北斗新时空服务体系与2019GNSS技术发展趋势蓝皮书
来源: | 作者:北研院 | 发布时间 :2019-12-19 | 64 次浏览: | 分享到:



  时间、空间是人类的两大传导系统,人从出生起就开始和时间、空间打交道。北斗与所有的卫星导航系统一样,提供时间和空间两大参量。卫星导航是信息时代发展的最前端。上世纪起美国就开始宣传三大航天工程的概念,一个是GPS,一个是阿波罗,还有一个是载人航天飞机。现在真正留下来,长期起作用的便是GPS,这说明航天领域中,真正能够与国计民生相结合的就是导航。信息时代从数字化向网络化,到智能化发展,实现了真正的时间和空间优势。在准确的时间和准确的地方办正确的事情,就是智能。现在世界上的卫星导航是系统的系统,各个国家都在建设自己的系统,最后怎样把多个系统整合到一起,并重新利用,实际上是一个很大的课题。目前天上真正工作的卫星大概有130多颗,明年会增加到140多颗。这样一个新的组合实际上会带来非常大的好处。以前单个系统做不到的事情,现在多个系统可以做到。



北斗三号提供了五大服务,有两件事情值得关注。一是我们从北斗二号到北斗三号实现了重大变革,北斗三号的性能也要比北斗二号强很多,我们要把北斗三号的优势发挥出来。多系统协同工作的前提下,如何与其他领域,如通信、遥感进行融合,是现在发展的一个重要趋势。第二是应用产品到服务产品为主,也就是服务产业化是很重要的发展方向。再次是从户外导航到卫星导航,再到室内外融合导航,也是非常重要的发展方向。最后是室内外融合之后,实现泛在服务。如果多系统兼容成为标准化,现在实际生产的芯片中,不仅仅有北斗,而且还有GPS、GALILEO和GLONASS,四个系统组合在一起,厂家做芯片的时候都是这样做的,为什么呢?因为只有这样才能实现利益的最大化。最后就是融合。由“北斗+“转到“+北斗”,各行各业利用北斗,变为融合发展。明年,全国整个卫星导航业的终端持有量将达到58亿套。


关于卫星导航产业的产值,我们在北斗立项时就做了一项研究,到2020年产值约达4千亿。4千亿是什么概念?举个例子,产值4千亿,我们国家收税至少收一千亿。一千亿什么概念?我们十多年北斗的整体投入加起来700亿,一年就能把700亿收回来的,只有北斗卫星导航产业可以做得到。我们的高新技术,最后还是要落实到产业,落实到经济效益和社会效益中。


据美国统计数据显示,从80年代到2017年,整个产业的产值达到1.4万亿美元。GPS做了这么多年,大量的产值是最近几年才开始真正实现的。我们赶上了一个好时代,要充分利用这个时代,把我们的产业规模做上去。欧洲人的市场报告统计数值越来越低,一开始是3千多亿欧元,今年发布的数值是两千多亿欧元,但是美国人越做越高,我们恰恰处于两者中间。前几年,欧洲的细分市场主要是在交通领域,分成了八大领域。但是今年欧洲市场报告中的分类又出现了变化,突出了无人机,无人机应用变成了第三大应用,排名第一位的是手机,第二位的是汽车。还有一个是测绘。再一个是使时间、市场同步,与基础设施挂钩,实际上真正的同步应用主要是在基础设施方面。对国家的安全来说,关键应用是时间和空间,然后就是基础设施。2008年美国发布PNT总体规划,开始进行PNT建设,中国应该专注于新时空。为什么?同样是时间和空间,我们的总体思路是不一样的。如果我们从战略上、理论上重新探讨,建设一个完整的系统,可能就对今后的发展更加有利,也可以避免今后在知识产权上出现问题。结合中国实际,做产业推进体系、创新体系和保障体系。


下一个十年,人们攻克的GNSS的焦点是是相关的配套系统和多星座,GNSS还是最主要的时间和空间信息提供手段,因为它的基础比较好,营运成本也比较低,2019年GNSS的关键词是什么呢?比较分散。比如说新信号能力与互操作性等等。今后十年PNT的核心技术是什么?还是多星座。我们的卫星导航系统建好以后,关键在于应用。卫星导航深入到国计民生中,才能产生效益。无人机肯定是一个方向。从调研来看,无人机的应用包括空中测量和绘图、空中侦查与安全,最重要的是物流领域,这也是一个很大的增长点。


时空是众多宏观产业的核心主线,大数据、云计算、人工智能、物联网等等都是基础性行业,形不成产业,但又是不可或缺的,它们推动的是交通、物流、无人系统、智能城乡和移动健康等等行业,也就是说卫星导航推动的是智能产业,智能产业就是通过时空这个架构把相关的、基础性的组合在一起,真正解决的是四大问题:泛在性、精准度、安全性和连接性。北斗新时空融合集成路线图,要兼容互操性,实现室内外融合、天基地基融合,与国计民生挂钩。“十三五”只是奠定了导航创新驱动发展的基础。到“十四五”是泛在时空,融合引领跨越,抓住北斗导航这个牛鼻子。到下一个五年计划,就是中国服务,智能分享惠民,体现服务为王、内容为王、智能为王等特点。中国新时空将来会有四大创新。一是理论创新,二是体制创新,三是产业创新,四是体系创新,也就是在标准知识产权方面创造出自己一套完整的系统。


真正的信息产业包括三个重要环节:感知、传输和服务。中国在服务上落后于国外许多先进国家,而且中国人最多,服务的需求最多,需要定制化、人性化。中国在服务上做好了,便可以把自己的服务推向全世界,也就是把中国服务作为一个国家品牌进行对外推广。



专 家 答 疑 

问题1:现在通讯已经发展到5G,据说6G也在发展,我们的通讯都是基于地面基站,以后到6G可能是靠天上的卫星,发展到6G、7G后,有没有可能北斗、GPS慢慢被新的通讯技术给取代?有没有可能用LBS代替GPS?

曹冲:有人说有这个可能,但是我觉得不会。为什么?卫星导航之所以能够发展的那么好,实际上前期覆盖是以光波的方式来完成的,也就是一对一的用户无线式通讯。实际上本地服务更多地是利用地面设施来完成的。  

  

问题2:GPS、北斗系统全球覆盖,现在精度是瓶颈性问题。多系统、多星座成本很高,是不是不需要这么复杂?除了安全性,核心是应用,如何解决更多的应用问题?如果精度要求达到了,天上的卫星系统还要不断建设吗?

曹冲:我同意您的观点,天上不需要建那么多的系统。卫星导航系统前期可以覆盖所有用户,使其接收信号。但通讯是一对一的,而且所有的服务都是本地化的,地面基站非常重要。

    

问题3我们国家的新时空与美国的PNT有什么不同之处?还是只是名字不同?

曹冲:我们的新时空是从更大范围来讲的,有两点考虑。一是避免今后在PNT上有知识产权的纠纷。更重要的是,我们的概念更加宽泛,有四个层次,更加注重科学理论和技术实践的结合,注重产业和体系化研究。我们要形成一套比较完整的概念,更多的不是停留在技术上,而且延伸到产业和其他相关产业融合的概念上,新时空的概念更加宽泛,而且更突出真正的时间和空间概念。

    

问题4:北斗二号系统和北斗三号系统怎么样平稳过度?在室内定位上,有人提出用伪卫星方案,您觉得用伪卫星做室内定位是不是有可能?

曹冲:伪卫星只是一种补充技术,卫星本身相当于一个基站,只是一种补充和辅助技术,不能成为一种可以大规模推广的技术。  


问题5:刚才您解提到导航是用光波传导方式,这种方式能不能应用到现在的物联网和人工智能等领域?

曹冲:我想讲的重点是如果真正要实现通讯和导航的融合,在3G时代就要考虑定位。到现在4G、5G时代还没有真正的融合。通讯和导航界的专家们需要一起研讨实践,推动有利于大众应用的融合的实现。