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北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精確導(dǎo)航 關(guān)鍵技術(shù)超越GPS

2014-06-18 08:52:36

來(lái)源:

 

手持GPS的輝煌時(shí)代已漸行漸遠(yuǎn)。

  隨著導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)植入手機(jī),有關(guān)定位的功能開(kāi)始普及,這也意味著衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入了發(fā)展的黃金時(shí)期。

  在此前發(fā)布的《中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》(以下簡(jiǎn)稱白皮書(shū))統(tǒng)計(jì),2013年我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值超過(guò)1040億元,比2012年增加了28.4%,其中北斗產(chǎn)值超過(guò)100億元,占比達(dá)9.8%。我國(guó)導(dǎo)航定位終端的總銷量突破3.48億臺(tái)。其中帶導(dǎo)航功能的智能手機(jī)銷售量達(dá)到3.3億臺(tái)。

  未來(lái),這一數(shù)字或許會(huì)呈幾何級(jí)繼續(xù)遞增。有媒體報(bào)道稱,到2020年,我國(guó)要發(fā)射30余顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,完成覆蓋全球的建設(shè)目標(biāo),具備全球服務(wù)能力。這意味著,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“北斗系統(tǒng)”)能夠覆蓋面更廣、精確度更高地為用戶提供服務(wù)。

  北斗系統(tǒng)是中國(guó)自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),與美國(guó)GPS、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)、歐盟的伽利略定位系統(tǒng)一起,被聯(lián)合國(guó)確認(rèn)為全球四個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心供應(yīng)商。

  “衛(wèi)星少,可能在墻角或高樓林立等地方不好定位,但現(xiàn)在衛(wèi)星多了,定位就可以更加迅速和便捷了。”北斗應(yīng)用專家、武漢大學(xué)教授施闖在接受時(shí)代周報(bào)記者采訪時(shí)指出,如果未來(lái)北斗擁有30余顆衛(wèi)星,北斗系統(tǒng)就可以和GPS并駕齊驅(qū)了,不僅可以在世界上其他的國(guó)家應(yīng)用,在國(guó)際市場(chǎng)上也有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力。

  政策支持

  中投顧問(wèn)高級(jí)研究員賀在華接受時(shí)代周報(bào)記者采訪時(shí)指出,目前,我國(guó)導(dǎo)航市場(chǎng)仍由GPS主宰半壁江山,北斗導(dǎo)航的應(yīng)用水平與國(guó)外衛(wèi)星定位系統(tǒng)相比,還明顯處于劣勢(shì);在民用方面,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化的水平。“北斗導(dǎo)航市場(chǎng)占有率僅9.8%,大部分使用在車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀上。”

  所以為了規(guī)范北斗系統(tǒng)的市場(chǎng),讓北斗系統(tǒng)有更好的發(fā)展空間。近兩年,有關(guān)部門(mén)出臺(tái)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》與《國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》的細(xì)化政策。

  其實(shí),在北斗行業(yè)內(nèi),最重要的是要推動(dòng)“北斗”行業(yè)應(yīng)用。在重大工程、重點(diǎn)計(jì)劃、重要領(lǐng)域積極研究推進(jìn)使用“北斗”;在工程測(cè)繪、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪、環(huán)境監(jiān)測(cè)等工程中,積極研究推進(jìn)使用“北斗”;與公共安全、交通運(yùn)輸、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)林水利、氣象、國(guó)土資源、環(huán)境保護(hù)、公安警務(wù)等部門(mén)積極合作,大力推進(jìn)“北斗”產(chǎn)品和服務(wù)在這些行業(yè)及領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。

  “作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),北斗系統(tǒng)要發(fā)展壯大,與國(guó)家政策的支持是分不開(kāi)的。但是,我國(guó)有關(guān)衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)的政策還不夠細(xì)化,這影響了企業(yè)和科研部門(mén)對(duì)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的投入,直接導(dǎo)致了用戶終端產(chǎn)品品種少、水平低、價(jià)格貴。”賀在華說(shuō)。

  衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施之一,北斗產(chǎn)業(yè)的壯大有利于提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的信息化水平以及信息安全。僅僅從國(guó)產(chǎn)化替代來(lái)看,就存在較大市場(chǎng),隨著開(kāi)發(fā)程度不斷提高,未來(lái)的市場(chǎng)空間將更大。

  北斗是高科技信息產(chǎn)業(yè),含有高附加值,通過(guò)集聚效應(yīng)能夠共享知識(shí)溢出的好處,但是自發(fā)的集聚需要的時(shí)間較長(zhǎng),所以需要政策引導(dǎo),加快產(chǎn)業(yè)的集聚。

  20年競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展

  中國(guó)探索衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的技術(shù)途徑和方案始于上世紀(jì)80年代。1983年,航天專家陳允芳院士首次提出在中國(guó)利用兩顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)區(qū)域快速導(dǎo)航定位設(shè)想。1989年,我國(guó)利用通信衛(wèi)星開(kāi)展雙星定位演示驗(yàn)證試驗(yàn),證明了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)體制的正確性和可行性。此后的1994年,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)啟動(dòng)。

  200010月,試驗(yàn)系統(tǒng)第一個(gè)衛(wèi)星被送入軌道。20035月,第三顆北斗試驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射,這標(biāo)志著,中國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯之后,世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。

  2004年,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程項(xiàng)目啟動(dòng),這是一個(gè)由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成的龐大衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。20074月,第一顆北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星成功發(fā)射。從此,北斗衛(wèi)星開(kāi)始了高密度發(fā)射,尤其是2010年以來(lái),保持了每年4顆左右的發(fā)射頻率。

  從20111227日起,北斗向中國(guó)及周邊地區(qū)提供試運(yùn)行服務(wù)。此時(shí),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的在軌衛(wèi)星已經(jīng)有10顆。

  進(jìn)入2012年,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組網(wǎng)進(jìn)程加速。2月發(fā)射第11顆衛(wèi)星后,4月和9月,均用一箭雙星的方式,將第12至第15顆衛(wèi)星送入太空。

  20121227日,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)宣布,自20111227日提供試運(yùn)行服務(wù)以來(lái),北斗系統(tǒng)又完成了46星發(fā)射,擴(kuò)大了系統(tǒng)覆蓋范圍,增強(qiáng)了星座穩(wěn)健性,提高了系統(tǒng)服務(wù)精度。目前,在軌衛(wèi)星和地面系統(tǒng)工作穩(wěn)定,通過(guò)各類用戶終端測(cè)試和評(píng)估,系統(tǒng)服務(wù)性能均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。自是日起,北斗系統(tǒng)開(kāi)始向亞太大部分地區(qū)正式提供連續(xù)無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)。

  至此,北斗正式進(jìn)入到導(dǎo)航市場(chǎng),與目前在該市場(chǎng)一枝獨(dú)大的GPS展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。而實(shí)際上,早在2003年,北斗系統(tǒng)就悄然進(jìn)入了國(guó)內(nèi)導(dǎo)航市場(chǎng),只不過(guò)當(dāng)時(shí)的應(yīng)用多集中在海上的漁船等專業(yè)導(dǎo)航方面。

  賀在華則認(rèn)為,北斗的優(yōu)勢(shì)是增加了通訊功能,全天候快速定位,與GPS精度相當(dāng)。他說(shuō),目前北斗在提高應(yīng)用水平之外,還應(yīng)加強(qiáng)政策扶持力度。

  背后“四巨頭”

  武漢大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和中國(guó)航天科技集團(tuán)被譽(yù)為在地球空間領(lǐng)域的“四巨頭”。2012年,“四巨頭”首次結(jié)盟成立地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,致力國(guó)家重大專項(xiàng)。

  未來(lái)5年,挑戰(zhàn)足以影響中國(guó)的地球空間技術(shù)—遙感數(shù)據(jù)處理應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間縮短至分鐘級(jí),高分衛(wèi)星影像直接對(duì)地定位精度從50米提高到10米,衛(wèi)星導(dǎo)航精度達(dá)到米級(jí)、定位精度達(dá)厘米級(jí)。

  但實(shí)際上,北斗的精確度項(xiàng)目完成并非那么一帆風(fēng)順。在這一點(diǎn)上,施闖是深有感觸,他說(shuō)北斗的高精度原來(lái)從來(lái)沒(méi)有人做過(guò),“我們?cè)瓉?lái)做GPS將近20年,在此基礎(chǔ)上,通過(guò)幾年的努力,終于把北斗系統(tǒng)的高精度給做出來(lái)了。”

  施闖說(shuō),北斗和GPS確實(shí)有所不同,從衛(wèi)星、頻率,還有一些觀測(cè)的儀器、終端都比較少,這方面挺困難的。

  20123月份,武漢大學(xué)把做出的成果匯報(bào)給了中國(guó)科學(xué)院院士孫家棟,孫院士很高興,還專門(mén)為此去了一趟武漢大學(xué),“當(dāng)時(shí)孫院士說(shuō),北斗系統(tǒng)能測(cè)到幾個(gè)厘米的精度,這對(duì)于北斗系統(tǒng)未來(lái)的推廣應(yīng)用是非常有益的。”

  根據(jù)相關(guān)報(bào)道,施闖所說(shuō)的北斗高精度系統(tǒng),相比目前市場(chǎng)上的GPS導(dǎo)航儀精度提高了近一個(gè)數(shù)量級(jí),標(biāo)志著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次在大眾應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)米級(jí)精確導(dǎo)航。同時(shí),該技術(shù)還首次實(shí)現(xiàn)了北斗系統(tǒng)在專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的厘米級(jí)實(shí)時(shí)精確定位,標(biāo)志著我國(guó)北斗系統(tǒng)具備了取代GPS實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的能力。

  “過(guò)去厘米級(jí)的測(cè)繪都要用GPS,不得不承認(rèn),GPS在測(cè)繪和高精度測(cè)量這個(gè)領(lǐng)域很有技術(shù)手段。”施闖說(shuō),

  但使用GPS的隱患會(huì)比較大,我國(guó)目前建了2000多個(gè)站,數(shù)據(jù)都屬于國(guó)家機(jī)密,如果一直使用國(guó)外的軟件,安全就會(huì)成問(wèn)題,“軟件都會(huì)有后門(mén),武大花的幾年的時(shí)間就是解決了這個(gè)事情。”

  20133月,武漢大學(xué)再次邀請(qǐng)孫院士,這一次“交作業(yè)”的時(shí)候,孫院士以及其他的專家都非常的高興,因?yàn)槲錆h大學(xué)這一次研究出的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng),已經(jīng)完全能夠和GPS媲美,甚至優(yōu)于GPS,未來(lái)和國(guó)家安全相關(guān)的基準(zhǔn)、精密測(cè)繪等都不再依賴國(guó)外的軟硬件產(chǎn)品了。

  現(xiàn)在,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在全國(guó)范圍內(nèi)被推廣了,不少單位和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始順著這個(gè)事情往下做了。“中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室會(huì)安排國(guó)家的一些大型企業(yè),像兵器集團(tuán),科工集團(tuán)這些企業(yè),來(lái)做這種全國(guó)地基增強(qiáng)網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)1米級(jí)的精確定位。”

  在中國(guó)的未來(lái)看,能用到GPS的地方都能用到北斗系統(tǒng),高精度產(chǎn)品要求必須要用北斗系統(tǒng),車輛監(jiān)控也必須要用北斗系統(tǒng)。

  以后的產(chǎn)業(yè),移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置就是定位能力。每個(gè)手機(jī),每個(gè)終端都要求定位,有位置服務(wù),能用到定位的地方,都能用到北斗,定位是將來(lái)信息社會(huì)的基本要素,獲取位置信息,獲取位置服務(wù),是非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施。

  施闖認(rèn)為用北斗并不是說(shuō)不用GPS,而是用得更好了,因?yàn)槎嘁粋€(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。“加上北斗系統(tǒng)后,產(chǎn)品的成本增加很少,產(chǎn)品的性能卻有很大的提高。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,北斗系統(tǒng)的發(fā)展前景非常好。”施闖很看好北斗系統(tǒng)的未來(lái),他說(shuō),如今手機(jī)芯片也應(yīng)用起來(lái)了,再過(guò)幾年,北斗一定會(huì)發(fā)展起來(lái)。

  • 關(guān)鍵詞:
  • 北斗
  • 超越
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