北斗應(yīng)用如何打通“最后一公里”

　　這幾天，一條重達(dá)千斤的野生鰉魚被黑龍江省撫遠(yuǎn)市漁民捕獲的新聞，傳到了黑龍江省委書記張慶偉的耳朵里，他隨即讓省里給市里打電話，表達(dá)了兩層意思：一、“別誤把魚吃了”；二、“找個(gè)辦法保護(hù)起來(lái)”。

　　當(dāng)時(shí)就有人提議：這種罕見(jiàn)的鰉魚很難家養(yǎng)，不如放生大江，同時(shí)將北斗芯片植入其體內(nèi)，如此，漁業(yè)人員可實(shí)時(shí)跟蹤其定位，了解并進(jìn)一步保護(hù)魚的活動(dòng)情況，而漁民再遇到這條魚時(shí)，也可作出判斷，自行繞開(kāi)，不再捕撈。

　　5月23日，在黑龍江省哈爾濱市舉行的第九屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)開(kāi)幕式上，張慶偉講了這個(gè)故事。這位曾經(jīng)的“航天少帥”以此為例說(shuō)明“北斗應(yīng)用前景之大”：眼下當(dāng)?shù)啬酥寥珖?guó)都十分重視的生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域，就是北斗和衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的“天然育場(chǎng)”和“試驗(yàn)田”。

　　正如衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域那句廣為流傳的話：北斗的應(yīng)用，只受想象力限制。

　　來(lái)自中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室的最新消息顯示，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前已發(fā)射8顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星，建成最簡(jiǎn)系統(tǒng)，今年年底前還將發(fā)射11顆衛(wèi)星，建成基本系統(tǒng)。作為備受關(guān)注的國(guó)家重大空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，北斗究竟怎么用？如何用得起來(lái)？這個(gè)“最后一公里”的應(yīng)用難題在年會(huì)上再次引發(fā)熱議。

　　說(shuō)好的北斗導(dǎo)航 為何大眾難以直觀感受到？

　　年會(huì)上，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其“曬”出了北斗大眾應(yīng)用的最新進(jìn)展：經(jīng)過(guò)在軌測(cè)試，已建成最簡(jiǎn)系統(tǒng)的8顆北斗全球組網(wǎng)衛(wèi)星，北斗用戶發(fā)射功率降低至1/10，支持手機(jī)應(yīng)用。此前，他也多次提到，世界主流手機(jī)芯片大都支持北斗，北斗正成為國(guó)內(nèi)銷售的智能手機(jī)的標(biāo)配。

　　在冉承其看來(lái)，近年來(lái)基于北斗系統(tǒng)的高精度服務(wù)日益興起，而要讓普通公眾真正用上北斗，并感受到北斗的存在，只有與其他科技深度融合，擴(kuò)大垂直行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)。一個(gè)最直接的方式，就是和手機(jī)融合，和4G乃至和未來(lái)的5G融合。

　　當(dāng)前，我國(guó)北斗三號(hào)尚處于在軌測(cè)試階段，能夠提供導(dǎo)航服務(wù)的還只有北斗二號(hào)系統(tǒng)。按照冉承其的說(shuō)法，北斗二號(hào)系統(tǒng)建成并投入運(yùn)行至今已5年半，從未發(fā)生服務(wù)中斷，定位精度由10米提升至6米。

　　不過(guò)仍有一種疑問(wèn)時(shí)而傳出：北斗二號(hào)提供服務(wù)那么久了，為何我們的手機(jī)里還沒(méi)有用上北斗——說(shuō)好的北斗導(dǎo)航，為何大眾難以直觀地感受到？

　　早在兩年前，工業(yè)和信息化部電信研究院發(fā)起的移動(dòng)智能終端技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對(duì)外發(fā)布《移動(dòng)智能終端北斗定位白皮書（2016）》，其中就提到，截至2016年8月31日，在中國(guó)申請(qǐng)進(jìn)網(wǎng)的3572款手機(jī)終端中，支持定位功能的2891款，占比為81%；支持北斗定位功能的759款，占比為21%。

　　換言之，每10個(gè)中國(guó)人里，就可能有兩個(gè)人使用了裝載北斗芯片的手機(jī)。當(dāng)然，按照專家的說(shuō)法，目前手機(jī)定位采用的幾乎都是多模式的衛(wèi)星定位模式——不僅有中國(guó)的北斗，還有美國(guó)的GPS，甚至有俄羅斯的GLONASS等導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)手機(jī)需要定位時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)搜索導(dǎo)航衛(wèi)星，選取信號(hào)較好的衛(wèi)星進(jìn)行定位——這個(gè)過(guò)程，則“隱匿”于底層運(yùn)行，普通用戶感受不到。

　　此前，相比GPS芯片，北斗芯片價(jià)格偏高，在推廣過(guò)程中一直被視為痛點(diǎn)。冉承其說(shuō)，如今北斗芯片工藝已跨入28納米新時(shí)代，最低單片價(jià)格不到6元，總體性能達(dá)到甚至優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品。截至2017年4月底，北斗導(dǎo)航型芯片模塊銷量已突破6500萬(wàn)片，高精度板卡和天線銷量已占據(jù)國(guó)內(nèi)30%和90%的市場(chǎng)份額。

　　年會(huì)上，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室對(duì)外發(fā)起北斗全球用戶體驗(yàn)評(píng)價(jià)計(jì)劃。冉承其說(shuō)，此舉就是踐行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程首任總設(shè)計(jì)師孫家棟院士“天上好用，地上用好”的理念，突出用戶體驗(yàn)，讓北斗真正用起來(lái)，用得好。

　　當(dāng)北斗遇上5G 有望開(kāi)啟地下室定位時(shí)代？

　　目前，北斗已在4G手機(jī)中得以應(yīng)用。據(jù)冉承其透露，隨著5G的建設(shè)，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室還將通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的制定，讓北斗成為5G通信的時(shí)空標(biāo)簽。

　　這并不遙遠(yuǎn)。從2017年開(kāi)始，國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP就已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模制定5G標(biāo)準(zhǔn)，全球多個(gè)大公司提交了高精度室內(nèi)定位的立項(xiàng)申請(qǐng)，計(jì)劃在5G第二版本標(biāo)準(zhǔn)中加入高精度定位標(biāo)準(zhǔn)。

　　此次年會(huì)上，工業(yè)和信息化部電信研究院泰爾終端實(shí)驗(yàn)室天線與定位部副主任安旭東作特邀報(bào)告時(shí)就專門提到這一話題。他說(shuō)，移動(dòng)通信每隔10年就會(huì)出現(xiàn)新一代技術(shù)，新技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了頻譜效率和容量的成倍提升，目前5G即第五代通信移動(dòng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入技術(shù)方案驗(yàn)證和標(biāo)準(zhǔn)研制的關(guān)鍵階段，未來(lái)有望極大推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、室內(nèi)定位等技術(shù)的發(fā)展，并為實(shí)現(xiàn)高精度定位提供基礎(chǔ)。

　　要想真正實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，需要幾米甚至1米以下的定位精度，還要能夠分辨樓層。而眼下，傳統(tǒng)定位技術(shù)還無(wú)法用于室內(nèi)定位。安旭東告訴記者，一方面，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在室內(nèi)搜不到足夠衛(wèi)星的情況下，難以工作，其定位精度僅在10～100米之間；另一方面，傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)定位技術(shù)雖然信號(hào)可以覆蓋到室內(nèi)，但其精度從幾十米到幾百米不等，也無(wú)法滿足需求。

　　安旭東說(shuō)，即將到來(lái)的5G時(shí)代，具有大帶寬優(yōu)勢(shì)，有利于參數(shù)估計(jì)，可為高精度距離測(cè)量提供支持，5G也將實(shí)現(xiàn)密集組網(wǎng)，基站密度顯著提高，用戶信號(hào)可被多個(gè)基站同時(shí)接收到，而這將有利于多基站協(xié)作實(shí)現(xiàn)高精度定位。

　　他告訴記者，5G時(shí)代的窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)定位應(yīng)用，相比傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)技術(shù)，可提升20dB的信號(hào)效果，“覆蓋能力大大提升，在地下車庫(kù)、地下室、地下管道等信號(hào)難以到達(dá)的地方也能覆蓋到，利用這一優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航定位服務(wù)?！?/p>

　　在這樣的技術(shù)時(shí)代，“不管是在商場(chǎng)、體育館、醫(yī)院、車站等室內(nèi)導(dǎo)航與定位服務(wù)，還是手機(jī)購(gòu)物、個(gè)性化廣告等商品引導(dǎo)，或是自然災(zāi)害救援、涉險(xiǎn)人員定位等應(yīng)急與人員定位，都有望成為現(xiàn)實(shí)。”安旭東說(shuō)。

　　中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)首席專家、環(huán)球新時(shí)空信息技術(shù)研究院院長(zhǎng)曹沖在年會(huì)期間也提到，當(dāng)前全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)面向未來(lái)的一個(gè)主要任務(wù)，就是開(kāi)啟高精度大眾化應(yīng)用室內(nèi)外融合的“大門”。

　　他告訴記者，2016年到2020年是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，包括中國(guó)北斗在內(nèi)的全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)均投入了服務(wù)，可用衛(wèi)星數(shù)量超百顆，彼此之間兼容互操作成為現(xiàn)實(shí)，多系統(tǒng)兼容成標(biāo)配化，產(chǎn)業(yè)的“第一要?jiǎng)?wù)”從系統(tǒng)建設(shè)轉(zhuǎn)為應(yīng)用服務(wù)推廣。這其中一個(gè)需要布局的，就是順應(yīng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革，逐步與通信技術(shù)融合。

　　僅靠天上數(shù)顆北斗星不夠 還要地上建一張地基網(wǎng)？

　　當(dāng)然，不管是和手機(jī)融合，還是和4G、5G融合，這一切的前提都是包括北斗衛(wèi)星、北斗增強(qiáng)系統(tǒng)在內(nèi)的國(guó)家重大空間信息基礎(chǔ)設(shè)施本身的技術(shù)“過(guò)硬”。沒(méi)有這些，一切都將是空中樓閣。

　　冉承其告訴記者，為解決高精度服務(wù)的“最后一公里”問(wèn)題，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室正在培育精準(zhǔn)時(shí)空信息生態(tài)環(huán)境，降低使用門檻，將北斗系統(tǒng)提供的時(shí)空信息變成大眾觸手可及的公共服務(wù)。

　　具體來(lái)說(shuō)，我國(guó)正在編織天地兩張北斗“網(wǎng)”：天上的“網(wǎng)”，即逐漸覆蓋全球的北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，已為人所熟知；另一張是地上的“網(wǎng)”，即一張可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)、毫米級(jí)定位精度的地基增強(qiáng)網(wǎng)。

　　國(guó)家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)首席科學(xué)家蔡毅告訴記者，導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)受設(shè)備、電離層等干擾時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，難以滿足高精度位置服務(wù)需求，這就需要北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)配合——

　　由地面基準(zhǔn)站接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，消除衛(wèi)星軌道誤差、鐘差、電離層折射等影響后，產(chǎn)生修正信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星、數(shù)字廣播、移動(dòng)通信等方式實(shí)時(shí)播發(fā)——普通用戶收到的，也正是這些信號(hào)。

　　我國(guó)已于2014年9月正式啟動(dòng)研制建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)第一階段研制建設(shè)已通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，初步建成自主可控的北斗地基增強(qiáng)“全國(guó)一張網(wǎng)”。來(lái)自中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室的數(shù)據(jù)顯示，這張網(wǎng)可在全國(guó)范圍內(nèi)提供實(shí)時(shí)米級(jí)、亞米級(jí)精準(zhǔn)定位服務(wù)，可在17個(gè)省市提供實(shí)時(shí)服務(wù)。

　　蔡毅以自動(dòng)駕駛為例，以前這種技術(shù)主要依靠雷達(dá)、熱像儀、高精度陀螺、大容量高速計(jì)算機(jī)等技術(shù)集成設(shè)備，耗費(fèi)數(shù)百萬(wàn)元，還難以為大眾所用。如今則可以通過(guò)北斗高精度位置服務(wù)與高精度電子地圖，輔以其他傳感器，制定駕駛方案，自動(dòng)完成避讓。

　　“北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)成了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的低成本技術(shù)手段?！辈桃阏f(shuō)，北斗“悄無(wú)聲息”就這樣地實(shí)現(xiàn)了交通領(lǐng)域的一次變革，甚至將改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

【糾錯(cuò)】

責(zé)任編輯： 卓越