北斗系統全球組網!導航系統建設的“中國方案”
 
時間:2020年6月23日

嘉賓:中國衛星導航定位協會副秘書長 肖雄兵

中國網:2020年6月23日9時43分,北斗三號系統最後一顆全球組網衛星成功發射,標誌著北斗全球星座部署圓滿完成。北斗系統是我國迄今為止規模最大、覆蓋範圍最廣,性能要求最高、最複雜的巨型航太系統,首次創造了三種不同軌道構成的混合星座,形成了集多種服務能力於一體的北斗特色應用服務體系。目前,北斗系統已經廣泛應用於交通運輸、農業漁業、減災救災等領域,並在全世界半數以上國家得到應用。北斗全球系統有什麼技術優勢?截至目前的服務情況如何?本期節目特別邀請中國衛星導航定位協會副秘書長肖雄兵為您解讀。

中國衛星導航定位協會副秘書長肖雄兵接受中國網《中國訪談》專訪。   


中國網:隨著最後一顆組網衛星的成功發射,北斗全球系統的星座佈局已經圓滿地完成了。北斗系統從1994年立項至今,已經經過了20多年的建設歷程,首先請您梳理一下北斗全球系統的建設過程。

肖雄兵:中國的北斗走了一條具有自己特色的道路,我們是按照“三步走”的路徑來發展的。第一步是北斗一號系統的建設,于上世紀大概1994年左右啟動。到2000年雙星的衛星發射完畢,這套系統採用的是有源的定位體制,是為中國的用戶提供定位、授時,包括廣域的差分和短報文通信服務。2003年又增發了一顆衛星,進一步提升了服務的性能。

北斗二號是在2004年立項,這個星座發射了有14顆組網的衛星,包括5顆地球靜止軌道衛星,5顆傾斜地球同步軌道衛星以及4顆中圓地球軌道衛星,這個是在2012年底投入運作。北斗二號是在兼用了北斗一號這種有源體制的基礎之上又擴展了無源的定位體制,它服務範圍也擴展到了亞太地區,為亞太區域的用戶提供定位、測速、短報文、授時等服務。

 北斗三號工程是在2009年啟動的,同樣北斗三號工程也是北斗一號和北斗二號有源、無源體制都繼承的基礎之上,它建設了一個全球的星座,30顆衛星。到現在大家見證了衛星已經成功組網了,這是非常重要的節點。北斗三號在服務的提供上面做了很多的擴展,它是在整個服務區域上分為全球的用戶和中國及周邊區域兩類。針對全球用戶,提供了定位、導航、授時這樣基本的服務,我們還提供了全球搜救,也提供了全球的短報文通信服務。針對中國及周邊用戶,我們又進一步地提供了星基增強服務,地基增強服務,還有精密單點定位服務和區域的短報文服務。

 從今天來看中國北斗發展路徑,確確實實應該説是結合當時的不同發展時期,中國的基礎以及我們社會的經濟能力探索了自己的路徑,我們今天來看這個路徑應該是很成功的,也是對國際衛星導航系統的建設提供了很好的樣例。

中國網:目前,在國際上使用率較高的全球導航系統有美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯以及歐洲的伽利略。此次新組網完成的北斗系統與這三大導航系統相比,有哪些技術優勢或者這四個導航系統有沒有可比性?

 肖雄兵:這些年,全球衛星導航系統這個大家庭,也就是四大全球系統供應商,還包括有些區域系統都在進步。但是要仔細琢磨裏面的特點,我們國家的北斗確實有它獨特的優勢或者説很有特色。第一個很顯著的特徵,就是它的短報文通訊服務,這個確確實實是其他幾大系統都沒有的,而且這次的北斗全球系統又進一步發揚光大了,我們把短報文通信服務擴展到全球,對中國及周邊地區的服務又做了增強,我們短報文通信能力,單次可以到40個漢字,這可以解決很多急需的問題,中國周邊區域也從原來的120個漢字擴展到1000個漢字。有人打個比方説,現在我們的北斗全球區域短報文功能相當於從原來的短信到了微信的時代,這應該是顯著區別於其他系統的地方。

 第二個,我們星座的軌道設計也是很有特點的,我們有地球同步軌道,有靜止軌道的,有同步軌道,也有中軌,這樣混合的星座,我們就會(提升)一些抗遮擋方面的能力,我們有一些特色。

在其他擴展服務方面,在增強系統上面,一個是星基增強,我們是按照國際民航的標準,最新的2.0的標準來建設,今年年底就要投入服務。在地基增強上,應該説有中國特色的事情,不管是星基增強,還是地基增強,我們都是納入到大系統的統一規劃裏去建的,在國外是分開,分別進行建設的。我們是以用戶的需求為導向,做了整體的需求設計,從星基增強系統,地基增強系統,多個維度來滿足用戶的需求,做整體的設計。我們也增加了全球的搜救和下載這套系統,這套系統,為了提高被救用戶的信心,我們在搜到用戶的報警資訊之後,通過我們反向鏈路的設計,來告訴報警的用戶,這樣可以安撫他焦慮的心情。這樣一些細節,都是我們這裡做了一些考慮。

總而言之,北斗系統在服務的區域上面,服務用戶上面,服務的種類上面,都還是比較豐富,相對是比較完整的。

中國衛星導航定位協會副秘書長肖雄兵談北斗衛星導航系統建設情況。


中國網:我們關注到,在2019年12月27日國新辦就北斗三號系統提供全球服務一週年有關情況舉行的發佈會上,發佈了北斗衛星導航系統應用服務體系1.0版本。這是一套什麼樣的應用服務體系?截至目前,它的服務情況如何?

 肖雄兵:我們去年才剛對外發佈了服務體系1.0版本,這是什麼概念呢?我個人理解,因為它本身是服務設施,必須要構建一套體系,服務體系是支撐,讓所有的人包括開發者在內知道這個系統有什麼樣的服務功能。第二,我們的開發者怎麼來做地面産品的開發?第三,真正的用戶怎麼去獲取,怎麼使用它,使用當中有什麼問題,怎麼反饋?我上哪兒去找我們系統裏最新的資訊。我們發佈了服務體系就是圍繞這些內容展開的。

還需要進一步可以指導開發者怎麼去做演算法設計,它可以有一些指南,告訴它怎麼用。包括我們系統因為涉及的服務種類比較多,有些服務也不是説都像無源服務那樣那麼簡單,比如説區域短報文、全球短報文服務,是需要有一定流程的,怎麼獲取這種服務,包括全球搜救等等,特別需要給用戶的指引。

 剩下的就是發佈。明確告知了全社會,我們是由中國衛星導航系統管理辦公室,還有官方的網站及時發佈資訊,同時它也在上面設置了一些反饋的郵箱,用戶有什麼問題都可以及時地告知我們的系統方,他們會協調相關的工程人員去解決這些問題。

當然了,更大的體量就是全球的和區域的七大服務。每一類服務的服務能力,我們用戶需要知曉服務的功能和性能的情況,也是通過這套服務體系去發佈的。

到目前為止,我們七大服務應該説是陸陸續續都在到位。首先是全球服務,全球的定位導航授時基本服務,這個已經是落地了,全球的搜救和全球的短報文在今年年底也都會去發佈相應的開發文件和服務新文件。同樣在區域裏,星基增強同樣也要到年底,一些開發文件和短報文,地基增強系統已經發佈了,已經在用了。精密單點定位服務這些都會在年底之前落地。就是説到今年年底,我們七大服務都會全部能到使用階段。

中國網:隨著5G時代的到來,北斗系統和5G技術的融合又會擦出什麼樣新的“火花”?

肖雄兵:不光是5G了,移動通訊和定位一直都是相伴相生,一直在共同成長。一個很典型的應用,比如説像在中國的車輛監控,就是先要定位,通過通訊送達後臺的。以前還出現過一種産品,把移動通訊的天線和定位的天線都把它整合在一起這樣的用法,説明他們兩個很密切的。現在5G隨著高頻寬,大容量,還有低延時的特點,對於我們現實裏應用場景要求高的時候就特別有用了,能夠快速定位,快速反饋,比如説對於無人駕駛高速移動場景,就需要這樣的能力,兩者能力要進行結合,,對我們今後推廣這樣的應用是非常有幫助的。導航後臺的定位實際上是結合了Wifi定位、基站定位和衛星導航定位三種能力,再加上手機本身慣性感測器、磁感測器,是綜合的手段。通訊的基站和衛星導航定位兩種手段是天然的,可以互相支撐的,互相協同的,比如説我們對5G基站的空間配置,我們可以結合場景,因為衛星導航容易受遮擋,結合這種場景,我可以在布5G基站的時候,適當考慮一下空間佈局,這樣的話可以提前做好。到時候對用戶而言,可以切換,如果説是衛星導航有影響,至少有基站定位可以支撐,這兩者可以結合起來。

另外我們通過5G通訊手段,可以給衛星導航定位提供輔助增強的功能,可以加速定位的時間等等像這樣的場景,包括我們可以利用5G的基站還可以來播放高精度定位的資訊。不管是在網路層面,甚至現在在資訊層面,5G和衛星導航的融合都在研究,未來他們會越來越融合。

中國網:據了解2035年將建成以北斗導航為核心,更加泛在更加融合更加智慧的國家綜合定位導航授時體系,進一步提升時空資訊服務能力,實現北斗高品質建設發展,請您介紹一下北斗系統未來的發展佈局?

肖雄兵:衛星導航系統在全球一直沒有停止它的發展步伐,我們這幾大供應商都在不斷地建設一代,研究一代。我們和其他的幾個供應商一樣,在中國也在謀劃下一代的衛星導航系統以及相關的一些其他的定位導航授時能力,作為一個體系的建設,我們把它稱之為體系構建、體系完善、體系融合,我們下一代的叫綜合PNT系統,這套系統它從深空到水下,到跟通訊的融合,包括跟慣導、慣性技術的結合,還有低軌技術,就是低軌增強的結合,他們都有一些考慮。第二從用戶角度考慮,從各種精度的覆蓋,各種要求,包括有些高可用、高完好性、高可靠性等等這方面都有不同的要求,我們為了滿足這種要求,必須構建多能力的組合這樣一種體系。所以中國PNT建完以後,不管是深空探測、深海方面的研究,包括深海下面各種海洋工程設施的建設,包括日常生活中尤其是無人駕駛,如果加上衛星導航系統,加上低軌增強融合之後,它可以又提高精度,又提高高精度的定位。可以預見這樣一套系統建成之後,我們目前正在開發的各種各樣的應用,它的需求將會得到更好的滿足,同時也會更好促進這個應用的深化。


(本期人員:責編/主持:裴希婷;攝像:王一辰、張文泉;攝影:楊佳;後期:常宏博;主編:鄭海濱)


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來源:中國網
本期人員:責編/主持:裴希婷;攝像:王一辰、張文泉;攝影:楊佳;後期:常宏博;主編:鄭海濱