【北斗导航】中国完成全球部署 “北斗牌”印钞机正在隆隆启动

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6月23日,随着最后一颗中国北斗卫星成功发射、组网,北斗卫星定位系统(简称北斗系统)已经全球部署完毕。自此世界的星空开始同时为中国而闪烁,“北斗牌”印钞机开始隆隆启动。

2020年6月23日,中国成功发射北斗三号最后一颗组网卫星。至此中国的北斗卫星定位系统完成全球布局,并开始进入全面商业化运行阶段。(中国央视截图)

也许之前还在有观点质疑,中国政府放弃廉价而成熟的美国全球卫星定位系统(GPS),转而开发自己系统,更多的是出于军事和安全的需要,在商业上不仅得不偿失,赔本赚吆喝、更缺乏商业盈利模式。然而,殊不知在北斗卫星系统和其配套的产业开发,其实早已让中国赚的盆满钵满,日进斗金。

预计至2020年年末,中国卫星导航产业规模将超过4,000亿元人民币(1元人民币约合0.14美元),而其中以北斗卫星定位系统为核心的卫星导航产业也将超过了3,000亿元的规模。如果再考虑到,从基础科研、技术研发、到相关的处理芯片、射频天线、地面接收设备的产业链延伸,以及定位、通信服务的商业拓展应用,北斗卫星定位系统对中国产业和资本的拉动效应已经接近万亿元规模。

简单的从功能上来看,北斗系统是中国自主建设运行的全球卫星导航系统,是为全球用户提供全天时、全天候、高精度的定位、授时、导航服务的国家重要时空基础设施,也是全球继美国GPS、俄罗斯的格洛纳斯卫星定位系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。但是从1994年立项之初到2020年6月23日的全部完成部署,北斗系统正在逐步从一个试验性的工程逐步成为中国科研和产业化升级的引擎。

在北斗卫星及系统的研发初期,由于卫星定位系统对精准时间计数的需求和天地之间的卫星信号传输的需求,北斗系统的研制首先就直接激发了中国在原子钟、激光测量,以及在卫星信号传输和精准测控等方面的基础科研。在市场经济领域,人们常说需求决定供给,其实在科技领域也是如此。尽管在此之前,中国也在从事这些方面的研究,但是总是显得慢无方向。而北斗工程的实施等于给了相关技术的发展提出了明确的需求和可靠的资金保证。

在卫星定位系统的原理中,人们是利用卫星的运行轨道位置和卫星之间的相对位置来进行精确定位的。而空间位置的确定又是根据无线信号传输的时间,经过空间几何计算得出的。如果时间偏差0.01秒,地面定位就会偏离近千公里。这逼迫着中国不得不在研制北斗卫星导航前首先攻克精确计时、精确传输、快速解码、计算等技术和生产难题。而这背后是就是原子钟、激光测距、天地通信、射频芯片,乃至计算机芯片等如今人们已经耳熟能详的所谓“新技术产业”。

可以说北斗卫星定位系统绝不是表面上的一个导航产品。在北斗卫星定位系统之前的第一二号工程中,已经在军品领域布局了中国目前民用新技术产业的开端,以及人才队伍的培养。这种从无到有的拉动作用,以及目前中国在激光、通信、计算机等领域的领先地位与数千亿元的产值,都已经让当初整个北斗卫星导航系统的研发投入有了成百上千倍的回报。

北斗卫星定位系统的建设已经成为诸多新兴产业的引擎,在先进制造、信息通信、国产芯片,以及工业互联网等领域,都能找到北斗系统的影子。(新华社)

而从2009年北斗导航系统开始部署三号工程,并进入全球民用化阶段以来,中国北斗相关产业每年都在以20%到30%的速度持续增长。北斗系统的商业开发更将让其成为一台名副其实的“北斗牌”印钞机。

目前全球真正能够提供商业化卫星定位服务的系统其实只有美国的GPS系统这一家,俄罗斯的GLONASS系统只能提供并不精确的区域定位,而且尚未实现商业化。这种实际上的垄断型产业既给北斗导航的推广制造了困难,也同时是一个巨大的机遇。

相比于美国30多年前开发、组网的GPS卫星导航系统,大量采用新技术的中国北斗系统定位更加准确,从目前GPS系统的大约15米范围的定位精度,提高到了10米。如果结合地面段和用户段的两级导航,北斗系统能够提供精确到10厘米左右的精确导航,和0.2米秒的测速和10纳秒的授时服务。这是目前美国的GPS卫星导航系统无法做到的。

这种精确的导航、定位和测量能力,将使得北斗卫星定位系统在交通运输、海洋工程、建筑测绘等诸多领域取得以更广泛应用,并且使得未来的无人驾驶技术变得更加安全可靠,尤其是在长途运输和远离城市的道路上,卫星的直接导航和辅助将必不可少。可以说北斗拥有足够的竞争优势代替现有的GPS系统,获得更大的市场。

道理很简单,作为一个驾驶者,GPS系统的15米左右的导航精度经常会令你错过路口,而时不时“GDP信号弱”的提示也会令你提心吊胆,如果在此基础上开发无人驾驶汽车这15米的误差和信号丢失都足以酿成交通事故。而北斗系统的10厘米范围的精度,35个卫星的布网密度,则可以避免这一切。作为消费者和汽车厂商机会选择那个系统呢?

中国的北斗系统将以覆盖刚广、精度更高,以及可双向交流的信息传输功能,占领更多的国际市场,并基于天际网络的“北斗+”应用产业链。图为中国北斗卫星导航系統模型。(视觉中国)

按照中国卫星导航定位协会在《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》中的估计,仅中国国内卫星导航产业的全年总产值就达到了3,450亿元,其中北斗对核心产值的贡献率超过80%。目前中国国内北斗系统兼容型芯片及模块销量已突破1亿片,应用北斗系统的中国国内卫星导航定位终端产品总销量突破4.6亿台。另据《日本经济新闻》报道,目前在130个国家被观测到的使用频率中,中国北斗系统的应用已经超过了美国的GPS系统。

与此同时,随着北斗三号系统的部署完毕,北斗大大提高了原有的短报文功能。北斗系统在亚太地区的服务容量已经提高到1,000万户,单次通信能力达到了16,000比特。这使得北斗系统真正成为了一个天地双向信息卫星传输系统。它不仅能为交通工具和人员当方面发布位置信息,还能实现信息的交流、转发。其基本的功能类似目前的海事卫星电话,但是容量则要大得多,更能支持数据传输。

就如同一个小孩前走在街上迷了路,之前只能听家人的呼叫,寻声去找,没人知道孩子具体在哪里,现在怎么样。而现在孩子也可以发出呼叫,通过北斗卫星报告自己的周边景象和处境,家人还可以通过北斗卫星的信息传输来指挥孩子的行动。这就大大缩小了搜寻的困难。

之前所提到的北斗系统能够将卫星导航精度从10米一下提高到10厘米,其实就是用的短报文双向传输功能。通过卫星和地面基站的信息互动和矫正,快速缩小定位范围,实现精准定位,这使得无人驾驶在长途运输和远离城市的道路上将成为现实且经济的可能。

北斗系统的短报文功能绝不只是简单地短信聊天,更多的基于数据传输的物联网应用将得以开发。例如汽车的无人驾驶,飞机的数据通讯、轮船的远洋调度,海洋工程的数据上传、远距离无线设备控制,乃至应急救援、寻找走失儿童,都成为了北斗卫星的业务范围。

目前,北斗三号系统已经按照国际民航标准提供了基于卫星系统的飞机导航增强服务,并且按照国际搜救卫星组织标准开始提供国际搜索救援服务,此外,北斗卫星的数据传输服务的招商工作也正在展开。随着北斗系统的商用开发,未来借“互联网+”一样,一个基于天际网络的“北斗+”也将形成。届时,北斗系统对中国产业和资本的拉动效应预计将接近万亿元规模。

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