除了手機(jī)導(dǎo)航，北斗還有哪些創(chuàng)新應(yīng)用

航天科技“北斗”團(tuán)隊(duì)入選“最美奮斗者”：圖為團(tuán)隊(duì)部分成員擺出“北斗”兩字的造型。 新華社發(fā)

新華社發(fā)

從打開地圖導(dǎo)航，到外賣點(diǎn)餐，再到車庫里停車，現(xiàn)在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在老百姓的生活中已經(jīng)無處不在。目前，全球應(yīng)用北斗系統(tǒng)導(dǎo)航的手機(jī)已經(jīng)超過3.72億部。少有人知的是，助力疫情防控是今年北斗應(yīng)用的新亮點(diǎn)。北斗系統(tǒng)在疫情防控的“武漢保衛(wèi)戰(zhàn)”中發(fā)揮了極其特殊的作用：從火神山、雷神山醫(yī)院的建設(shè)應(yīng)用到方艙醫(yī)院的改造，從醫(yī)療物資的調(diào)配到生活用品的保障供給，從病毒的流行病學(xué)調(diào)查到武漢健康碼的應(yīng)用都有北斗的身影。國慶前夕，中國北斗應(yīng)用大會(huì)在湖北武漢舉行，李德仁、劉經(jīng)南、譚述森三位院士分享了北斗的諸多創(chuàng)新應(yīng)用。

　　中國科學(xué)院、中國工程院李德仁院士：北斗系統(tǒng)精準(zhǔn)助力疫情防控

　　PTN的概念，包括定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。一般指基于統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和不同通信網(wǎng)絡(luò)，能獨(dú)立或與移動(dòng)終端結(jié)合，為各類用戶提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)及空間位置和授時(shí)的綜合信息服務(wù)，又稱導(dǎo)航位置服務(wù)。北斗三代系統(tǒng)就是提供全球PTN應(yīng)用服務(wù)，特點(diǎn)是信息已經(jīng)從120個(gè)漢字?jǐn)U展到1000個(gè)漢字，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)以上的高精度定位。

　　今年，北斗系統(tǒng)精準(zhǔn)助力湖北的疫情防控，比如火神山、雷神山醫(yī)院選址，醫(yī)院的物資、生活物品的調(diào)配，包括無人機(jī)送東西，還有醫(yī)院送藥的機(jī)器人，都用到了北斗系統(tǒng)。老百姓停車也都用到北斗導(dǎo)航定位，通過設(shè)備的衛(wèi)星定位、室內(nèi)的傳感器和信號(hào)的定位在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)融合的綜合定位。

　　疫情期間，武漢還應(yīng)用北斗系統(tǒng)和交通大數(shù)據(jù)，建立了武漢的智慧城市交通系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)350萬到450萬輛汽車，6萬多條道路的有效管理。今年還利用北斗技術(shù)做了一個(gè)疫情跟蹤軟件，在手機(jī)上自動(dòng)生成健康碼?？梢哉f，北斗支持湖北人民成功抗擊了新冠病毒疫情。

　　PNT的服務(wù)現(xiàn)在還有不足，比如服務(wù)的內(nèi)容是一個(gè)點(diǎn)定位，一條線是導(dǎo)航，授時(shí)也是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，沒有覆蓋地表的各種要素，沒有辦法提供圖像視頻代表的目標(biāo)信息和面信息，未來要做實(shí)時(shí)的導(dǎo)航增強(qiáng)，做精密授時(shí)、快速遙感、天地一體移動(dòng)寬帶通信服務(wù)。未來我們要解決八個(gè)方面的核心技術(shù)問題，比如智能對(duì)地觀測技術(shù)，對(duì)地導(dǎo)航定位新方法，地球時(shí)空基準(zhǔn)建立與維持，空天環(huán)境，衛(wèi)星資源組織與調(diào)度，網(wǎng)絡(luò)通信與安全，智能衛(wèi)星平臺(tái)與載荷等。

　　現(xiàn)在正在研發(fā)一個(gè)北斗應(yīng)用的軟件，把12種定位的信息集合在一起，在手機(jī)App上提供服務(wù)?？梢园堰@個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用到醫(yī)院去，實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的設(shè)備跟蹤、處理、自動(dòng)化，這樣的系統(tǒng)應(yīng)用在手機(jī)上，手機(jī)就成了智能助理，有老人在外面摔倒了，手機(jī)能告訴醫(yī)生在什么時(shí)間什么地點(diǎn)摔倒，也可以應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)上去定位充電樁位置，保證新能源汽車的充電安全。

還可以做高精度導(dǎo)航定位地圖實(shí)現(xiàn)智能駕駛。北斗可以解決測路系統(tǒng)的智能化問題。汽車開在路上，路上的標(biāo)牌是給人看的，所以利用北斗建立測路系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的關(guān)鍵。

　　從當(dāng)前需求來看，從PNT發(fā)展到PNTRC，建設(shè)我國自主的通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)系統(tǒng)，中國不能等，要抓緊時(shí)間搞好基礎(chǔ)研究和應(yīng)用。

　　未來，PNT的需求從事后走向?qū)崟r(shí)和瞬間，從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)和高速，從粗略走向精準(zhǔn)和完備，從室外走向室內(nèi)，從陸地走向海洋和天空，從區(qū)域走向廣域和全球。北斗應(yīng)用還會(huì)把移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造融合于一體，將深入到經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，深入到老百姓的生活中。

　　中國工程院劉經(jīng)南院士：北斗可實(shí)現(xiàn)全球雙向通信

　　定位和授時(shí)分別是空間和時(shí)間與起始原點(diǎn)相關(guān)的絕對(duì)位置概念，導(dǎo)航是空間和時(shí)間兩個(gè)位置上的相對(duì)時(shí)空度量概念。北斗系統(tǒng)是世界上唯一實(shí)現(xiàn)了通導(dǎo)遙一體化的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　北斗系統(tǒng)的性能優(yōu)勢是功能多，全球短報(bào)文通信可以用于搜救。導(dǎo)航定位+全球雙向通信可以向呼救者快速通告救援安排。還有遙感應(yīng)用，有主動(dòng)式遙感，配備星載太空環(huán)境遙感和電離層異常遙感載荷；被動(dòng)式遙感，電磁波通過大氣、海洋、陸地反射或漫反射遙感大氣水汽、海洋河湖水位。

　　北斗是全球唯一宣布標(biāo)準(zhǔn)位置服務(wù)精度優(yōu)于5米的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗3三類異軌衛(wèi)星之間都實(shí)現(xiàn)了星間自組織測距和數(shù)傳，采用Ka頻段鏈路，測距精度高，通信頻帶寬，遠(yuǎn)優(yōu)于UHF鏈路，下一代將用激光鏈路，測距更準(zhǔn)。

　　目前，北斗3星間鏈路已全面啟動(dòng)，效果顯著，在GNSS中精度最高，確保了標(biāo)準(zhǔn)PNT服務(wù)精度高。北斗系統(tǒng)中軌衛(wèi)星三個(gè)軌道面各有2顆確保全球域內(nèi)能收到求救者上傳UHF頻段求救信號(hào)，然后下傳給國際搜救中心，24顆中軌衛(wèi)星都能接收國際搜救中心的搜救信號(hào)并通知求救者，同時(shí)可向求救者發(fā)送相關(guān)施救短報(bào)文。

　　在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面，因?yàn)楸倍返念l段是豐富的，現(xiàn)在北斗2和北斗3有五個(gè)頻段。再就是設(shè)計(jì)了兼容互操作信號(hào)，創(chuàng)新調(diào)制技術(shù)，信號(hào)質(zhì)量國際領(lǐng)先，它接收的時(shí)候能夠和GPS的功能一樣?？偟膩碚f，這些研發(fā)都有利于提高北斗3的PNT精度。

　　根據(jù)北斗的優(yōu)勢特點(diǎn)，怎么利用它開展應(yīng)用呢？要通導(dǎo)遙一體化，充分利用北斗的多頻段導(dǎo)航信號(hào)優(yōu)勢開展多用或?qū)Ｓ酶咝阅艿统杀綪NT研發(fā)，提升PNT服務(wù)能力，充分利用星間鏈路測距，研究或分離不同軌道和不同型號(hào)的衛(wèi)星系統(tǒng)，充分利用全球和中國周邊短報(bào)文雙向服務(wù)能力拓展服務(wù)內(nèi)涵，研發(fā)傳圖像、傳語音、傳視頻等方法形成專利，發(fā)揮雙向通信與PNT集成服務(wù)功能，利用通導(dǎo)遙一體化，開發(fā)多任務(wù)多目標(biāo)的協(xié)同智慧調(diào)度應(yīng)急應(yīng)用，充分利用北斗GNSS衛(wèi)星的L波段和S波段載波作為遙感輻射源開發(fā)新型遙感，特別是目標(biāo)遙感。

　　北斗RDSS雙向鏈路定位授時(shí)，可大幅提升北斗定位授時(shí)抗干擾、抗欺騙性能，RDSS二維定位精度已到10米左右，時(shí)間比對(duì)精度相對(duì)于單向被動(dòng)接收方式，授時(shí)精度可提高一倍，到10納秒左右，對(duì)于一些時(shí)間比對(duì)頻度不求太高而絕對(duì)時(shí)間精度要求較高的用戶，如金融、通信、區(qū)塊鏈平臺(tái)，應(yīng)急救援指揮中心運(yùn)控平臺(tái)等最有需求，可拓展這類防干擾要求甚高的絕對(duì)授時(shí)服務(wù)。

　　利用RDSS雙向通信功能，可開發(fā)共享的多部門協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)，比如綜合智慧運(yùn)營控制平臺(tái)。

　　北斗3的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、服務(wù)能力、精度優(yōu)勢、運(yùn)行穩(wěn)健構(gòu)成了強(qiáng)勁的后發(fā)優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿Γ弧耙粠б宦贰毖鼐€國家和地區(qū)接受，無愧“中國的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的美譽(yù)，體現(xiàn)了“北斗導(dǎo)航，世界共享”的理念。

　　北斗系統(tǒng)作為時(shí)空技術(shù)，既是對(duì)地球資源環(huán)境及其動(dòng)態(tài)變化信息感知認(rèn)知，也是實(shí)現(xiàn)對(duì)所感知對(duì)象精準(zhǔn)時(shí)空、調(diào)配管理的核心基礎(chǔ)。北斗開拓應(yīng)用的第一個(gè)重點(diǎn)是給其他技術(shù)，如信息、網(wǎng)絡(luò)、能源、資源、環(huán)境、交通等技術(shù)，賦予精準(zhǔn)時(shí)空位置的感知認(rèn)知，使他們提升到智能化管理控制階段，同時(shí)實(shí)現(xiàn)管理控制過程的時(shí)空智能化。

　　北斗應(yīng)用的另一個(gè)重點(diǎn)，是綜合開發(fā)其通導(dǎo)遙一體化的優(yōu)勢，發(fā)揮其跨技術(shù)跨領(lǐng)域甚至跨時(shí)間跨空間的空間智能作用，未來的目標(biāo)，是研究PNT自然智能，開發(fā)出智能PNT技術(shù)，以開發(fā)新的應(yīng)用。

　　中國工程院譚述森院士：中國的5G會(huì)成功，6G也一定能夠成功

　　什么叫空間基準(zhǔn)？空間基準(zhǔn)它用來確定軌道參數(shù)，連通坐標(biāo)原點(diǎn)、地球自轉(zhuǎn)參數(shù)共同構(gòu)建起GNSS系統(tǒng)空間基準(zhǔn)，中國北斗空間基準(zhǔn)與中國大地坐標(biāo)系為同一個(gè)坐標(biāo)框架。全球?qū)嵱玫幕鶞?zhǔn)我認(rèn)為只有兩個(gè)，一個(gè)是GPS時(shí)空基準(zhǔn)，另一個(gè)就是北斗時(shí)空基準(zhǔn)。時(shí)空基準(zhǔn)是互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)條件，如果沒有統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，很難想象物與物如何聯(lián)結(jié)。

北斗系統(tǒng)的發(fā)展是一個(gè)持續(xù)創(chuàng)新、開拓進(jìn)取的歷程。北斗一號(hào)主要成就是兩顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)大范圍高精度定位授時(shí)服務(wù)，它覆蓋了中國及周邊地區(qū)，按GPS定位原理需12顆衛(wèi)星，雙向授時(shí)精度10ns，國際領(lǐng)先。一秒內(nèi)完成定位及報(bào)文通信，成為國際航行跟蹤、生命救援的亮點(diǎn)定位與報(bào)告在同一信道同時(shí)完成，用戶知道我在哪里，指揮部門知道我們?cè)谀睦铮ㄎ粓?bào)告是北斗區(qū)別于GPS的最大特色。

　　北斗是全球第一個(gè)擁有三頻完整服務(wù)能力的導(dǎo)航系統(tǒng)，在2012年實(shí)現(xiàn)B1、B2、B3三個(gè)頻率的導(dǎo)航定位全星座播發(fā)，GPS什么時(shí)候完成三頻導(dǎo)航，現(xiàn)在還不好預(yù)測。原來是說2020年完成，現(xiàn)在還看不到它哪一年可以完成。北斗是世界上第一個(gè)連續(xù)導(dǎo)航與定位報(bào)告雙模融合的系統(tǒng)，雙模用戶機(jī)發(fā)揮了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　北斗三號(hào)主要成就是獨(dú)立構(gòu)建全球時(shí)空基準(zhǔn)，這里為什么說只有北斗三號(hào)可以稱得上中國向全球提供了衛(wèi)星導(dǎo)航的時(shí)空基準(zhǔn)？因?yàn)橹挥腥蛳到y(tǒng)才具有對(duì)全球系統(tǒng)的代表性描述，那些區(qū)域系統(tǒng)不具備構(gòu)建時(shí)空基準(zhǔn)的能力，所以說北斗三號(hào)系統(tǒng)實(shí)際上是完成了從第一階段到第四階段的導(dǎo)航，所以說北斗的成就是跨代的。

　　北斗三號(hào)有六大功能，包括基本導(dǎo)航為根基，將SBAS、PPP、MSS等融為一體，精度增強(qiáng)、完好性增強(qiáng)、信息增強(qiáng)將更好地服務(wù)于各類用戶。北斗MMS就是短報(bào)文通信，采用了RDSS的方式。北斗的星間鏈路實(shí)際上就是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)在中國的共享，它既是全球移動(dòng)通信的雙向數(shù)據(jù)鏈，也是中國時(shí)空星間鐘差的系統(tǒng)，還可以進(jìn)一步擴(kuò)展為時(shí)空基準(zhǔn)的維持系統(tǒng)。

　　中國的北斗建成了，基本上處于L頻率米級(jí)導(dǎo)航精度水平。在2030年或2035年間，一個(gè)導(dǎo)航、通信、遙感深度融合的航天系統(tǒng)將出自中國，中國高速空間網(wǎng)絡(luò)加5G地面網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全球天空地物與物的互聯(lián)互通，即第6代移動(dòng)通信，6G中國走的路跟西方國家走的路不一樣，中國是先建地面系統(tǒng)，然后再建空間系統(tǒng)，中國的空間系統(tǒng)是建在北斗時(shí)空基準(zhǔn)之上的，所以中國的5G會(huì)成功，中國的6G也一定能成功。

　　在未來北斗新的導(dǎo)航系統(tǒng)上，在LEO軌道上，實(shí)行導(dǎo)航通信深度融合，并服務(wù)遙感的方針，達(dá)到全球物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字地球的目標(biāo)。

　　將來還會(huì)有北斗全球物聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)是人與人之間的聯(lián)接，人是非常囊括的，要實(shí)現(xiàn)全球動(dòng)態(tài)物與物的互聯(lián)互通，必須在時(shí)空基準(zhǔn)的維持下才能實(shí)現(xiàn)全球的物聯(lián)網(wǎng)。靜態(tài)厘米級(jí)、動(dòng)態(tài)分米級(jí)世界一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在北斗三號(hào)系統(tǒng)里面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，提供統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)的天基物聯(lián)網(wǎng)，獲得對(duì)地球認(rèn)知的天基無線電全球系統(tǒng)，未來北斗天基物聯(lián)網(wǎng)模塊將實(shí)現(xiàn)太空物與太空物的互聯(lián)、太空物與地球物的聯(lián)網(wǎng)，任務(wù)超越對(duì)地球?qū)Ш绞侄蔚难芯?。它的意義就是要充分發(fā)揮北斗時(shí)空基準(zhǔn)的基礎(chǔ)性價(jià)值，打破世界導(dǎo)航、通信、遙感獨(dú)立建設(shè)行業(yè)固化的這種狀態(tài)，要為大部分行業(yè)包括遙感提供公共數(shù)據(jù)鏈。

　　總之，北斗多業(yè)務(wù)衛(wèi)星無線電系統(tǒng)，是國家重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，北斗三號(hào)在基本導(dǎo)航、星基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位、報(bào)文通信、國際搜救等業(yè)務(wù)的融合創(chuàng)新是未來發(fā)展的良好開端。北斗時(shí)空基準(zhǔn)鏈路與高速數(shù)鏈路構(gòu)建完善，將成為我國航天體系的“智能高速公路”。

　　■相關(guān)鏈接

　　生活中的北斗應(yīng)用

　　現(xiàn)在，地圖查詢、手機(jī)導(dǎo)航、叫車服務(wù)、共享單車、快遞外賣等往往都要應(yīng)用手機(jī)中的北斗衛(wèi)星定位功能。未來結(jié)合5G、人工智能和穿戴式設(shè)備的發(fā)展還將極大擴(kuò)展北斗的大眾化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外一體化定位導(dǎo)航，包括實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)、智能出行服務(wù)、智慧旅游服務(wù)、個(gè)人安全保障和應(yīng)急救援等。

　　2019年以北斗應(yīng)用發(fā)展為核心的我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)到3450億元，與2012年北斗剛剛提供服務(wù)時(shí)相比，總體產(chǎn)值增長了4倍，其中隨著北斗+和+北斗的發(fā)展不斷深化，由疫情衍生帶動(dòng)的關(guān)聯(lián)產(chǎn)值就高達(dá)2284億元，顯示了我國北斗應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展融合的生態(tài)已經(jīng)初步形成。

　　此外，近年來北斗創(chuàng)新應(yīng)用已經(jīng)深入融合到許多產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)之中，在汽車、高鐵、能源、礦產(chǎn)、郵政、移動(dòng)通信、交通物流、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等領(lǐng)域的骨干企業(yè)，正在主動(dòng)“+北斗”發(fā)展，成為產(chǎn)業(yè)新生力量，從而極大促進(jìn)了我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的貢獻(xiàn)顯著提高。北斗海外應(yīng)用合作及貿(mào)易交往也更加頻繁，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。

　　未來新基建、“一帶一路”等國家戰(zhàn)略的發(fā)展和推進(jìn)，北斗技術(shù)應(yīng)用和時(shí)空服務(wù)將更加普及，并將與5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等相融合，將更加深刻改變?nèi)藗兊纳?，展現(xiàn)出更廣闊的應(yīng)用前景。

　　轉(zhuǎn)自：光明日?qǐng)?bào)

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