北斗导航——夺回“门钥匙”

2013-01-18 08:52:08来源: ifanr

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似乎负面消息才是人民群众“喜闻乐见”的消息。

因此无论之前针对北斗导航的讨论如何的深入,报道如何详尽,都及不上几天前的一篇新闻。我猜测是因为那篇新闻的结尾命中了多数读者的要害,那句话是“冯正霖要求将示范工程实施工作作为当前一项重大的政治任务,尽快实现在全行业普及使用北斗卫星导航系统终端”。

那是新华网 14 号发表的一篇新闻

交通运输部 14 日要求 9 个示范省市的大客车、旅游包车和危险品运输车辆,今年 3 月底前 80% 以上安装上北斗车载终端。6 月 1 日后,凡未按规定安装北斗导航的车辆,不予核发或审验道路运输证。

这是北斗卫星导航系统专项启动的第一个北斗系统民用示范工程,由交通运输部与总装备部联合组织实施,计划用 2 年时间,在 9个示范省市建设 7 个应用系统和一套支撑平台,安装 8 万台北斗终端。

这篇新闻向世人宣布,经过 19 年的不懈努力,这把属于我们自己的“钥匙”,可算是被打造出来了。

“北斗”简介

中国北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System,简称 BDS),它是继美国 GPS、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS,ГЛОНАСС)、欧洲伽利略(Galileo)之后,全球第四大卫星导航系统。作为中国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统,是国家正在建设的重要信息基础设施,可广泛用于社会各个领域。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。高精度的北斗卫星导航系统既具备 GPS 和“伽利略”系统的定位信息接收功能,又具备短报文发送功能。

北斗目前正按照“三步走”的发展战略稳步推进——第一步,2000 年建成北斗卫星导航试验系统,即“北斗一号”;第二步,建设“北斗二号”卫星导航系统,2012 年形成覆盖亚太大部分地区的服务能力;第三步,2020 年左右建成由 20 余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的、覆盖全球的大型航天系统。

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北斗一代系统具备有源定位、授权服务、短报文通信功能。有源定位是指用户需要先向卫星发信号,申请定位,卫星接收后将信号转发给地面站,由地面站计算后再告诉其位置。这种转发式服务定位时间相对长,并将卫星每秒能提供的用户数限制在 54 万人。而随之推出的授权服务和短报文通信却受到了北斗一代用户——主要是军队——的欢迎,它可以将不同兵种当前所在位置反映在指挥室的屏幕墙上。

授权服务要求用户须事先在系统中注册,北斗方可提供定位服务。之后,系统会自动识别出该用户的位置,并报告给指挥调度系统。再结合 120 个字的短报文通信功能可以实现用户间的定向追踪。而北斗二代系统则采用广播式服务,不仅保留了位置报告、短报文通信服务,而且实现了如 GPS 般的无源定位,即用户不用申请也能定位。

目前所提供的区域服务仅仅迈出了二代系统的第一步。

从神舟六号起,所有的神舟系列载人飞船都装备了北斗接收机,这能够让地面的迎接人员做到几乎与返回舱同时抵达降落地点。而目前在中国南海和东海的渔民们均已经安装上了北斗的接收终端,一旦渔船遇险,救援中心可以借助北斗的短报文通信功能第一时间获知具体事发位置,方便其组织附近船只展开救援工作。

兼容与瓶颈

尽管篇首的新闻中提到了“强制安装”,似乎态度过于强硬,但反过来想一想,并没有要求禁止使用 GPS,这样等于默认了 GPS 与北斗导航并存的格局,这也非常符合北斗系统的发展思路——采取开放、独立、兼容、渐进的原则,发展自主的全球卫星导航系统,这样就避免了因北斗系统不成熟、覆盖存在盲点时无“导”可用而产生的问题。

2012 年 12 月 27 日,北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示:“现有的设备将会至少兼容互操作 GPS 和北斗两套系统。”但据爱范儿了解,北斗的发展路线在自主还是兼容路线上的选择上最初有很大的争议,最终基于技术的成熟周期、产品的完善成度、市场的接纳程度、历史的经验教训等多方面的因素,最终选择自主研发,兼容并具的技术路线。

硬件方面,卫星的寿命直接影响整个导航系统的服务质量,但现阶段我国导航卫星的设计使用寿命只有 8 年,后阶段将着力把卫星寿命延长至 10~12 年。除了零件制造技术要跟上之外,北斗导航系统还存在诸多不足,比如卫星超出了现有地面基站的测控范围,以及如何保证定位精确度等难题依然有待解决。

另外,此前诺基亚曾计划与中国合作,将北斗芯片装载在诺基亚的智能设备上,但因为当时芯片尺寸过大而没有达成实质合作,尽管经过数年的攻关芯片尺寸得以缩小,但依然只能适用于诸如渔船、电站、通信基站和汽车等大型设备上。

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卫星分布方面,其密度有待提高,否则精度很难达到GPS 的水准。目前 GPS 卫星共有 32 颗,分布在六个轨道面,其中两个轨道面各有 6 颗,尚不确定实际在使用的卫星数目。而北斗系统直到 2020 年才有可能达到 20 颗卫星的分布,仅从卫星的密度来看,北斗未来一段时间内依然很难与 GPS 相媲美。2009 年至今,北斗成功发射了 14 颗卫星,为加快卫星发射速度,其配备的火箭系统还采取了一箭双星的发射技术,未来还将视情况采取一箭四星的发射方式,全力加快卫星的构型布局。

算法方面,由于北斗的研究事实上是军方主导,导航系统的算法并未对外公布。从硬件上看北斗的大致构架并没有很大的缺陷,除去卫星分布密度的影响,还有主控站、注入站和监测站等地面设备、辅助定位技术、定位算法优化等诸多因素。不过,即便当前北斗导航的位置精度不够,但时间精度足够,在大型设备的使用上基本能满足要求,如果不考虑成本因素,为完成产业战略布局,还是够用的;但对于量大面广、价格敏感、用户自由选择度高的手机定位、乘用汽车导航设备而言,大规模产业化还有很长的路要走。

正是因为上述不足,因此目前项目组采取的策略就是兼容 GPS。一方面尽可能地在实际使用过程中发现问题,另一方面利用现有的 GPS 服务填补精度上的空缺,并逐步实现替代。

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与 GPS 相遇“正面战场”

目前 GPS  基本垄断了国内导航产业,对此北斗卫星导航系统工程副总设计师李祖洪表示:“北斗志在将中国用户从 GPS 手中抢回来。”

出于安全考虑,尚且不谈外界对个人隐私泄露等问题的猜测,单看重要设施的正常运转——电厂之间必须实现同步才能正常运作,而这个环节是高度依赖  GPS 的,移动通信基站系统尤其是 CDMA 的同步也高度依赖 GPS ,从国防角度出发无疑使一个巨大的隐患,随时可能成为溃堤之蚁穴。

回到操作层面,当前我国卫星导航与位置服务产业大致可以分为三个环节,其中源头环节是导航与卫星制造、芯片、OEM 板卡、模块、天线等,中间环节是终端集成、系统集成,末端则是是销售、运营、服务。目前国内企业主要在贸易环节扎堆,约占末端市场份额的 70%,业务范围主要是代理销售国外的高精度接收机产品、模块和 OEM 板等,而在运营和服务领域所占份额很小。

近日,尽管北斗在股市上火了,但很多“北斗股”的市盈率明显偏高,其中最为夸张的是烽火电子,其市盈率达到了 225 倍,也就是说投资者需要 225 年才能收回成本。而据中国卫星导航定位协会咨询中心统计,截至 2011 年底,我国北斗一代终端社会持有量为 10 万余套,参与北斗终端研发或销售的企业数量为 50~60 家,年产值为 3 亿~4 亿元左右;而 GPS 导航终端 2011 年的总销售量突破 4500 万台,产值接近 700 亿元,参与企业超过 6800 家。事实证明,目前北斗和 GPS 之间还隔着好几级。

不过虽然现在  GPS 可以免费使用,但不一定永远免费。这把“钥匙”还是攒在自己手里比较好,因此对北斗系统而言,夺回市场的话语权是必须承担的使命。

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结语

目前与卫星导航相关的任意一块市场都不太好啃,再加上技术层面的暂时落后,政府主导帮扶可以说是必须且必然的,至于如何布局,如何权衡多方利益甚至如何顺应市场规律,恐怕不可能是一日之功。

国际宇航科学院院士马兴瑞表示:

当前,中国航天已进入快速发展和宇航高强密度发射时期,北斗系统是中国航天高密度发射最典型、最集中的体现。北斗区域卫星导航系统建成是航天科技工业转型升级的一次重大实践。作为全球第三个成熟的卫星导航系统,北斗系统在我国国防建设和国民经济发展方面产生的价值不容小觑,其在交通运输、气象、渔业、林业、电信、水利、测绘等诸多方面都产生了显著的经济效益和社会效益。随着系统的建设完善和应用推广,北斗系统将进一步提升我国在国际导航领域的话语权和主动权。而北斗加入全球卫星导航“家族”,不仅能为更多的用户提供更高的服务精度、更丰富的导航功能和更完善的用户体验,也提升了中国的核心竞争力。

我们的征途是星辰大海。

关键字:北斗导航

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2013/0118/article_11315.html
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