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北鬥衛星導航系統爲全産業鏈賦能
发表时间:2020-07-31 19:26

北鬥衛星導航系統爲全産業鏈賦能

 

 
 
  7月29日,記者從中國衛星導航系統治理辦公室獲悉,北鬥三號系統最後一顆組網衛星,已完成在軌測試、入網評估等工作,于近日正式入網。
 
 
  古有北鬥七星辨明方向,今有北鬥衛星定位九州。這一由我國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統,將爲全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務。北鬥衛星導航系統有何本領,怎樣實現全産業鏈發力?北鬥衛星全球組網,又將如何推動生産生活變革、賦能行業産業發展?
 
  身兼五大能力
 
  北鬥衛星導航系統是由我國自主建設運行的重要空間基礎設施,也是我國迄今爲止,規模最大、覆蓋範圍最廣、服務性能要求最高的巨型複雜航天系統。
 
  說起北鬥,不少人的第一反應就是“導航定位”。實時導航和快速定位是衛星導航系統最基本的功能,除此之外,北鬥還具有精確授時、位置報告和短報文通信三大特色功能。
 
  “北鬥衛星自己是我們國家的一個授時系統。”中國科學院國家授時中心副主任盧曉春說,北鬥三號衛星上的星載铷原子鍾的精度處于國際領先水平,可以達到每天100億分之5秒。目前,這一功能已廣泛應用于通信、電力、金融等系統。
 
  位置報告功能,與北鬥“有源定位”的特性息息相關。有源定位是中國北鬥的一大創舉,利用無線電測定技術,通過兩顆地球同步軌道衛星聯手,不僅能回答用戶“我在哪”,還能告訴關注用戶行蹤的相關方“你在哪”,廣泛用于搜救、漁業等領域,是保障民生安全的“千裏眼”。
 
  短報文通信功能,是北鬥系統的“獨門絕技”。導航衛星和通信衛星是兩種類型的衛星,但北鬥導航衛星卻附加了通信功能。中國衛星導航定位協會副秘書長王博介紹稱,北鬥用戶利用終端,不僅可以知道自己的位置,還可以通過短報文將自己的情況告訴他人。這個功能在沙漠、遠洋、深山、森林等沒有網絡覆蓋的地區,或者是災害發生、通信受阻時至關重要。
 
  “汶川地震以後,所有地面通信設施已經全中斷了。信息實際上就是靠北鬥一號短報文短信息功能,雖然只有幾百個漢字的能力,但是當時很起作用。”航天科技集團五院北鬥三號衛星總設計師王平說。
 
  在北斗三号系统中,短报文通信的能力显著提升, 信息发送能力从最月朔次120个汉字提升到1200个汉字, 广泛用于远洋渔业、抢险救灾、全球搜救等多个领域。据中国卫星导航定位协会会长于贤成介绍,目前全国7万余艘渔船和执法船安装了北斗终端,累计救助1万余人。
 
  北鬥衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部门組成。值得一提的是,北鬥空間段接纳三種軌道衛星組成的混合星座,除了與美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統同樣具有中圓地球軌道衛星外,還具有地球靜止軌道衛星和傾斜地球同步軌道衛星,這兩類衛星屬于高軌衛星,衛星越高,其抗遮擋能力越強,無論是在高樓林立的都会,還是在多有遮擋的山區,在其他衛星系統不能定位的情況下,北鬥依旧能“堅守崗位”。尤其在低緯度地區,北鬥性能更具優勢。
 
  惠及國內服務全球
 
  5月27日,中國2020珠峰高程測量登山隊乐成登頂世界第一高峰珠穆朗瑪峰。
 
  15年前,我國測量珠峰高程時,全球導航衛星系統(GNSS)衛星測量主要依賴美國的GPS系統。而此次測量,我國同時參考中國北鬥、美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯四大全球衛星導航系統,並且以北鬥的數據爲主。其中,由上海華測導航技術股份有限公司研制的北鬥高精度定位設備,在測量中發揮了重要作用。
 
  華測導航總部位于上海市青浦區西虹橋北鬥産業園,這裏聚集了百余家與北鬥産業相關的企業,北鬥産業鏈上、中、下遊已形成緊密聯系。
 
  從應用層面向上溯源,北鬥産業鏈是如何劃分的呢?
 
  據了解,“北鬥”産業鏈主要集中于北鬥系統的用戶段,分爲上遊基礎元器件、中遊終端、下遊運營服務三大環節。其中,上遊基礎元器件主要是芯片、板卡、天線等基礎元器件;中遊終端主要是指能接收“北鬥”信號的導航和定位裝置;下遊運營服務主要是指爲政企用戶、行業用戶、服務商和大衆消費者提供基于“北鬥”的定位、導航、授時、短報文通信等各類基礎服務。
 
  從爲亞太區域提供服務到爲全球提供服務,北鬥實現全球組網,不僅意味著北鬥服務範圍覆蓋面更廣,還會使全産業鏈受益,相關産業鏈産品就多了一套支持系統,這些産品的使用體驗、穩定性、可靠性都會隨之大幅提升,特別是芯片和終端産業。
 
  北鬥芯片的研發生産技術正在逐步成熟。支持“北鬥三號”系統信號的28納米芯片已在物聯網和消費電子領域得到廣泛應用,22納米雙頻定位芯片已具備市場化應用條件,全頻一體化高精度芯片已投産,北鬥芯片性能再上新台階。截至2019年底,國産北鬥導航型芯片模塊出貨量已超1億片,季度出貨量突破1000萬片,北鬥導航型芯片、模塊、高精度板卡和天線已輸出到100余個國家和地區。
 
  在終端産品方面,以智能手機爲例,2019年,國內衛星導航定位終端産品總銷量突破4.6億台,其中智能手機銷售量達到3.72億台。截至2019年第三季度,在中國市場申請入網的手機有400余款具有定位功能,其中支持北鬥定位的近300款。
 
  北鬥全産業鏈發力,既惠及國內,也服務全球。“2019年北鬥海外應用合作及貿易交往更加頻繁,國産北鬥基礎産品已出口120余個國家和地區,基于北鬥的土地確權、精准農業、智慧施工、智慧港口等,已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地得到乐成應用。”于賢成說。
 
  航天科技集團五院航天恒星公司至今已研發出了千余種衛星應用産品,包罗北鬥導航手持機、北鬥船載終端、北鬥車載終端等。“2019年,我們的船載終端産品乐成進入緬甸漁業市場,截止到目前共交付了1000余套船載終端産品,既爲緬甸漁業監管部門提供船舶定位監管、禁漁禁航區治理等服務,也爲漁民提供定位導航、漁獲上報、文本通信及報警救援等功能。”航天恒星有關負責人告訴記者。
 
  北鬥系統全面建成,將極大推動我國衛星導航産業新一輪發展。《2020中國衛星導航與位置服務産業發展白皮書》(以下簡稱《白皮書》)顯示,2019年,我國衛星導航與位置服務産業總體産值達到3450億元人民幣,較2018年增長14.4%,預計2020年産業總體産值將超過4000億元。
 
  應用只受想象力限制
 
  信號在天邊,應用在身邊。
 
  從衣、食、住、行到水、電、氣、熱,從農林漁業到救災減災……北鬥衛星導航系統與社會生活深度融入,滲透到經濟社會發展的方方面面。
 
  开车上路,走哪条路更顺畅?公交出行,汽車还有多久到站?共享骑行,怎样才气快速找到单车?无论你选择什么交通方式,都离不开北斗卫星导航系统。
 
  交通運輸行業是北鬥衛星導航系統最大的用戶之一。北鬥系統廣泛應用于重點運輸過程監控、公路基礎設施安全監控、港口高精度實時調度監控等領域。據《白皮書》的數據,截至2019年底,國內超過650萬輛運營車輛、4萬輛快遞和郵政車輛、36個都会的約8萬台公交車、3200余座內河導航設施、2900余座海上導航設施都已應用北鬥系統,建成了全球最大的營運車輛動態監管系統。
 
  “在哪裏”和“什麽時間”構成了我們日常工作生活的衡量坐標。看不見摸不著的時空信息,既是人們生活中不行或缺的重要保證,也是國民經濟的重要基礎設施。
 
  智能化港口建設,被視爲提升港口核心競爭力的重要手段。此前,交通運輸部等九部門發布《關于建設世界一流港口的指導意見》,提出要建設基于北鬥衛星導航系統等技術的信息基礎設施,推動港區內部集卡和特别場景集疏運通道集卡自動駕駛示範。
 
  在武漢花山港,一排排橋吊、船吊、軌道吊依次排開,一輛輛約15米長、最高載重75噸的“平板車”自主行駛,停車、裝箱、駛離、停車、卸箱等一系列操作完全自主完成。
 
  這是利用北鬥定位的5G智能無人集裝箱轉運卡車。相比于傳統集裝箱無人集卡依靠地上的“磁釘”定位移動,北鬥導航系統可以提供更高精度的時空信息,通過5G網絡傳輸數據,使車能夠感知200米以內的各類物體,停車定位精度利用在5厘米內。
 
  精度利用在5厘米內——這還不是北鬥的“極限”。高精度服務是北鬥的一大特色,傳統導航系統的服務精度都是“米級”甚至“10米級”,更高精度的服務很少開放給民用市場。而北鬥“全國一張網”,借助超過2000個地基增強站,北鬥系統具備爲用戶提供分米級、厘米級甚至是毫米級定位精度的能力。
 
  當農業遇見北鬥,播種更省力,出苗更省心,勞動生産效率大幅提升。在內蒙古自治區巴彥淖爾市烏拉特前旗大佘太鎮的農田裏,無人駕駛播種機正在從“希奇物”變得日益“尋常”。基于北鬥定位功能,播種機沿預設路線自行作業。有了這種精准科學的方法,每千米播種偏差不超過2厘米,每畝地出苗率能提高10%。
 
  據統計,基于北鬥系統的農機自動駕駛系統已有超過2萬台套,節約50%的用工成本;基于北鬥系統的農機作業監管平台和物聯網平台爲10萬余台套農機設備提供服務,極大提高了作業治理效率。
 
  當災害預警遇見北鬥,人身更安全,財産有保障。前不久,在湖南省石門縣雷家山,多虧了“北鬥衛星高精度地災監測預警系統”及時發出預警,位于滑坡危險區的村民及時轉移,無一傷亡。通過對山體、水庫、河流的形變、位移等進行24小時實時監測,北鬥對可能發生的滑坡、沈降、裂縫、水庫遇險、河流水位暴漲等險情進行預警,守護生命、減小損失。
 
  特别戰場上,北鬥同樣快速響應、盡銳出戰。2020年初,一場抗擊新冠肺炎疫情的阻擊戰在神州大地打響,火神山、雷神山醫院平地而起,爲複雜地形地貌實現高精度定位、精確標繪的,正是北鬥;面向全國的“千尋位置”網上無人機平台,可以實現無人機精准噴灑等防疫作業,爲其提供高精度數據的,也是北鬥;物資運輸車輛實時監管調控,智能機器人將各地送達的醫療物資快速送往醫院隔離區,背後的支持系統,還是北鬥……
 
  北鬥系統與新一代5G移動通信、區塊鏈、物聯網、人工智能等新技術碰撞融合,構建以北鬥時空信息爲主要內容的新興産業生態鏈,推動生産生活方式變革和商業模式不斷創新,將創造出巨大的經濟效益和社會效益。
 
  未來,北鬥擁有無限可能。正如首任北鬥衛星導航系統總設計師孫家棟院士曾說的那樣,“北鬥的應用只受人類想象力的限制”。

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