嘯峰
在2019年底舉行的北斗三號系統提供全球服務一周年新聞發布會上,中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其介紹,2018年12月27日,北斗三號系統開始提供全球服務,一年后,北斗三號系統在系統建設、應用推廣等方面取得重大突破,并亮出了一份漂亮的成績單。
北斗三號系統核心星座部署完成
中國北斗衛星導航系統(英文名稱:BeiDou Navigation Satellite System,簡稱BDS北斗系統)是中國自行研制的全球衛星導航系統,也是繼GPS、GLONASS之后的第三個成熟的衛星導航系統。北斗系統BDS和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO,是聯合國衛星導航委員會已認定的供應商。
北斗系統是中國著眼于國家安全和經濟社會發展需要,自主建設、獨立運行的衛星導航系統,是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。
隨著北斗系統建設和服務能力的發展,相關產品已廣泛應用于交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信時統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域,逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面,為全球經濟和社會發展注入新的活力。
衛星導航系統是全球性公共資源,多系統兼容與互操作已成為發展趨勢。中國始終秉持和踐行“中國的北斗,世界的北斗,一流的北斗”的發展理念,服務“一帶一路”建設發展,積極推進北斗系統國際合作。與其他衛星導航系統攜手,與各個國家、地區和國際組織一起,共同推動全球衛星導航事業發展,讓北斗系統更好地服務全球、造福人類。
20世紀后期,中國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路,逐步形成了三步走發展戰略:2000年年底,建成北斗一號系統,向中國提供服務。
2012年底,中國建成北斗二號系統,向亞太地區提供服務。2018年11月19日,中國建成由19顆北斗導航衛星組成的基本系統,并于當年年底提供全球服務。
2019年,通過實施7箭10星高密度發射,北斗三號所有24顆中圓地球軌道衛星完成組網,標志著北斗三號系統核心星座部署完成,北斗三號進入收官決勝的關鍵階段。
按照之前的計劃,2020年6月前,中國將再發射兩顆地球靜止軌道衛星,北斗三號系統將全面建成。日前,北斗衛星導航系統第41顆衛星(地球靜止軌道衛星)、第49顆衛星(傾斜地球同步軌道衛星)、第50顆衛星(中圓軌道衛星)和第51顆衛星(中圓軌道衛星)已完成在軌測試、入網評估等工作,于近日正式入網工作。
中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其表示,北斗三號全球核心星座部署完成;基本服務性能穩中有升;特色服務能力逐步形成。通過提升系統智能運維能力,北斗三號系統連續穩定運行,服務精度、可用性、連續性等各項性能指標均達到預期要求。水平和高程定位精度實測均優于5米。初步形成星基增強、精密定位、短報文通信、國際搜救服務能力、已提供地基增強完全服務能力,構成了集多種服務能力于一體的北斗特色應用服務體系。
冉承其介紹,2035年,將建成以北斗系統為核心,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系,進一步提升時空信息服務能力。
古有司南,今有北斗
人類一直在尋求導航的手段,最初人們只能通過目視或觀測自然現象來確定方位。中國最古老的指南針是司南,如今我們有了北斗衛星導航系統,不論是白天還是黑夜,不論在戈壁沙漠還是茫茫大海,北斗都會告訴我們在哪兒,并告訴我們回家的路。
北斗可以提供5大服務,既有國際通用服務,又有北斗特色設計,包括RNSS、SMS、SBAS、SAR、PPP,目前已提供RNSS服務、SMS服務。RNSS-衛星無線電導航服務是衛星導航系統可提供的基本服務,包括基本的定位、測速和授時服務。用戶接收RNSS信號,自主完成距離測量,并進行位置、速度等參數解算,以實現定位、測速和授時功能。四大全球系統及日本、印度等區域系統均可提供RNSS服務。目前,北斗可向全球用戶提供優于10米的定位服務,在亞太地區,由于可觀測到更多的北斗衛星,還可提供優于5米更高精度服務。
SMS短報文通信服務是北斗的獨家秘笈。從北斗一號,到北斗二號,再到北斗三號,北斗SMS功力不斷提升。北斗SMS服務,分為向亞太區域用戶提供的SMS和向全球用戶提供的SMS服務。區域SMS采用RDSS體制,用戶無法獨立完成距離解算,用戶要向GEO衛星發出定位請求和信息,衛星轉發至地面中心,地面中心完成用戶位置解算,并將位置和相關信息通過衛星回傳給用戶。這樣一來,北斗既能讓用戶“知道我在哪”,也能“知道你在哪”。
茫茫海域上,我國有4萬余艘漁船裝有北斗接收機,海上其他通信手段價格昂貴,北斗方便易用且價廉,漁民可方便地跟漁業管理部門進行通信,報告位置、漁情等信息,或和家人通信報平安,被漁民稱為海上“保護神”。現在,我國漁民祈求平安有了神器,一拜媽祖,二拜北斗。2008年汶川地震時,災區通信基站等基礎設施遭到嚴重破壞,北斗依靠獨門絕技,發出災區傳出的第一條信息,并在后續實施搜救中發揮重要作用。
但與RNSS服務不同的是,RDSS采用有源體制,用戶容量受限,所以,北斗三號相對于北斗二號區域SMS服務,容量進行了大幅擴展。再來看看北斗全球SMS服務,采用通信和導航相結合體制,通過MEO衛星實現全球覆蓋。相信,北斗SMS服務向全球擴展,必將為全球用戶帶來更多福祉。
SAR指國際搜救服務,是北斗按照國際海事組織搜救衛星系統標準建設,利用MEO衛星為全球用戶提供服務,北斗系統將有6顆衛星搭載搜救載荷,實現全球一重覆蓋。就是說,全球任何一個地點的用戶,都可以向至少一顆衛星的信標發出求助信號。目前,美、歐、俄都已經或即將提供中軌搜救服務,加入北斗后,四大系統可聯合為用戶提供更加可靠的搜救服務,這對于生命安全領域極為重要。一般來說,衛星搜救系統的定位精度為公里級,可加上咱們北斗/GNSS定位,搜救和定位功能結合,可將定位精度提升到米級,極大提高搜救精度和效率。此外,北斗系統專門設計反向鏈路,可向遇險人員發送反饋信息,告知其求救信息已被收到,可有效增強遇險人員的獲救信心。
SBAS是星基增強服務,是對于民航等生命安全高價值用戶,需要提供增強和完好性服務,一旦系統發生問題導致能力降級,在定位精度下降超過閾值時,系統應在一定時間內向用戶報警,確保用戶使用安全。北斗星基增強按照國際民航標準要求,可提供更高精度、更高完好性的導航服務。值得一提的是,美歐俄等系統的衛星導航系統和星基增強系統都是獨立建設,只有中國是基于北斗高軌衛星的資源優勢,一體提供SBAS服務,很好地實現了功能融合和集約高效。
PPP精密單點定位是北斗特色高精度服務。通常衛星導航系統能夠提供10米左右的定位精度,而PPP精度更高,可以提供靜態厘米級、動態分米級的高精度服務。相對于地基增強系統,星基高精度增強具備廣域覆蓋、精度均勻、所需地面站點較少的特點。目前,四大全球系統,只有我國北斗和歐洲伽利略系統可內嵌提供PPP服務。
多個方面獲得重大突破
冉承其表示,小到幾乎看不見,但支持北斗三號新信號的22納米工藝射頻基帶一體化導航定位芯片,體積更小、功耗更低、精度更高,已實現規模化應用。同時,新一代北斗高精度天線、板卡、寬帶射頻芯片等系列產品完成研發,性能指標持續提升,已具備大規模應用推廣條件。
北斗整個產業鏈全部打通,比如芯片、板卡、天線、終端、軟件和服務等,中國企業已經建立了自主的生態鏈。此外,國外主流廠商也紛紛推出北斗三號新信號的基礎產品。冉承其透露,在慶祝新中國成立七十周年閱兵儀式上,無論是裝備方隊、空中梯隊,還是徒步方隊,北斗高精度定位都得到廣泛應用。北斗導航產業如今已在汽車前裝、智能手機定位服務、高精度專業化應用、室內外定位聯合應用服務和國際市場開拓等五個方面獲得了重大突破。
如今,中國北斗系統提供了基本的定位、導航、授時服務和國內雙向短報文通信服務。2020年全球組網完畢后,將為全球用戶提供全球定位、導航、授時服務、區域短報文通信服務與全球短報文通信服務。此外,還將提供星基增強、精密單點定位和國際搜救等服務。
作為世界四大導航系統之一,北斗系統盡管起步晚,但是發展速度之快,令世界震驚,并具有越來越大的國際影響力。目前國產北斗基礎產品已出口120余個國家和地區,基于北斗的土地確權、精準農業、數字施工、智慧港口等,已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等得到成功應用。
日本經濟新聞社報道稱,中國正在利用“一帶一路”倡議來推廣北斗導航系統。在137個簽約國家中,100多個國家對北斗衛星的應用最為頻繁,其中,大部分在東南亞和非洲。超過30個中東、非洲和其他地區的國家使用中國的導航系統。若北斗衛星系統在這些國家建立行業標準,中國將在引進新技術和新產品方面具有優勢。
北斗產業最大的優勢是中國有世界上最大的衛星導航應用與服務市場,北斗產業在國內成功實現規模化應用和服務產業化,為北斗/GNSS產業的市場全球化奠定基礎并增強競爭力。
“后北斗時代”應用是重點
隨著5G商用時代的到來,北斗正在與新一代通信、區塊鏈、人工智能等新技術加速融合,北斗應用新模式、新業態、新經濟不斷涌現。截至2019年年底,中國衛星導航產業規模超過3500億元,其中與北斗相關的超過70%以上;累計申請7萬件,位居全球第一:北斗國家標準和專項標準陸續發布,應用產業保障環境逐步完善。
2020年1月10日,首屆北斗智造者大賽決賽在上海落下帷幕。在當天的決賽現場,中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其表示,北斗的好不好用取決于我們有沒有應用。
車、船、飛機為主要終端的智慧交通類和智慧城市管理,是北斗高精度定位技術最集中的應用領域。同時,智能可穿戴、智慧醫療、智能家居領域中,運營北斗高精度定位技術的新興業態也在不斷發展,持續提升各類智能硬件的精確感知和操控能力。
而中國的北斗系統也在這次武漢抗疫行動中建功。據媒體報道,在武漢的抗疫戰場上,現身了一個無人機戰疫平臺。它利用平臺高效協調無人機資源,對需要的區域進行噴藥消毒、巡檢喊話等防疫作業,憑借著高效的能力,從感染區域確認到消毒完成,不超過24小時。
隨著2020年北斗三號全球組網將全面完成并提供全球服務,在“后北斗時代”,中國將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。
北斗不僅是衛星導航系統,更是時空基礎設施。就像電網、鐵路、公路是過去工業時代的基礎設施,互聯網、計算網、時空網是今天數字化社會發展最重要的基礎設施。新的基礎設施帶來了巨大力量,給北斗開發和應用者帶來巨大機會,融合云計算、互聯網、大數據、AI等各種各樣新技術,創新性地解決今天數字化進程中的問題。