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“北斗”引导百姓生活乘风破浪

来源:《学习时报》  发布时间:2020-07-24

6月23日,中国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。新华社记者 江宏景摄 编辑配图)

  北斗七星,由天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光七星组成,是北半球天空的重要星象。古人把这七星联系起来想象成为古代舀酒的斗形,故名北斗。北斗七星是古代中国人用作定方向、定季节、定时辰的标尺。北斗七星为古代中国人扩大了时空观念,从而激发了许多诗人的灵感。例如唐代西鄙人《哥舒歌》的“北斗七星高,哥舒夜带刀。至今窥牧马,不敢过临洮。”描绘了北斗七星在战场中的作用。唐代刘方平《月夜》的“更深月色半人家,北斗阑干南斗斜。今夜偏知春气暖,虫声新透绿窗纱。”表达了北斗七星为人们提供了深深的暖意和安全感。由于北斗七星在中国的深远影响,我国研制的卫星导航系统也就取名为“北斗”。

  20年努力开花结果

  我国开始自主研制北斗系统和1993年发生的“银河号”事件有关。1993年7月23日,我国全集装箱货轮“银河号”行驶在阿曼湾时,由于美国中断了对“银河号”的GPS系统信号,迫使该船停航33天。“银河号”事件后的1994年,北斗一号工程正式立项,并组建团队全面展开研制工作。

  2020年6月23日,北斗三号最后一颗全球组网卫星,在西昌卫星发射中心成功发射升空。从2000年发射北斗一号的首星,到2020年北斗三号的末星入轨,已是整整20年!20年间,北斗团队步步为营,循序渐进,总共发射了55颗卫星。其中有7颗已退役。其余48颗在轨运行或调试。在轨卫星中在地球静止轨道(GEO)上有4颗,实现短报文通信;在中地球轨道(MEO)上有32颗,实现全球功能;在斜椭圆轨道(ICEO)上有12颗,实现在亚洲地区的信号增强功能。

  北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统之后的第三个成熟的卫星导航系统。与北斗系统同步发展的还有欧盟的GALILEO系统。北斗系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

  目前,北斗已形成由基础产品、应用终端、应用系统和运营服务构成的完整产业链,已在国家关键行业和重点领域如交通运输、公共安全、农林渔业、水文监测、气象预报、通信系统、电力调度、救灾减灾等领域标配化使用,在大众消费领域,也已实现规模化应用。北斗系统逐渐成为国家核心基础设施之一,已产生显著的经济效益和社会效益。

  北斗导航百姓新生活

  当前,卫星导航已不仅是用于测量物体的时空运动状态,而且已然成为信息化社会标示各类信息的时空基准,从而前所未有地渗透到人类活动的各个方面,成为支持和推动人类社会有效运行和持续发展的强劲动力之一。人们也越来越明显地感受到,中国北斗与百姓的幸福生活息息相关、紧密相连。

  北斗导航系统的一大批芯片、模块、终端等新产品开始应用于社会生活的广泛领域。目前,世界主流手机芯片大都支持北斗,国内销售的智能手机,北斗也正成为标配。北斗系统全球范围内定位精度优于5米,广泛应用于手机位置服务、交通、抗疫、救援等场景。北斗系统已经进入了大众消费、电子商务、智慧城市等新兴行业,正在丰富而广泛的领域改善着人们的生活。以手机上应用地图场景为例,北斗系统提供经度、纬度、高度等精准位置数据后,经由地图软件根据定位结果输出位置,并为用户提供各项增值服务,如地点的智能定位、通行时间智能预估、精准规划等精准导航功能。在用户驾车导航出行中,精准导航功能可综合运用大数据和云计算能力,提升用户的出行效率。用户无论是立即出发还是将在未来某一时刻出发,该功能都可以针对用户设定的出发地、目的地、行程设置,给出最合适的路线、更精准的用时。

  北斗系统已在城市燃气、城镇供热、电力电网、供水排水、智慧交通、养老关爱等民生领域,实现跨界融合,从根本上提升城市运行管理信息化能力,为智慧城市的基础设施建设和管理,带来技术创新和突破。例如你戴上应用了北斗技术的增强现实(AR)眼镜,手指在空中点击,你眼前立刻出现了密布的蓝色管线。让人难以置信的是,这就是你所在位置的地下管线分布。在北京燃气管线的管网巡检过程中,这款AR眼镜已经大显身手,能让管线“透视”,使得工人在抢修、巡检时找得准、说得清。

  北斗导航不仅在城市应用广泛,在波涛汹涌的大海上,在离地面10公里的高空,甚至在荒漠和高山,同样可以为百姓发挥导航作用。在轮船和飞机上安装集定位导航、短信发送、语音通话等功能于一体的北斗系统终端设备后,可以大大提高人们应对复杂情况的能力。

  我国是一个多种灾害频发的国家。为了保障百姓的生命与健康,必须依赖能够快速反应和准确定位的预警系统和搜救系统。现在,我国大部分水库附近都设置了北斗接收机设备,装载着北斗系统监测软件,对水库坝面实现全天24小时不间断监测。据介绍,北斗接收机设备在运行的过程中,可以对水库水位等指标实时监测,对地质环境指标作出有效预警,保证水库大坝在雨季来临时出现形变后,进行实时报警。同时,可以利用物联网技术,将采集到的数据发送至服务中心进行解算,并将一周一次的人工观测,缩短为一小时一次的自动化监测,以有效保证坝体安全稳定。

  与GPS系统相比,北斗的有源定位和“短报文”通信功能,是其一项特色服务。携带北斗系统终端的人们,可以在没有信号的地方,向外界发送和接收类似手机短信般的“短报文”,告诉别人自己的位置。2008年汶川地震救援时,震区通信手段失灵,救援队就是利用北斗终端机的“短报文”功能实现了信息联络。北斗的搜救系统还设计了一个反向链路。比如说你家发生火灾后,你发出求救信号后,并不知道搜救系统有没有收到你的信号,但北斗搜救系统的反向功能,会告诉你已经收到了,这就让求救人可以安心等待。

  对庞大的交通枢纽来说,室内定位的需求极为迫切,尤其是针对行李托运。在传统机场中,虽然有行李托运监管,但很难查询行李具体的位置和信息。这种盲区的存在,容易导致行李错运、丢失并且难以寻回。目前,在北京大兴国际机场里,行李托运就将实现行李的实时共享和精准定位。北京大兴国际机场几万平方米的分拣大厅中有400多辆行李车。机场每辆行李车上都将配备一套北斗导航定位设备,准确掌握行李车的定位。北斗技术能让大兴机场的室内定位达到30厘米左右的定位精度,完全满足精准监测需求。同时,该系统还会配合编码,实现对每件行李位置实时掌握、有迹可循,会让行李分拣更高效,会让旅客更快拿到自己的行李,也会大幅减少行李丢失的情况。

  中科院院士、北斗卫星导航系统工程首任总设计师孙家栋认为,北斗卫星导航服务要产生效益,必须在“用”上下功夫。推进北斗拓展更加广阔的民用市场,北斗应用将大有可为。

  5G开拓北斗应用新天地

  5G有大容量、高速率、低延时的特点,北斗系统则是全球性、高精度时空基准,两者结合将对北斗应用领域,赋予无限的创新力。

  人们普遍认为,5G将给交通行业带来巨大变革,无论是无人驾驶汽车还是智能汽车,都将进一步改变人们的出行方式和社会生活习惯。在这方面,北斗将与5G和人工智能等技术紧密结合,推动智能网联汽车和智慧公路的发展,进而在测绘、农业、电力、航空等方面发挥巨大作用。在5G、人工智能和北斗导航的联合推动下,无人驾驶汽车有望在我国率先商用,加上我国庞大的用户市场和世界一流的通信网络,极有可能推动我国汽车产业实现新的跨越。在不久的将来,也许我们可以直接乘坐安全可靠的无人驾驶汽车,或者通过5G手机网约一辆无人出租车。

  近几年,“城市大脑”正在全国各个主要城市推广发展。今年年初,突如其来暴发的新冠肺炎疫情,在某种程度上推动了智慧城市建设加速升级。目前已广泛使用的大数据和北斗系统相结合的疫情防控系统,已经证实其效率。随着北斗系统的逐步深入使用,智慧城市的社会管理能力将大大改进,北斗与5G等新技术的融合,也将有力提高城市的公共服务水平。

  北斗系统是当前信息社会的基础设施,借助5G等各种新技术,实现信息的时空位置可感知、可计算、可测量、可控制。北斗系统的投入使用,将构建远程实时控制和信息安全的“人机物”融合系统,为我们打开智慧生活的大门。

      (来源:《学习时报》2020年7月22日6版; 作者:黄志澄)

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