北鬥,為用戶提供豐富廣泛的應用服務

  • 2020-09-07 15:34
  • 來源: 人民日報

  2020年7月31日,北鬥三號全球衛星導航係統正式建成開通。這意味著,在世界任何一個地方,都能夠獲得北鬥係統的開放、免費、高質量的導航、定位和授時服務。

  從北鬥一號、北鬥二號到北鬥三號,從區域到全球,北鬥作為貼近百姓生活的大國重器,越來越深入人心,目前全世界一半以上的國家都開始使用北鬥係統。

  有意思的是,由于GPS的先行組網和應用,多年來人們習慣將全球衛星導航係統稱為GPS。北鬥的能力毫不遜色,它的“全球模式”開啟後,將為世界提供更加豐富而廣泛的應用服務。

  我國入網的智能手機中,70%以上提供北鬥服務;共享單車定位精度從1米至10米提高到10厘米至1米

  每天清晨,北京市民趙女士都會在小區樓下解鎖哈啰單車,騎行4公裏到單位,這種出行方式已持續一年。今年3月底開始,她感覺用車體驗有點不一樣。

  “以前找車,明明手機APP上顯示圍墻外有輛空車,等我跑過去,發現那輛車其實在圍墻裏。上班著急,只好索性不騎了。現在指哪兒,哪兒就有車。”趙女士感受的變化,來自“北鬥高精度導航定位+單車”的技術更新——在每輛單車的智能鎖內都安裝了北鬥定位裝置。從3月底起,哈啰單車陸續分批次通過智能鎖固件升級接入北鬥定位,定位精度從1米至10米提高到10厘米至1米。

  “單車上的智能鎖能夠接收北鬥衛星信號,哈啰大數據中心每天會從路面單車收到數億次車輛定位信息。把車輛定位信息與路面上數量眾多的電子圍欄進行亞米級匹配映射,就能引導用戶輕松找到車、規范還好車,解決‘找不到車’‘還不了車’的問題。”哈啰出行執行總裁李開逐説,這既破解了“定位漂移”的行業痛點,也幫助解決了共享單車無序停放的城市治理難題。

  從行業應用拓展到大眾應用,北鬥服務遍及生活方方面面。目前,北鬥導航定位服務已被電子商務、移動智能終端制造、智能可穿戴設備、位置服務等廠商採用,廣泛進入大眾消費和民生領域。我國入網的智能手機裏面,有70%以上的手機提供了北鬥服務。這反映出,北鬥來到了更多普通老百姓的身邊。

  手機用戶對導航定位具體是使用了GPS還是北鬥的信號,其實無感。以手機導航為例,用戶打開導航軟件輸入目的地,導航軟件向手機“發出”需求,手機中的芯片搜索北鬥、美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略這四大導航係統的衛星信號,並進行優化運算後“返回”給導航軟件。也正因如此,有專家指出,相互兼容是全球導航的一大特色,一些標榜北鬥導航專用或是以北鬥命名的導航軟件,更多是噱頭。

  北鬥三號正式開通前夕,華為榮耀手機的技術團隊使用最新一款手機進行測試,一共接收到85顆全球導航衛星的信號,其中有35顆是北鬥二號和北鬥三號的衛星。“北鬥真的很厲害。”工程師們感受強烈。

  信號強,還要看具體實用。以往使用手機打車軟件站在一座大樓邊打車,容易出現定位不準確甚至把車導航到對面樓的情況。工程師實測,北鬥衛星數量增加後,最直觀的體驗就是定位精度更高,打車定位更準確。北鬥三號的加入,也使得在高架橋上開車導航的誤差大大降低。

  這和北鬥係統的特點吻合——與其他導航係統都基本分布在單一高度軌道上不同,北鬥係統採用3種軌道衛星組成了混合導航星座,用戶能同時使用中、高軌道導航衛星服務。這些衛星仰角高、抗遮擋能力強,在多層立交、城市峽谷、樹木遮蔽的環境,都能讓用戶獲得連續的導航服務。

  華為手機較早“接入”北鬥,從2013年起支持北鬥二號係統。但相比GPS,北鬥當時主要是輔助角色。2017年後,手機能收到的北鬥衛星信號越來越多,係統也越來越穩定。目前,最新的榮耀30pro手機已支持使用北鬥三號衛星的信號。手機工程師們並不十分熟悉北鬥係統的建設進展,只是從信號的變化感受到北鬥係統的變化。而北鬥三號正是從2017年開始,進入了高密度發射和組網的階段。

  北鬥信號被手機芯片算法調用的順序變化,顯示著北鬥地位的提高。華為榮耀的工程師介紹説,以往某些國外芯片優先搜索使用GPS信號,但華為目前是將GPS和北鬥採用同等乃至高優水平的使用策略。

  “對手機廠商來説,算法對信號沒有偏向性。手機極其看重用戶體驗,因此肯定會選擇最好的信號。”這位工程師説,北鬥的地位是自己贏來的,算法也是“用腳去投票”。

  第一時間感知地質災害隱患細微變化並發出預警;是海上漁民口中的“千裏眼”“順風耳”

  陜西省漢中市,無人機駕駛員操控無人機,借助北鬥衛星導航係統,對Ⅰ級防洪點危岩山體進行視頻和圖片數據採集。人民視覺

  “今年在我的家鄉湖南石門縣,北鬥監控係統提前預警,保障了人民群眾生命財産安全。”中國衛星導航係統管理辦公室主任冉承其介紹説,“在形變監測、提前預警、轉移人員方面,北鬥發揮了很好的科技支撐作用。”

  今年6月底的一天,石門縣南北鎮潘坪村暴雨如注。“這幾天會一直下雨,監測預警係統剛剛預警,雷家山有山體滑坡風險。”鎮黨委書記覃浩和村支書許波急匆匆趕到村民陳金蘭家裏,勸他們一家轉移到老村部去住。

  7月6日14時11分,當地接到北鬥衛星高精度地災監測預警係統發布的第三次橙色預警。3小時後,雷家山發生大型山體滑坡,為當地近70年來規模最大,造成省道部分路段損毀,一個小型電站毀壞,5棟房屋垮塌。

  “幸運的是,這次滑坡中,所有人員成功避險。”覃浩説,靠著監測預警係統的“通風報信”,山體滑坡發生前,所有危險區居民均已提前撤離。

  覃浩介紹,將北鬥衛星傳感器分布在地質災害易發地區的風險隱患點,對隱患點的土壤含水、裂縫等細微變化進行數據採集。再經由北鬥地質監測站將數據傳入高精度地災監測預警雲平臺與數據匯總站,進行智能地質災害預警評估,從而實現對暴雨引發的滑坡、泥石流等災害的監測預警。坡體哪怕微小位移,係統也能感知並第一時間發出預警。

  山洪災害是洪澇災害中導致人員傷亡的主要原因,準確預測預報能為轉移贏得時間,因此“預警”成為重中之重。目前,江蘇、貴州、廣西、四川等多地也建立了基于北鬥的災害監測係統,能夠24小時對隱患點變化進行自動化實時監測。北鬥這種能力,讓防災減災能夠未雨綢繆。

  北鬥在搶險救災中的獨特作用,還在于它有一項“獨門絕技”,也就是短報文功能,這在全球四大衛星導航係統中絕無僅有。短報文好比是導航終端的短信功能,目前北鬥三號的短報文已從以前的120字升級到1000字,所能傳遞的信息更加豐富。對于原本只能被動接受導航定位信息的用戶來説,主動上報自己的精準位置和災情信息,可以為搶險救援帶來重要的信息支撐。在2008年汶川地震救援中,在地面通信癱瘓的情況下,進入災區的搶險救援隊伍正是利用北鬥的短報文功能第一時間發出信息,點亮生命的信號。

  尤其在通信手段有限的海上,這門“絕技”深受海洋漁業部門和廣大漁民的歡迎。

  今年8月初,隨著臺風“黑格比”步步逼近,福建霞浦縣三沙鎮柳州灣海上刮起陣陣大風。近百艘漁船在灣內停泊得整整齊齊,500多艘漁船早已全部返港避風或就近避風。

  “目前在港漁船共有4467艘,轉移漁船1290艘,臺風影響海域無作業船只。”在福建省漁業減災中心值班室內,工作人員正通過北鬥漁船動態監控管理係統實時監控臺風可能經過海域的船只動態,及時通知提醒外海漁船回港避風。電腦屏幕上,密密麻麻地布滿了代表漁船的三角符號,點擊符號,就跳出該漁船的具體位置、大小、型號、船主姓名及電話等詳細信息。

  臺風侵襲頻頻的福建,已有1萬多艘捕撈漁船安裝北鬥示位儀,實現了船舶自動識別、定位、報警等功能。24小時不間斷掌握船只動向,精準定位……漁船的海上狀況都在北鬥係統“視線”內。

  就在“黑格比”登陸前夕,福建閩中漁場海域一艘漁船突然間失去動力,情況十分危急。福建省海洋與漁業局接到報警信息後,通過船載北鬥示位儀迅速掌握求助漁船的定位及周邊漁船信息,第一時間組織周邊作業漁船進行救助,船上4人最終成功獲救。

  出海作業能實時監控,遇險可隨時報警,在海上能收聽天氣預報和預警通知……在我國渤海、黃海、東海、南海等海域,北鬥導航終端已成為漁船的出海標配,北鬥成了漁民口中的“千裏眼”“順風耳”。據統計,全國7萬余只漁船和執法船安裝北鬥終端,累計救助1萬余人。

  精準農業成為北鬥應用的“忠實用戶”;貨車接入北鬥數據後,實際位置、運行路線、載貨量、油耗、裏程等數據都一目了然

  在河南省鄧州市小楊營鎮安眾村,加裝有北鬥導航係統的拖拉機在無人駕駛狀態下播種。新華社記者 馮大鵬攝

  “您好,歡迎使用北鬥導航係統!”清晨5點來鐘,在江蘇興化糧食産業園區,創優農機合作社的農機手倪新桃坐進聯合收割機駕駛室,第一件事就是打開中控臺上一個小盒子的按鈕。甜美的女聲隨即響起,收割機自動點火,開始行走、作業。倪新桃把手習慣性地搭在方向盤上,但不用任何操作。

  當了十幾年的農機手,倪新桃覺得這個麥收季最輕松。一趟下來,收割機走到地頭,連拐彎、調頭這樣復雜的操作都不用他上手。三五下的工夫,收割機就調轉機頭,繼續沿直線奔跑在麥田中,人坐在駕駛室裏看著就行。“這個小盒子真神奇,幹農活省心。而且精確播種,用種量也節省了。”倪新桃連連讚嘆。

  小盒子其實是由南京農業大學領銜研發的“北鬥導航支持下的智慧麥作技術”的“智慧大腦”。2019年下半年,南京農業大學智慧農業研究院副院長田永超帶著團隊,給合作社的每臺農機都裝上了這個小盒子。

  “北鬥導航滿足了農機裝備精確作業、農藝處方精準實施的需求。”田永超説,農業科研人員在智慧麥作的技術體係上有不少研究積累,根據區域的氣候條件、土壤肥力、品種特性、植物長勢等開具不同的農藝處方。以前這些技術、處方的推廣,精確播種、精準施肥等操作,還需要技術人員手把手教農機手怎麼設定參數。將北鬥導航與智慧麥作係統結合起來,只需開發出一套嵌入式係統,自動接收係統指令並獲取空間位置信息,再規劃好作業路線,直接給農機下達播種、施肥、灌溉、收獲等各項作業指令,農機就能自己跑起來。

  在新疆阿克蘇市,借助北鬥係統,盤旋于棉田上空的植保無人機精準有序地噴灑著農藥,省時省力的同時還節約了成本;在廣東湛江,北鬥無人插秧機自動作業,不到10天就完成了往常至少需要3個人15到20天才能完成的550畝水田插秧作業……目前,國內北鬥農機自動駕駛係統部署超過2萬臺/套,可節約50%的用工成本;基于北鬥的農機作業監管平臺對10萬多臺農機進行遠程管理與精準作業服務,有效提高産量5%,農機油耗節約10%。北鬥“技能”深度融入農業生産,精準農業成了北鬥應用的“忠實用戶”。

  交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、通信時統、電力調度、公共安全……北鬥係統的行業應用早已如火如荼,産生了顯著的經濟效益和社會效益。

  交通運輸是北鬥應用的典型行業。GPS係統在1995年完成了24顆衛星發射組網,形成全球服務能力,應用更早,也更為成熟。作為衛星導航領域的後來者,北鬥係統建設之初,如何先用起來,在當時面臨不小難題。交通領域作為北鬥最早的示范應用行業之一,立下了“汗馬功勞”,同時也受益無窮。

  湖南鴻勝物流有限公司總經理廖熙寧最關心的,是在城市配送、危險品運輸過程中,如何防范超速和疲勞駕駛,提升安全管理水平。談及北鬥給貨運行業帶來的變化,他深有感觸。

  “去年,京港澳高速衡陽段發生一起追尾事故,肇事司機逃逸。交管部門通過北鬥車載終端,追蹤到我們公司的車輛當時正好經過事發路段,又通過我們貨車上安裝的攝像頭,很快鎖定了肇事車輛。”廖熙寧口中的北鬥車載終端,是交通物流領域數字化典型應用。

  “危險品運輸車限速每小時80千米,當速度即將達到這個值的時候,北鬥終端就會自動發出提醒。連續行駛3個半小時以上,也會提示司機休息。”廖熙寧説,通過北鬥係統實現主動管理,大大降低了超速、疲勞駕駛的發生率。

  在湖南伊愛衛星監控科技有限公司董事長彭科群看來,北鬥係統提供真實、實時、有效的“貨物軌跡流”,對于強化貨運數據綜合應用有不小的幫助。“空置率高説明訂單不夠,運載量超過一定的值,車輛維修保養的成本比其他車要高。”彭科群説,接入北鬥數據後,實際位置、運行線路、載貨量、油耗、裏程等數據都一目了然,有助于實現高效率的“車貨匹配”。

  “相比以前使用的導航係統,北鬥定位信號的精準度有了明顯提升,軌跡繪制更精準,定位的速度也比過去更快,抗幹擾性也更好。”彭科群説。隨著北鬥應用向智能化方向發展,未來有望實現自動優化線路、無人駕駛等新功能,讓物流變得“智慧”起來。

  截至2019年底,國內超過650萬輛營運車輛、4萬輛郵政和快遞車輛、36個城市的約8萬輛公交車、3200余座內河導航設施、2900余座海上導航設施已應用北鬥係統。

  “北鬥高精度”如同水、電、氣一樣,源源不斷流向各行各業,進入普通人的生活

  採用北鬥航標遙測遙控裝置的一艘大型燈船投放在珠江口擔桿水道。新華社記者 田建川攝

  “天上好用,地上用好”,出自首任北鬥衛星導航係統總設計師孫家棟的這句話,突出了北鬥的實用目的。

  北鬥係統是由國家建造的巨型航天係統,它釋放出能力,具體如何去使用則由第三方軟件或硬件來實現。作為北鬥能力的集中體現,“北鬥高精度”正成為一項面向大眾、觸手可及、隨需而用的公共服務,如同水、電、氣一樣,正源源不斷流向各行各業,進入普通人的生活。

  為了更好地利用北鬥,在太空建設北鬥星座的同時,地面上同時建設了一個國家北鬥地基增強係統,相當于地面版的“北鬥係統”。它的作用,是通過遍布于國內的2000多個北鬥地基增強站,接收北鬥衛星信號,實時計算衛星定位誤差,從而為用戶提供更高精度的定位服務。

  專家介紹説,北鬥高精度智能手機可以用于汽車的駕駛定位導航,車道級導航可以用于大貨車管理、精細農業、汽車智能駕駛等,更高精度毫米級的應用,可用于建築變形監測和泥石流滑坡等地質災害檢測。

  ——在北京,利用北鬥精準定位技術,將埋于地下的管線和影像地圖及航拍圖疊加在一起,可以非常清晰地展示出城市下方這些燃氣管線和地面建築物之間的關係,輔助燃氣管網運營安全的大數據運算;

  ——在上海洋山深水港,基于厘米級定位數據、視覺激光感知係統以及高精度地圖,智能駕駛重型卡車能夠在15秒內,一次性停在最方便吊裝集裝箱的位置,誤差為±3厘米;

  ——在新冠肺炎疫情防控中,北鬥係統也發揮了重要作用。北鬥高精度測量裝備火線馳援武漢火神山、雷神山醫院建設,提高工地放線測量效率;北鬥無人機、無人配送車進行疫區醫療物資配送,減少人與人的直接接觸;基于北鬥的道路貨運車輛公共監管與服務平臺,向650余萬入網重點運輸車輛持續推送疫情信息、防疫物資運輸信息、道路運輸服務信息,保障防疫救援物資一路暢通。

  隨著北鬥高精度和人工智能、大數據、雲計算、5G通信等新技術的結合,北鬥應用從衛星導航定位延伸到了工業互聯網、物聯網、車聯網等新興應用領域。北鬥已不僅僅是衛星導航係統,更是泛在、融合、智能的綜合時空服務體係。

  以我國自主研發的北鬥加速輔助定位為例,服務用戶數已突破5億。北鬥加速輔助定位服務的主要功能,是將終端硬件30秒以上的初始定位時間縮短至3秒,幫助終端用戶獲得更加流暢的定位體驗。目前,多家國內外芯片廠商在其生産的手機芯片中集成了這項服務,為全球用戶提升定位體驗。

  冉承其表示,北鬥三號全球衛星導航係統建成開通,並不意味著係統建設的結束,而是服務全球的起點。

  記者感言

  北鬥會帶來更多驚喜

  “北鬥就在你身邊,在地球的任何地方。”從2018年底開始提供全球基本服務,到北鬥三號係統進一步走向世界,這句話已化為現實,“中國的北鬥”真正成為“世界的北鬥”。

  大到交通運輸、公共安全、農林漁業等領域,小到無人機巡航、燃氣泄漏和熱力管線檢測、城市雨水井等排水設施的定位,乃至給放牧的牛羊群打上內置北鬥導航芯片的耳標……北鬥的應用“只受想象力限制”。

  北鬥就是拿來用的,用好北鬥也會更好地推動北鬥不斷升級換代,提供更穩定可靠、更高質量的服務。去年中國衛星導航與位置服務産業總體産值達3450億元人民幣,其中北鬥係統貢獻不少,這充分顯示了北鬥應用所産生的顯著經濟效益和社會效益。在5G時代,北鬥係統的發展將迎來更多機遇,成為科技打造智慧家園的重要力量。

  技術創新的潮流永遠在涌動,北鬥係統的服務能力和服務場景仍有很大的提升空間。不斷拓展想象力,始終向著夢想進發,北鬥會給人們帶來更多的驚喜。(記者 余建斌 馮 華 趙展慧 劉詩瑤 谷業凱)

分享:

責任編輯:徐梅 李國棟

010070230010000000000000011100001126462286