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北斗、5G融合进行时:实现无缝连接的时空信息服

时间:2021-09-30 06:20来源: 作者: 点击:
“从今天起,无论你走到哪里,北斗将始终伴你左右。”用了24年的时间,中国人实现了这样的梦想。2018年12月27日,喜大普奔的消息传来,我国宣布北斗三号基本系统完成建设,并于当

北斗、5G融合进行时:实现无缝连接的时空信息服务

“从今天起,无论你走到哪里,北斗将始终伴你左右。”用了24年的时间,中国人实现了这样的梦想。

2018年12月27日,喜大普奔的消息传来,我国宣布北斗三号基本系统完成建设,并于当日开始提供全球服务。从1994年开始立项到如今提供全球服务,从北斗一号、北斗二号到北斗三号,我们终于可以不用再仰望GPS。

北斗、5G融合进行时:实现无缝连接的时空信息服务

在北斗卫星导航系统取得重大突破的同时,我国的5G发展也进入了商用前的关键时期,5G时代即将来临。

北斗和5G,两项“大国重器”,它们的融合发展,将会打造出智能时代的时空基础设施,实现从地面到地下无缝连接的时空信息服务,从粗略走向精准、从事后走向实时、从静态走向动态。这是种基础服务能力,在其赋能下,智慧城市、自动驾驶、智慧物流等众多领域将会产生新的“化学反应”。

北斗导航进击的24年

在很多人的眼中,GPS等同于卫星导航,卫星导航也就是GPS。

的确,作为卫星导航领域的先进入者,GPS在全世界得到非常广泛的应用,从军用领域到民用领域,皆是如此。在军用领域,武器精确制导、军舰航行、飞机巡航等需要依靠GPS,战场指挥尤其是大空间跨度的指挥也需要GPS提供极其精确的时间同步。在民用领域,尤其是在智能手机普及之后,很多用户都已离不开GPS,出行导航、手机订餐、网约车、网购物流等生活服务都建立于GPS地理位置信息服务的基础之上。

“我们只能仰望GPS”,这其实很危险,尤其是对国家安全来说。一旦GPS被他方关闭或者被干扰,舰船、精确制导武器都会迷失方向,飞机无法高精度起飞降落。对于普通人来说,无法在微信上共享位置信息,也不能用手机导航了。

所以说,卫星导航是大国重器,必须要有自己的系统。

1994年,我国开始进行北斗系统的研制工作,并制定了“三步走”战略:第一阶段是到2003年,建成北斗一号系统,向中国提供服务;第二阶段是从2007年-2012年,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;第三阶段是从2013年开始,到2018年12月北斗三号基本系统完成建设并提供全球服务,北斗系统正式迈入全球时代,按照计划北斗三号将于2020年底前完成全球组网,30多颗星将在全球范围内提供更高质量服务。

从北斗一号,到北斗二号,再到北斗三号,提供服务的区域从中国到亚太再到全球,定位精度也越来越高,用了24年时间,我国的北斗系统实现了跨越式发展。

“通导一体”融合发展之路

北斗卫星导航系统和通信系统,并非是两条并行线,而是走融合发展之路,北斗需要通信,通信也需要北斗。

“北斗与通信的融合,就是我们所说的‘通导一体’”,中国信息通信研究院专家万屹认为,“通导一体”具有多方面的积极意义:有利于推动北斗产业高速发展,降低北斗产业链成本;为用户提供更迅速、更可靠的位置服务;保障我国公民位置信息安全等等。

目前,北斗导航已经在交通运输、农林渔业、水文监测等等众多领域得到了广泛应用。以交通运输业为例,据中国卫星导航系统管理办公室发布的《北斗卫星导航系统发展报告》显示,截至2018年12月,国内超过600万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆都应用了北斗导航系统。

但是在作为最主要的卫星导航应用市场——智能手机领域,北斗导航的应用还不够广泛。

相关数据显示,在2018年前三季度,在中国市场销售的智能手机中,支持北斗定位的机型在六成左右。这一比例并不低,但问题在于,北斗功能开机率并不高,部分手机硬件虽然具备北斗功能但未启用,同时手机用户对北斗导航的感知率偏低。在万屹看来,以手机为代表的消费类电子产品是未来北斗发展的重心和依托,北斗的未来想要更美好,必须要打开智能手机市场。2018年9月,信通院联合国内主流手机厂商、芯片厂商发布《北斗手机应用倡议书》,鼓励产业链加大研发投入,努力推动北斗定位成为智能手机的标准配置,同时要推动北斗开机率的提升,在中国大陆发售的手机出厂默认打开北斗功能。

不仅是在终端层面,在标准层面,我国一直在积极推动北斗导航技术标准与移动通信技术标准的融合,为北斗在手机行业中得到广泛应用而铺平道路。前些年,信通院联合大唐、中兴等厂商完成了北斗二号信号在3GPP的标准化工作,目前,信通院在牵头3GPP北斗三号信号体制标准项目,提出了在3GPP R16版本启动北斗三代标准化的推进建议。

5G时代更会相得益彰

按计划,2020年北斗三号系统将完成全球组网,而到2020年,我国的5G将开始大规模商用。这不仅是时间上的巧合,也是北斗和5G之间的彼此需要。

对于包括北斗在内的所有卫星导航系统来说,存在一个共同难题,那就是卫星信号穿透不了屋顶、桥面,一旦信号被阻挡,那就“束手无策”了。比如车辆行驶在高架桥下时,总是会听到导航发出“信号弱”的语音提示。

但是,人们80%的位置服务需求恰恰是来自于室内地下,这就尴尬了。虽然空中有导航卫星,但是“最后一公里”却遇上了大麻烦。怎么去消除这个麻烦呢?

在业内人士看来,北斗和5G的融合,是不错的解决方式,相互配合形成“卫星主外、5G主内”的局面,从而实现从室外到室内的无缝连接的时空信息服务。

中国卫星导航定位协会专家张力对记者表示,在北斗三号后期或者说北斗四号时代,要解决北斗卫星信号无法到达任何地方的问题,而解决之道就是北斗导航与5G的融合。“将数量庞大的5G基站变成固定的‘导航卫星’,也就是虚拟的导航卫星,成为北斗导航中的一部分。用户终端接收到地面5G基站的信号,也就是接收到北斗卫星的信号,这是用移动通信技术来传播卫星系统的导航信号。”张力还表示,目前我国在5G建设过程中,正在同步进行这方面的试验和验证。

5G可为高精度距离测量提供支持,同时5G时代的基站密度将远远高于3G/4G,用户信号可被多个基站同时接收到,有利于多基站协作实现高精度定位。

对于我国5G而言,北斗系统同样极具重要性,比如在网络安全性方面。众所周知,通信基站需要依靠有时钟源才能正常工作,才能时间同步、步调一致。目前,我国的通信基站基本是以GPS为时钟源,进行授时和同步。试想,如果GPS被切断或者被干扰,那会给我国的移动通信安全带来极大威胁。

“2G/3G/4G时代,北斗还没有发展起来,芯片等也跟不上,没办法。到了5G时代,正好又是北斗初步建成、具有一定市场规模的时候,两者结合起来具有很大的意义,提升我国的信息安全水平。”张力说道。

我国5G网络的商用时间是在2020年,届时北斗三代也已经全面建成,由北斗取代GPS提供基站授时和同步服务,按照张力的话来说是“恰逢其时”,让我国信息基础设施更加安全可靠。

而且,北斗系统还具有其他卫星导航系统所不具备的短报文功能,简单来说,通过北斗可以发送接收“短信”。那么,今后在5G信号到达不了的地方,可以通过北斗进行信息沟通。

刺激更多行业产生“化学反应”

在智能时代,需要各类设备能在统一精准时空下协同作业,“北斗+5G”将成为一种基础能力,为更多行业带来产生新变化的动能,比如说无人驾驶。

无人驾驶需要高精度定位支持,而且是移动状态下的高精度定位。我国的北斗卫星导航系统,实际上不仅有卫星,还有地基增强系统。目前,北斗卫星的定位精度在米级左右,加之地基增强系统的配合,使得定位精度提升至厘米级。今后随着北斗卫星系统更加成熟,定位精度有望进一步提升,这为无人驾驶车辆的自主定位、安全行驶打下了良好基础。

同时,无人驾驶需要传输海量数据,让信息能充分流通、共享。比如说有行人准备穿越马路,路口的传感器就会将行人动向信息发送给来往车辆,避免事故发生。更高带宽、更低时延的5G网络,无疑是传递这些海量数据的最佳方式,承载无人驾驶交通网络的数据流通。

显然,“北斗+5G”的搭配将为打造城市智能交通网络、为无人驾驶的发展插上翅膀。

不仅是无人驾驶,“北斗+5G”改变的领域会很多。

现在,我国的快递物流已经相当发达,支撑起兴盛的网购经济。但是现在的物流领域仍存在很多痛点,配送效率较低、时效性较差、准确性难以保障等等。很常见的场景是,在小区里,经常会碰到快递小哥在兜兜转转,询问“×号楼在哪里”。而在“北斗+5G”使能之后,这样的场景将会消失,因为能提供厘米级的定位,能具体到用户家楼下。而且,如果将时间规划好,还能实现动态精确配送,可以把货物精确地、在动态中送给需要的人。

“北斗+5G”的协作带来了巨大的空间,更多的使用场景还有待今后去挖掘 (责任编辑:admin)

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