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    北斗:在应用中成长

    2018-11-30 10:31:32 来源: 人民网-人民日报海外版
    聊聊

    在今年春耕春播中,宁夏吴忠市利通区金积镇塔湾村村民通过北斗导航信号基站定位,实现拖拉机自动驾驶播种、起垄、接行等精准化、智能化田间作业。北斗导航的农业化应用在提升春耕、春播效率与质量的同时降低了成本,据测算每亩可节约农机成本100元。 

    图为村民在田间利用北斗导航在自动驾驶状态下播种蔬菜。

    新华社记者 王 鹏摄

    6月21日,在第十三届中国重庆高新技术成果交易会暨第九届军博会沙坪坝区展示区,一款基于北斗卫星定位技术的安全巡逻机器人亮相展场,该机器人可实现人脸识别和烟雾、温度、货物的自动监控,吸引了众多参展嘉宾和市民驻足体验。

    赵杰昌摄(人民视觉)

    1999年,在印巴卡吉尔战争期间,美国一度关停了印巴战区所有的GPS服务,导致双方依赖GPS的设备无法使用,给双方造成巨大损失。自此印度痛定思痛,决心自己做一套导航定位系统。而此时的中国,已在自主建设卫星导航系统道路上探索多年。2000年,中国接连把第一、第二颗北斗导航试验卫星送上了天,成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

    今年11月19日,在第一颗北斗导航试验卫星发射18年后,中国成功发射第42、43颗北斗导航卫星。18岁对于一个人来说意味着成年,而此次成功发射也标志着北斗三号系统基本组网完成,将在今年年底前向“一带一路”沿线国家和地区提供基本导航服务,迈出从区域走向全球的“关键一步”。

    应用是北斗系统建设的生命线。许多业内人士都表示,北斗系统在技术上足以与GPS等主流导航系统相媲美,接下来的关键就是做好系统的应用和推广。那么,如今北斗系统在我们生活中有哪些应用?北斗如何与GPS等系统在竞争中合作?记者就此采访了相关机构和专家。

    兼容三大系统 保留独门绝活

    北斗在竞争中合作

    目前世界上有四大全球卫星导航系统:美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略以及中国的北斗,而美国GPS“独步武林”,以至于人们常常把美国的GPS(全球定位系统),当做GNSS(全球卫星导航系统)的代名词。

    据中国卫星导航定位协会会长于贤成介绍,这是由于美国起步较早,具有技术、资本双重优势,加上GPS系统从投入运行的那天起就采取民用开放和免费的政策,使得GPS一度垄断了全球GNSS市场。

    面对这种格局,作为后来者的北斗采用了既竞争又合作的策略。一方面,积极推动与三大系统的兼容与互操作,巩固被GPS等系统“先入为主”的存量市场。据中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗系统新闻发言人冉承其介绍,目前中国北斗已分别与俄罗斯格洛纳斯和美国GPS达成兼容与互操作协议,与欧洲伽利略系统也正在协调之中。

    另一方面,立足于北斗短报文通信、高精度服务等技术特色,进入GPS等系统尚未覆盖的增量市场。所有导航系统都有两项基本功能——定位和授时,也就是告诉用户当下的位置和时间。而北斗在此基础上,还有一个自己的独门绝活:短报文通信功能。

    什么是短报文?简而言之就是通过北斗卫星实现双向通信。用户可以在没有通讯信号覆盖的地区,如海洋、沙漠中,发送140个字的信息和自己的定位。有人将其比喻为“用卫星传播的定位微博”,这是其他三大系统所不具备的特色功能。冉承其曾表示:“北斗是第一个也是目前唯一把通信和导航很好融合起来的系统。”

    北斗的另一大特色是高精度服务。传统导航系统的服务精度都是“米级”甚至“10米级”,更高精度的服务并不开放给民用市场。而中国研制建设了北斗地基增强系统“全国一张网”,借助超过2200个增强站,北斗系统具备了为用户提供分米级、厘米级甚至是毫米级定位精度的能力。据国家北斗地基增强系统总设计师、中国兵器工业集团首席科学家蔡毅介绍,地基增强系统一期已验收完毕,二期建设任务也即将完成。

    以上这些因素综合起来,使得北斗系统具有了后发优势。于贤成对此表示认同,在他看来,中国是世界上最大的卫星导航市场,拥有全球最多的卫星导航定位用户,中国北斗将成为GNSS系统的主要组成部分,让全世界人民分享中国北斗的红利。“当然我们也要清醒地认识到,在技术、经验和市场化水平上与美国GPS尚有不小的差距,这是我们努力的方向。”于贤成说。

    行业、大众、特殊市场齐头并进

    北斗就在我们身边

    对于普通人来说,最常见的一个问题或许就是:我们什么时候能用上北斗?

    事实上,北斗早已来到我们身边,不知不觉中我们早就用上了北斗。今年5月,中国卫星导航定位协会发布了《2018中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》(下称《白皮书》),其中的数据显示,2017年,中国申请入网检测的智能手机中,支持北斗定位功能的4G手机款型占比高达99%。目前除苹果手机外,其他主流智能手机基本都支持北斗系统。也就是说,只要打开定位功能,绝大部分手机都有北斗系统提供的服务。只不过由于手机定位采用的几乎都是多模式卫星定位,并不会显示哪一刻的服务是由北斗提供的,哪一刻是其他系统提供的。

    除了手机定位,北斗还在其他领域起着更为重要的作用。《白皮书》总结了北斗系统的三大应用市场:特殊市场、大众市场、行业市场。

    特殊市场涉及军用、警用、防灾减灾、应急救援、公共安全等领域。2008年汶川地震救灾时,正是北斗一代设备的短报文系统,发出了来自震区的第一条消息。

    在大众市场,北斗的高精度服务有着广阔前景。对于经常使用导航的人来说,想必都经历过主路辅路难分辨、高架地面不识别的困扰。这样的错误识别,对于自动驾驶汽车来说更为致命。北斗的高精度定位则能带来车道级别的导航,用户不需要自己操心,即使是一个“路痴”,也可以精准抵达目的地。而当定位精度达到厘米级时,自动驾驶、自动停车技术也就不再遥远。

    在行业市场,北斗系统在交通运输行业和渔业得到了很好的应用。11月22日,交通部新闻发言人吴春耕表示,全国已有超过617万辆道路营运车辆、3.5万辆邮政和快递运输车辆、36个中心城市约8万辆公交车、370艘交通运输公务船舶安装使用或兼容北斗系统,国产民航运输飞机首次搭载北斗系统。

    另据于贤成介绍,目前北斗导航与短报文服务系统已经覆盖我国渤海、黄海、东海和南海20余万条渔船,在没有移动通信信号的海域,使用北斗系统短报文功能,渔民能够向家人报平安,向外界发送求救信号,北斗被誉为“渔民的海上保护神”。

    于贤成告诉记者,北斗导航系统投入民用市场不到十年的时间,已经产生出巨大的经济效益和社会效益,拉动了传统产业的技术改造,催生出一批新的经济形态,为大数据、互联网、人工智能等国家战略性新兴产业提供了基础性的中国时空体系框架,为正在崛起的智能信息产业发展发挥着奠基铺路和引领作用。

    他给记者算了一笔账:“通常,建设和运行一个卫星导航系统耗资巨大。以美国GPS为例,70年代中期开始策划建造,到90年代中期投入完全服务,前后共花费100多亿美元。其后的技术升级和每年运维费用一般要10多亿美元。国际上四大全球系统的资金投入数量,也都达到这样的水平。2017年,我国卫星导航产业的生产总值达到2550亿元,预计到2020年达到4000亿元,届时一年的利税,就能够把前期系统建设的投入收回来。”

    突破核心技术 占据半壁江山

    北斗产业链完全打通

    如果从应用层面向上溯源,作为一个整体的北斗产业链,该如何划分呢?

    于贤成向记者介绍,卫星导航系统已经在我国经济体系中形成了一个相对独立的产业链和价值链。通常将其分为元件组件制造、系统集成提供和运营增值服务三大环节。“具体来说,位于产业链上游的包括信源提供的卫星系统、基础芯片天线与模组板卡,以及相关高精度导航电子地图和地理信息系统(含数据);居于产业链中游的包括多种多样的设备与终端、运行平台软件、应用集成系统产品;处于产业链下游的包括位置运营服务、天地基多模增强服务,各行各业的北斗系统应用级产品和增值服务产品。”

    在各个产业链环节中,哪些环节我国比较成熟,哪些环节比较薄弱?

    冉承其曾在2017年底的新闻发布会上表示:“5年前,国内没有一片国产北斗芯片。现如今,已有了坚强的‘北斗芯’……目前,国产北斗芯片累计销量突破5000万片,高精度OEM板和接收机天线已分别占国内市场份额30%和90%……北斗产业链从芯片到终端、到制造业、到服务已经完全打通。”

    和芯星通科技(北京)有限公司总经理黄磊博士佐证了冉承其的看法:“我们从2010年发布国内首颗90纳米北斗多模多频基带芯片开始,不断迭代,陆续开发出55纳米、40纳米,直到今天北斗的28纳米最小芯片,无论从工艺、尺寸、功耗,还是性能上均处于国际领先地位,实测指标与国际同行相当,有些甚至超越了他们。”

    对此,于贤成表示:“经过多年发展,我国北斗产业的上游和中游环节相对完整齐套,国产化程度比较高,基本形成了市场化运作局面。在核心技术方面和产品的产业化方面,总体上不输于GPS,已经占据了国内市场的半壁江山。”

    但于贤成同时指出,中国北斗在核心导航定位软件和算法上还有待深化和实现关键性的突破。“同时也要看到,我们在高端特色应用和增值创新服务层面,还需要花大力气,以便赶上和超过国际领先水平,真正打造中国服务的国家品牌,服务全世界。随着北斗三号基本系统的建成,北斗覆盖面积已经从亚太走向‘一带一路’,到2020年将覆盖全球。北斗的应用与服务市场将呈现爆发式增长。”于贤成说。(记者  韩维正

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