採用北鬥航標遙測遙控裝置的一艘大型燈船投放在珠江口擔杆水道(2019年6月20日攝)。
2020珠峰高程測量登山隊隊員在珠穆朗瑪峰峰頂開展測量工作(2020年5月27日攝),本次測量同時參考四大導航系統,並以北鬥的數據為主。
在河南省鄧州市小楊營鎮安眾村,加裝有北鬥導航系統的拖拉機在無人駕駛狀態下播種(2020年5月26日攝,無人機照片)。
北鬥全球組網成功,能夠在全球範圍內全天候、全天時為用戶提供高精度的定位、導航、授時服務,以及獨有的短報文通信能力。這將為我們的生活帶來哪些具體的改變?相比以往在手機、車輛中常用的GPS等導航,又會有哪些差別?
你早就用上了北鬥
南京航空航天大學航天學院教授康國華告訴記者,「北鬥」是一個龐大的系統工程。看似遙不可及,其實與我們的生活息息相關。
北鬥衛星每一顆重850公斤,載荷重量300公斤,承載著三項功能——定位、授時和短報文。康國華說,定位是導航的基礎,導航是定位的應用;定位是「告訴你在哪」,導航是「告訴你如何從現在所處的位置,去你想要去的地方」。
授時,顧名思義就是「給出準確的時間」,對一些儀器設備來說就是進行時間的校準,只要用了北鬥授時功能,即使分布在全球不同地方,依然可以保持時間的「同步」。康國華告訴記者,時間同步是一個國家安全的保障,如高鐵、電網、計算機網絡通信等等,都需要時間同步。如高鐵準時發車、按時到站、安全交會等,都需要有「同步時間」作為基準。比如依靠北鬥的精準定位,高鐵從時速350公裡一次制動到停車,最後停準誤差能控制在10釐米之內。
短報文則是中國北鬥的獨有特色,與GPS接收機只能單向接收衛星信號不同,北鬥接收機不僅可以實現定位,而且可以類似手機收發簡訊,通過衛星進行雙向的文字信息傳遞。
在2008年的汶川地震救援中,當時地面通信設施遭到嚴重破壞,甚至癱瘓,救援部隊利用北鬥短報文,發出了來自災區的第一條信息,將災情和受災位置準確地報告給救災搶險指揮部,發揮了巨大作用。而當時「北鬥一號」的精度其實還不夠高,其雙向通訊功能已經大顯神通,挽救生命難以計數。
抗幹擾能力強
以路面上最常見的共享單車為例,6月23日,哈囉出行宣布,旗下單車全面接入北鬥定位。使用了北鬥的定位系統,相比以往的GPS會有哪些變化呢?
「GPS定位導航技術分為軍碼和民用碼,目前對商用開放的是民用碼。技術掌握在別人手中,如果在一些特殊情況下,對方採取一些幹擾手段,就會造成定位不準或漂移,成為我國企業不可控的因素。」哈囉出行研發總監沈鵬說,北鬥是我國完全自主智慧財產權的技術,是「自家」的產品,從穩定性、可靠性來講,之前這類問題都會迎刃而解,所以哈囉出行早在2017年就將北鬥的接收晶片模組集成到了智能鎖裡,想等時機成熟再啟用。
基於這一特性,全球範圍內的產品都多了一種定位系統選擇,也就是模片既有GPS又有北鬥,平時兩個系統一起使用,當一個系統出問題時,另一個可以作為補充,穩定性和可靠性大幅提升。
定位更加精準
定位精度高是北鬥系統的一大優點,由於衛星數量的增加和地基增強系統,定位能力能夠從以前的全球範圍內優於10米、亞太地區優於5米提升至靜態釐米級、動態分米級。
這一特點將為各行各業帶來哪些影響?
7月6日下午,湖南常德潘坪村雷家山突發山體滑坡,塌方100萬餘立方,但由於石門縣提前接到了北鬥衛星監測系統發來的地質災害橙色預警,使14戶33人全部提前撤離,無一人傷亡。
今年初疫情期間,正是在北鬥衛星導航系統的高精度定位設備的幫助下,建設火神山醫院的工程師們得以快速精準地完成測量任務,為挽救生命爭取了寶貴的時間。
精準定位是交通精細化運營的前提。「北鬥導航定位覆蓋範圍更大、定位盲區小,採用北鬥實現高精度定位,對於出行領域具有裡程碑的意義。」哈囉出行執行總裁李開逐說。
目前,國內已經有重慶、鄭州等城市在公交系統中使用北鬥定位,讓後臺實時、準確掌握車輛位置信息和行動軌跡,從而提前預估用戶的需求,快速做出車輛的管理和調度反應。
此外,共享出行的無序停放成為城市的治理難題之一,北鬥高精度定位可幫助用戶更準確、便捷地找車用車,解決「找不到車」「還不了車」等常見問題,並降低超區、禁停區停車的誤判率,引導用戶文明騎車和規範停放。
創新生態可期
5G技術和北鬥都是護航國計民生的「國之重器」,具有相互促進的作用。5G的大容量、高速度、低時延的傳輸能力,能為北鬥提供更加可靠的數據服務。以交通運輸行業為例,據了解,截至2019年底,國內有超過650萬輛運營車輛、3萬輛郵政和快遞車輛,36個中心城市約8萬輛公交車、3200多座內河導航設施、2900多座海上導航設施應用北鬥系統。北鬥組網完成後,基於5G的超強傳輸,可以讓交通運輸領域結合大數據、雲計算等智能技術,實現更加科學合理的管理,提升生產效率。而對於智慧城市、精準農業、人工智慧、航天海事等領域,「北鬥時代」的到來同樣正在開啟一個令人期待的創新生態。
北鬥三號的發射,讓短報文通信成為北鬥的「獨門絕技」——信息發送能力從原來的一次120個漢字提升到一次1200個漢字,通信帶寬也從50萬用戶能力提高到500萬用戶,用戶與用戶、用戶與中心控制系統間均可實現雙向通信。
目前,這一特點已經被諸多領域所看好,開始進行相關研發。此外,這一功能也將使野外作業、登山、探險、救援等領域的工作更為便利。