。支持“北斗三號”系統(tǒng)信號的28納米芯片已在物聯(lián)網(wǎng)和消費電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，22納米雙頻定位芯片已具備市場化應(yīng)用條件，全頻一體化高精度芯片已投產(chǎn)，北斗芯片性能再上新臺階。截至2019年底，國產(chǎn)北斗導(dǎo)航型芯片模塊出貨量已超1億片，季度出貨量突破1000萬片，北斗導(dǎo)航型芯片、模塊、高精度板卡和天線已輸出到100余個國家和地區(qū)。

在終端產(chǎn)品方面，以智能手機為例，2019年，國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端產(chǎn)品總銷量突破4.6億臺，其中智能手機銷售量達到3.72億臺。截至2019年第三季度，在中國市場申請入網(wǎng)的手機有400余款具有定位功能，其中支持北斗定位的近300款。

北斗全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力，既惠及國內(nèi)，也服務(wù)全球。“2019年北斗海外應(yīng)用合作及貿(mào)易交往更加頻繁，國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120余個國家和地區(qū)，基于北斗的土地確權(quán)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧施工、智慧港口等，已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地得到成功應(yīng)用。”于賢成說。

航天科技集團五院航天恒星公司至今已研發(fā)出了千余種衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品，包括北斗導(dǎo)航手持機、北斗船載終端、北斗車載終端等。“2019年，我們的船載終端產(chǎn)品成功進入緬甸漁業(yè)市場，截止到目前共交付了1000余套船載終端產(chǎn)品，既為緬甸漁業(yè)監(jiān)管部門提供船舶定位監(jiān)管、禁漁禁航區(qū)管理等服務(wù)，也為漁民提供定位導(dǎo)航、漁獲上報、文本通信及報警救援等功能。”航天恒星有關(guān)負責(zé)人告訴記者。

北斗系統(tǒng)全面建成，將極大推動我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)新一輪發(fā)展?！?020中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》(以下簡稱《白皮書》)顯示，2019年，我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達到3450億元人民幣，較2018年增長14.4%，預(yù)計2020年產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值將超過4000億元。

應(yīng)用只受想象力限制

信號在天邊，應(yīng)用在身邊。

從衣、食、住、行到水、電、氣、熱，從農(nóng)林漁業(yè)到救災(zāi)減災(zāi)……北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與社會生活深度融入，滲透到經(jīng)濟社會發(fā)展的方方面面。

開車上路，走哪條路更順暢？公交出行，汽車還有多久到站？共享騎行，怎樣才能快速找到單車？無論你選擇什么交通方式，都離不開北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

交通運輸行業(yè)是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最大的用戶之一。北斗系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于重點運輸過程監(jiān)控、公路基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)控、港口高精度實時調(diào)度監(jiān)控等領(lǐng)域。據(jù)《白皮書》的數(shù)據(jù)，截至2019年底，國內(nèi)超過650萬輛運營車輛、4萬輛快遞和郵政車輛、36個城市的約8萬臺公交車、3200余座內(nèi)河導(dǎo)航設(shè)施、2900余座海上導(dǎo)航設(shè)施都已應(yīng)用北斗系統(tǒng)，建成了全球最大的營運車輛動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)。

“在哪里”和“什么時間”構(gòu)成了我們?nèi)粘９ぷ魃畹暮饬孔鴺?biāo)?？床灰娒恢臅r空信息，既是人們生活中不可或缺的重要保證，也是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

智能化港口建設(shè)，被視為提升港口核心競爭力的重要手段。此前，交通運輸部等九部門發(fā)布《關(guān)于建設(shè)世界一流港口的指導(dǎo)意見》，提出要建設(shè)基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等技術(shù)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，推動港區(qū)內(nèi)部集卡和特殊場景集疏運通道集卡自動駕駛示范。

在武漢花山港，一排排橋吊、船吊、軌道吊依次排開，一輛輛約15米長、最高載重75噸的“平板車”自主行駛，停車、裝箱、駛離、停車、卸箱等一系列操作完全自主完成。

這是利用北斗定位的5G智能無人集裝箱轉(zhuǎn)運卡車。相比于傳統(tǒng)集裝箱無人集卡依靠地上的“磁釘”定位移動，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可以提供更高精度的時空信息，通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，使車能夠感知200米以內(nèi)的各類物體，停車定位精度控制在5厘米內(nèi)。

精度控制在5厘米內(nèi)——這還不是北斗的“極限”。高精度服務(wù)是北斗的一大特色，傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)精度都是“米級”甚至“10米級”，更高精度的服務(wù)很少開放給民用市場。而北斗“全國一張網(wǎng)”，借助超過2000個地基增強站，北斗系統(tǒng)具備為用戶提供分米級、厘米級甚至是毫米級定位精度的能力。

當(dāng)農(nóng)業(yè)遇見北斗，播種更省力，出苗更省心，勞動生產(chǎn)效率大幅提升。在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特前旗大佘太鎮(zhèn)的農(nóng)田里，無人駕駛播種機正在從“稀罕物”變得日益“尋常”?；诒倍范ㄎ还δ?，播種機沿預(yù)設(shè)路線自行作業(yè)。有了這種精準(zhǔn)科學(xué)的方法，每千米播種偏差不超過2厘米，每畝地出苗率能提高10%。

據(jù)統(tǒng)計，基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)已有超過2萬臺套，節(jié)約50%的用工成本；基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管平臺和物聯(lián)網(wǎng)平臺為10萬余臺套農(nóng)機設(shè)備提供服務(wù)，極大提高了作業(yè)管理效率。

當(dāng)災(zāi)害預(yù)警遇見北斗，人身更安全，財產(chǎn)有保障。前不久，在湖南省石門縣雷家山，多虧了“北斗衛(wèi)星高精度地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”及時發(fā)出預(yù)警，位于滑坡危險區(qū)的村民及時轉(zhuǎn)移，無一傷亡。通過對山體、水庫、河流的形變、位移等進行24小時實時監(jiān)測，北斗對可能發(fā)生的滑坡、沉降、裂縫、水庫遇險、河流水位暴漲等險情進行預(yù)警，守護生命、減小損失。

特殊戰(zhàn)場上，北斗同樣快速響應(yīng)、盡銳出戰(zhàn)。2020年初，一場抗擊新冠肺炎疫情的阻擊戰(zhàn)在神州大地打響，火神山、雷神山醫(yī)院平地而起，為復(fù)雜地形地貌實現(xiàn)高精度定位、精確標(biāo)繪的，正是北斗；面向全國的“千尋位置”網(wǎng)上無人機平臺，可以實現(xiàn)無人機精準(zhǔn)噴灑等防疫作業(yè)，為其提供高精度數(shù)據(jù)的，也是北斗；物資運輸車輛實時監(jiān)管調(diào)控，智能機器人將各地送達的醫(yī)療物資快速送往醫(yī)院隔離區(qū)，背后的支持系統(tǒng)，還是北斗……

北斗系統(tǒng)與新一代5G移動通信、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)碰撞融合，構(gòu)建以北斗時空信息為主要內(nèi)容的新興產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，推動生產(chǎn)生活方式變革和商業(yè)模式不斷創(chuàng)新，將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

未來，北斗擁有無限可能。正如首任北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計師孫家棟院士曾說的那樣，“北斗的應(yīng)用只受人類想象力的限制”。(本報記者 柴雅欣 付筱菁)