北斗导航测试系统在许多领域发挥着重要作用。(视觉中国绘画)

2015年9月30日,西昌卫星发射中心成功发射了第四颗新一代北斗导航卫星。(视觉中国绘画)

作为一个“国家重量级人物”,中国的卫星导航系统“北斗”从诞生之日起就注定要走进普通人的家,它在何时、何人、如何使用等方面备受关注。因此,1月12日,当北斗卫星再次成功发射并于2018年启动高密度发射时,这些长期存在的问题再次被提及:“北斗”。我们什么时候才能真正明白?

自从十多年前第一颗导航卫星“北斗”发射以来,北斗的现状发生了巨大变化。除了高铁、支付宝、自行车共享和网上购物等“四大新发明”对人类生活的影响之外,北斗本身也正从“向中国提供服务”和“向亚太地区提供服务”的“三步走”的前两步,走向“向世界提供服务”的最后一步,离2020年底中国将建成真正的全球卫星导航系统只剩下两年时间。

更重要的是,多年来,“北斗”不仅在空中编织了空间网络,而且还不断地为地球上的人类提供服务。这项服务已经运行了五年。去年年底,在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上,中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统发言人冉承启透露,在过去五年里,中国推出了世界上首个支持北斗的加速辅助定位系统,覆盖200多个国家和地区,拥有1亿多用户和2亿多日常服务。

然而,在这个庞大的数字背后,可能是普通人的另一种感觉,那就是,除了在一些专业领域听到的北斗放牛和北斗菜品,北斗的影子似乎很难在人们的日常生活中找到。令人眼花缭乱的国家名片“北斗”到底去了哪里?

扭转“有机无核心”的局面,有望成为未来手机的“标准”

谈到北斗的应用,冉承启经常先谈到国家安全和重点领域,然后是大众消费。毕竟,北斗作为一个具有时间和空间精度的复杂系统,对我国从根本上摆脱导航技术对他人的限制具有重要意义。在国家安全和重点领域,“北斗”已被用作标准。

据冉承启说,这种应用已经形成了一个完整的产业链,从芯片到终端,到制造,到服务。以芯片为例,工艺从0.35微米提高到28纳米,整体性能达到甚至超过国际同类产品。截至2017年底,国产“北斗”芯片已售出5000多万枚,接收天线已占国内市场的90%。

相比之下,五年前,国内还没有北斗芯片,“有机无芯”曾经是批评的对象。不要一个一个看不起芯片。这些是北斗进入普通人家庭的先决条件。一位记者曾问冉承启,“北斗”是否有助于当前火热的无人驾驶。他说,事实上,许多专注于无人驾驶的国内公司已经将北斗芯片纳入了整个系统的研发。

这种变化看起来很缓慢,但一旦发生,就会变得异常激烈。用这句话来描述北斗的应用是恰当的。冉承启给出了一组数据:在过去的五年里,中国480万辆营运车辆已经被发射到全球最大的北斗车载网络平台,全国有4万多艘渔船安装了北斗。

相应的一组数据显示,与2012年相比,公安派警时间缩短了近20%,突发重大灾害报告时间缩短至1小时以内,应急救援响应效率提高了2倍。交通部综合规划司司长彭思毅表示,这些数字都是由北斗卫星提供的,截至去年底,北斗卫星还拯救了1万多名渔民,甚至被称为“海洋的守护神”。

很难想象五年前,外国卫星导航系统基本上在我国各行各业使用——尽管当时已经有十几颗北斗卫星飞入太空。用冉承启的话来说,“在过去的五年里,北斗已经从“大商”变成了“地气”。

他以北京为例,在33500辆出租车和21000辆公交车上安装了北斗,实现了北斗定位的全覆盖。1500辆物流卡车和19000名调度员通过北斗终端和手镯连接到物流云平台,实现实时调度。

当代社会的人们有这样一种错觉,只要手机上没有“站到一边”,似乎就很难说“站到一边”。据冉承启介绍,目前,世界上大多数主流手机芯片已经支持北斗。他还透露,北斗正在成为中国销售的智能手机的标准配置。

像水和电一样的新位置

对于一套导航系统来说,人们最关心的是它的定位精度,但很少有人知道,仅仅依靠“空中”卫星,定位精度只能控制在10米左右。为了提高这种准确性,似乎只有“实地”的努力才能在短时间内完成。

目前,中国有一个由1400多个北斗基站和数万套设备组成的北斗网络。这在冉承启看来意义重大。“它将给整个传统的位置导航服务带来革命性的变化。北斗的高精度服务将成为像中国水电一样的公共服务!”

他举了一个例子,在普通导航的时代,使用汽车导航系统是“容易出错”的,尤其是在一些主要道路和辅助道路的交叉口。然而,如果使用“北斗”,可能没有必要在车辆到达的最后100米或者甚至10米处“大喊”来确认服务,“车辆可以直接行驶到您的脚下”。

事实上,这个“网络”不是凭空建立的。在全球定位系统时代,气象、交通、国土资源等许多行业都建立了大量的全球定位系统基准站。冉承启表示,通过技术升级和改造,这些基准站将成为北斗基站,并在全国范围内建立无缝覆盖的北斗基础加固网络。

他还透露,去年上半年,中国基本具备了提供服务的能力。初始服务能力可以提供米级和分米级的高精度服务,厘米级的高精度服务在一些地方已经实现。完工后,人们将体验从10米到分米和厘米的飞跃。

去年5月,国家测绘局召开专题新闻发布会,发布全国卫星参考服务系统工作成果。国家海洋局副局长李伟森在会上提到,中国已经有能力为公众提供实时导航和定位。

会议还向外界发出了一个重要信号,普通人将享受“亚米”精度服务,而“厘米”和“毫米”精度服务则向专业用户开放。

国家测绘地理信息局土地测绘处处长白桂霞表示,向不同群体提供不同的服务主要是基于实际需求,并考虑到成本、效率和信息安全等因素。以地下水位为例。简单地说,小于1米的精度等级,例如0.8米和0.9米,优于1米,这足以让普通人使用汽车导航服务。

他还提到,从技术成本的角度来看,厘米和毫米服务终端需要使用特殊设备。然而,从目前的制造工艺来看,很难将设备“装入”手机。当然,从信息安全的角度来看,厘米和毫米的精确定位已经涉及到国家地理信息安全,需要相应的资质才能获得。

四大教派“握手”和100多颗卫星携手“照耀”地球

两个月前,一份题为“关于北斗和全球定位系统信号兼容性和互操作性的联合声明”的文件引起了中美两国的极大关注。冉承启表示,所谓兼容性和互操作性,一般来说,是共存和共享,而这份协议的签署是两个导航系统“共存和共享”的重要标志。

纵观世界,世界四大导航“派别”,包括美国的全球定位系统、欧洲的伽利略、俄国的GLONASS和中国的北斗,都在争夺荣耀。然而,对于普通用户来说,除了其他因素之外,触手可及的产品通常被选择为可用且易于使用。

冉承启说,自这一声明以来,全球定位系统和北斗系统在国际电联的框架下已经完全兼容。这意味着普通用户可以同时使用北斗和全球定位系统卫星导航系统,几乎不会增加成本。

中国科学院国家授时中心副主任卢谈到这次合作时说:“这具有历史意义。”她说,根据卫星导航系统的工作原理,接收机需要同时“看到”至少四颗导航卫星才能实现定位。如果使用单一导航系统,一旦接收器与卫星断开,定位服务的连续性将受到影响。

现在,在北斗和全球定位系统互操作之后,用户可以用一个接收器同时接收两个系统的卫星信号。卢表示,如果全球定位系统卫星的数量不够,以及“北斗”卫星,用户将有更高的稳定性和准确性,在使用“定位”。

事实上,早在2006年,联合国就成立了全球卫星导航系统国际委员会,以协调各种卫星导航系统的兼容性和互操作性。冉承启表示,基于该平台,中国的“北斗”已经与俄罗斯和欧洲以及美国建立了合作机制。

他说,可以预见,有一天,“北斗”和其他系统会兼容,“北斗”用户可以使用其他卫星导航系统,“在天空中100多颗卫星的照耀下,每个人都会享受到更舒适的卫星导航服务。”

“中国的北斗,世界的北斗。北斗已经走出国门,正在加速融入世界。”冉承启说道。