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北斗系统将覆盖“天上好用”“地上用好”

北斗卫星导航系统(简称北斗系统)是我们国家除了高铁、核电以外的第3张名片。北斗卫星导航产业是未来物联网、智慧交通、智慧城市的基础,随着万物互联时代的到来,卫星导航定位服务将通过智能手机、自动驾驶、可穿戴设备等走进我们的生活,可以说无时不在、无处不在。8月17日,南山博士论坛在南山图书馆如期举行,论坛邀请了北京理工大学副教授、博士生导师、中国卫星导航定位协会副秘书长王博详细讲解北斗系统的建设与应用,探讨北斗产业的未来发展格局。


北斗系统是全世界四大卫星导航系统之一

“北斗系统是我国自主可控的时空基准。时空基准是一个什么概念呢?时代表的是时间,空代表的是空间也就是位置,卫星导航系统是目前成本较低廉而且效率较高的,能够给我们所有的民众提供较为精准的时间信息和空间信息的一套系统。”王博表示,利用卫星导航系统可以定位,知道位置信息。

王博介绍,北斗卫星导航系统从1994年开始立项建设,当时被称为北斗一号系统,也就是所谓的北斗试验系统。主要是来完成北斗系统的试验,包括卫星设计、制造到火箭的发射及地面运控等,它是非常成功的卫星导航系统,其中,北斗短报文是它最大的特色,这个特色一直到现在,我们的北斗系统仍在使用。北斗二号系统是和GPS系统这种导航的方式完全一样的被动式的导航系统,人人都可以使用。北斗三号系统于 2018 年 12 月 27 日建设完成,基本系统能够覆盖全球,预计在2020年北斗的完整系统将会覆盖全球。北斗三号系统的一大特色是长报文,在亚太地区可以传输1000个汉字,这个功能可以在很多应急救灾的场合大显身手。第二个特色是高轨卫星,它使得北斗系统的定位精度远远好于GPS。还有一个特色是应用非常广。

王博认为,随着5G技术不断的发展,北斗和物联网一定会迎来蓬勃发展的时期。因为万物互联时代,有很多低功耗物联网的传感器用到5G技术,而这些低功耗物联网的传感器都需要知道自己的时间和位置信息,才能够把它所感知到属性的信息传输给决策和处理系统。

王博表示,目前世界上一共有四大卫星导航系统,美国的 GPS 系统、俄罗斯的GLONASS 系统、欧盟的 Galileo 系统和我们的北斗系统。在全球仅有的四大卫星定位系统中,中国北斗卫星导航系统占据一席,并且有着非常重要的地位。为什么我们国家要建立自己的卫星导航系统呢?因为全球式卫星导航系统的频率资源和轨道资源非常有限,如果我们不占据有限的频率资源和轨道资源,今后就再没有办法再建设我们自己的全球卫星导航系统,很多产业就会被其他国家“卡脖子”。

卫星导航系统与人们生活息息相关

“人类所有的活动都是离不开时间和空间这两个基础的概念。而北斗卫星导航系统能够高效率、低成本地提供精准的时间信息和精准的位置信息,在我们生活的方方面面都将得到很深入的应用。”王博在论坛中提到,在国防领域和军事方面,如果没有自主可控的卫星导航系统,一个国家很难建立起自己的优势。他表示,卫星导航系统与我们的日常生活息息相关。最直接的是体现在通信系统、电力系统、金融系统三个方面。

在电力方面,现在用的交流电频率为50 赫兹,电力的波一秒钟会变换50 次,要想把这个频率或者说这个时间搞准,必须要用到纳秒级的授时。很多变电站都有卫星导航的接收机,这些接收机并不是用来定位的,是用来授时的,因为这个时间要求非常精准。在通信方面,每时每刻都有大量的电话还有各种数据的传输。如果没有卫星导航系统,就无法保证通信电路的完善。在金融方面,如果没有精准的时间系统,金融系统更加无从谈起。每秒钟至少会有上百万甚至是上千万笔交易在发生,如果这个交易的时间发生了问题,所有的交易都会混乱不堪。

卫星导航产业在飞速增长

王博在论坛中提到,北斗工程是我国四大航天工程之一。在四大工程中,北斗工程是发射卫星数目较多,同时系统建设较为复杂的。它与人们的日常使用紧密相关。同时,这个系统还能够自我发展。2006年,整个卫星导航和位置服务的产值只有127亿元,2018年就已经达到了3016亿元,每年以20%的速度在增长。

北斗系统的应用分为三类:一种是军用、警用、应急救援等专业性的应用;一种是大众应用,比如说智能手机,老年卡、学生卡等等这些大众化的应用;还有一个很重要的是行业应用,是北斗系统应用的重中之重。

“如何让北斗系统更好地发挥作用,应用到各行各业?两弹一星元勋、北斗系统的首任总设计师孙家栋院士说,‘天上好用,地上用好’。”王博表示,北斗时空服务有很多应用,比如说像车辆监管、无人机监管、人员监管、物资监控还有一些拓展的创新性应用。全国有 80%的车载终端是出自于深圳,深圳也是整个北斗产业发展较为有活力的一个地方。北斗的创新应用还可以用于自动驾驶、城市的管理、产品溯源,包括弱势群体关怀等方面。其中一个是北斗+智慧管网,深圳燃气做得非常好,全国领先,把北斗和燃气管网进行紧密结合,泄漏检测设备利用北斗的厘米级的定位技术进行定量化巡检,这是我们国家一个非常好的创新,应该是我们国家首创的北斗和智慧管网的结合。

另外,北斗还可以通过精准定位将排水管网非常精密地监管起来,在城市发生特大降雨量的时候可以精准定位井盖的位置,解决排水问题,从而减少人员的伤亡。

北斗和高端制造、5G、人工智能都有着非常深度的结合,通过提供精准的时间信息和空间信息,北斗系统将对各行各业进行精准化的赋能。而北斗系统也会随着完整系统覆盖全球以后,得到一个更加长足的进步和更 加良好的发展。