從出行導航，到外賣點餐，再到停車場找車位，北斗已經(jīng)進入到百姓的生活日常。不僅如此，北斗還在今年的抗疫戰(zhàn)發(fā)揮了重要的作用，這是今年北斗應用的新亮點：方艙醫(yī)院改造、醫(yī)療物資調配、生活用品保障供給以及病毒流行病學調查等等，隨處可見北斗的身影。
關于北斗的諸多創(chuàng)新應用，你知道有哪些嗎？下面讓我們來看看院士們都是如何看待北斗的創(chuàng)新應用。
圖源丨光明日報
李德仁院士：北斗系統(tǒng)精準助力疫情防控
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PNT服務一般指基于統(tǒng)一時空基準 *** 和不同通信 *** ，能獨立或與移動終端結合，為各類用戶提供實時動態(tài)及空間位置和授時的綜合信息服務，又稱導航位置服務。北斗三代系統(tǒng)就是提供全球PNT應用服務，特點是信息已經(jīng)從120個漢字擴展到1000個漢字，實現(xiàn)厘米級以上的高精度定位。
在今年的“武漢保衛(wèi)戰(zhàn)”，北斗系統(tǒng)精準助力湖北的疫情防控，除了剛剛提到的方艙醫(yī)院改造、物資配送等等，武漢還借助北斗系統(tǒng)和交通大數(shù)據(jù)，建立了武漢的智慧城市交通系統(tǒng)，實現(xiàn)對350萬到450萬輛汽車，6萬多條道路的有效管理。與此同時，利用北斗技術做了一個疫情跟蹤軟件，在手機上自動生成健康碼。可以說，北斗支持湖北人民成功抗擊了新冠病毒疫情。
圖源丨新華社
雖然北斗三代系統(tǒng)當前正在提供全球PNT應用服務，但是當前的PNT服務還存在著不足，比如服務的內容是一個點定位，一條線是導航，授時也是一個時間點，沒有覆蓋地表的各種要素，沒有辦法提供圖像視頻代表的目標信息和面信息。
這要求未來要實現(xiàn)實時的導航增強，做精密授時、快速遙感、天地一體移動寬帶通信服務。這邊要先解決八個方面的核心技術問題，比如智能對地觀測技術，對地導航定位新 *** ，地球時空基準建立與維持，空天環(huán)境，衛(wèi)星資源組織與調度， *** 通信與安全，智能衛(wèi)星平臺與載荷等。
從當前需求來看，從PNT發(fā)展到PNTRC，建設我國自主的通導遙一體化天基信息實時智能服務系統(tǒng)，要抓緊時間搞好基礎研究和應用。
未來，PNT的需求從事后走向實時和瞬間，從靜態(tài)走向動態(tài)和高速，從粗略走向精準和完備，從室外走向室內，從陸地走向海洋和天空，從區(qū)域走向廣域和全球。北斗應用還會把移動互聯(lián)網(wǎng)、智能制造融合于一體，將深入到經(jīng)濟的各個領域，深入到老百姓的生活中。
劉經(jīng)南院士：北斗可實現(xiàn)全球雙向通信
定位和授時分別是空間和時間與起始原點相關的絕對位置概念，導航是空間和時間兩個位置上的相對時空度量概念。北斗系統(tǒng)是世界上唯一實現(xiàn)了通導遙一體化的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
北斗系統(tǒng)的性能優(yōu)勢是功能多，全球短報文通信可以用于搜救。導航定位+全球雙向通信可以向呼救者快速通告救援安排。還有遙感應用，有主動式遙感，配備星載太空環(huán)境遙感和電離層異常遙感載荷；被動式遙感，電磁波通過大氣、海洋、陸地反射或漫反射遙感大氣水汽、海洋河湖水位。
北斗是全球唯一宣布標準位置服務精度優(yōu)于5米的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。北斗3三類異軌衛(wèi)星之間都實現(xiàn)了星間自組織測距和數(shù)傳，采用Ka頻段鏈路，測距精度高，通信頻帶寬，遠優(yōu)于UHF鏈路，下一代將用激光鏈路，測距更準。
圖源丨強國網(wǎng)
目前，北斗3星間鏈路已全面啟動，效果顯著，在GNSS中精度更高，確保了標準PNT服務精度高。北斗系統(tǒng)中軌衛(wèi)星三個軌道面各有2顆確保全球域內能收到求救者上傳UHF頻段求救信號，然后下傳給國際搜救中心，24顆中軌衛(wèi)星都能接收國際搜救中心的搜救信號并通知求救者，同時可向求救者發(fā)送相關施救短報文。
在創(chuàng)新設計方面，因為北斗的頻段是豐富的，現(xiàn)在北斗2和北斗3有五個頻段。再就是設計了兼容互操作信號，創(chuàng)新調制技術，信號質量國際領先，它接收的時候能夠和GPS的功能一樣。總的來說，這些研發(fā)都有利于提高北斗3的PNT精度。
根據(jù)北斗的優(yōu)勢特點，怎么利用它開展應用呢？
要通導遙一體化，充分利用北斗的多頻段導航信號優(yōu)勢開展多用或專用高性能低成本PNT研發(fā)；
提升PNT服務能力，充分利用星間鏈路測距，研究或分離不同軌道和不同型號的衛(wèi)星系統(tǒng)，充分利用全球和中國周邊短報文雙向服務能力拓展服務內涵，研發(fā)傳圖像、傳語音、傳視頻等 *** 形成專利；
發(fā)揮雙向通信與PNT集成服務功能，利用通導遙一體化，開發(fā)多任務多目標的協(xié)同智慧調度應急應用；
充分利用北斗GNSS衛(wèi)星的L波段和S波段載波作為遙感輻射源開發(fā)新型遙感，特別是目標遙感。
北斗RDSS雙向鏈路定位授時，可大幅提升北斗定位授時抗干擾、抗欺騙性能，RDSS二維定位精度已到10米左右，時間比對精度相對于單向被動接收方式，授時精度可提高一倍，到10納秒左右，對于一些時間比對頻度不求太高而絕對時間精度要求較高的用戶，如金融、通信、區(qū)塊鏈平臺，應急救援指揮中心運控平臺等最有需求，可拓展這類防干擾要求甚高的絕對授時服務。
圖源丨華星智控
利用RDSS雙向通信功能，可開發(fā)共享的多部門協(xié)同調度系統(tǒng)，比如綜合智慧運營控制平臺。
北斗3的創(chuàng)新設計、服務能力、精度優(yōu)勢、運行穩(wěn)健構成了強勁的后發(fā)優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿Γ弧耙粠б宦贰毖鼐€國家和地區(qū)接受，無愧“中國的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的美譽，體現(xiàn)了“北斗導航，世界共享”的理念。
北斗系統(tǒng)作為時空技術，既是對地球資源環(huán)境及其動態(tài)變化信息感知認知，也是實現(xiàn)對所感知對象精準時空、調配管理的核心基礎。北斗開拓應用的之一個重點是給其他技術，如信息、 *** 、能源、資源、環(huán)境、交通等技術，賦予精準時空位置的感知認知，使他們提升到智能化管理控制階段，同時實現(xiàn)管理控制過程的時空智能化。
北斗應用的另一個重點，是綜合開發(fā)其通導遙一體化的優(yōu)勢，發(fā)揮其跨技術跨領域甚至跨時間跨空間的空間智能作用，未來的目標，是研究PNT自然智能，開發(fā)出智能PNT技術，以開發(fā)新的應用。
譚述森院士：中國的5G會成功，6G也一定能夠成功
什么叫空間基準？空間基準它用來確定軌道參數(shù)，連通坐標原點、地球自轉參數(shù)共同構建起GNSS系統(tǒng)空間基準，中國北斗空間基準與中國大地坐標系為同一個坐標框架。全球實用的基準我認為只有兩個，一個是GPS時空基準，另一個就是北斗時空基準。時空基準是互聯(lián)網(wǎng)升級為物聯(lián)網(wǎng)的基礎條件，如果沒有統(tǒng)一的時空基準，很難想象物與物如何聯(lián)結。
北斗系統(tǒng)的發(fā)展是一個持續(xù)創(chuàng)新、開拓進取的歷程。北斗一號主要成就是兩顆衛(wèi)星實現(xiàn)大范圍高精度定位授時服務，它覆蓋了中國及周邊地區(qū)，按GPS定位原理需12顆衛(wèi)星，雙向授時精度10ns，國際領先。一秒內完成定位及報文通信，成為國際航行跟蹤、生命救援的亮點定位與報告在同一信道同時完成，用戶知道我在哪里，指揮部門知道我們在哪里，定位報告是北斗區(qū)別于GPS的更大特色。
北斗是全球之一個擁有三頻完整服務能力的導航系統(tǒng)，在2012年實現(xiàn)B1、B2、B3三個頻率的導航定位全星座播發(fā)，GPS什么時候完成三頻導航，現(xiàn)在還不好預測。原來是說2020年完成，現(xiàn)在還看不到它哪一年可以完成。北斗是世界上之一個連續(xù)導航與定位報告雙模融合的系統(tǒng)，雙模用戶機發(fā)揮了巨大的社會和經(jīng)濟效益。
北斗三號主要成就是獨立構建全球時空基準，這里為什么說只有北斗三號可以稱得上中國向全球提供了衛(wèi)星導航的時空基準？因為只有全球系統(tǒng)才具有對全球系統(tǒng)的代表性描述，那些區(qū)域系統(tǒng)不具備構建時空基準的能力，所以說北斗三號系統(tǒng)實際上是完成了從之一階段到第四階段的導航，所以說北斗的成就是跨代的。
北斗三號有六大功能，包括基本導航為根基，將SBAS、PPP、MSS等融為一體，精度增強、完好性增強、信息增強將更好地服務于各類用戶。北斗MMS就是短報文通信，采用了RDSS的方式。北斗的星間鏈路實際上就是全球移動通信系統(tǒng)在中國的共享，它既是全球移動通信的雙向數(shù)據(jù)鏈，也是中國時空星間鐘差的系統(tǒng)，還可以進一步擴展為時空基準的維持系統(tǒng)。
中國的北斗建成了，基本上處于L頻率米級導航精度水平。在2030年或2035年間，一個導航、通信、遙感深度融合的航天系統(tǒng)將出自中國，中國高速空間 *** 加5G地面網(wǎng)，實現(xiàn)全球天空地物與物的互聯(lián)互通，即第6代移動通信，6G中國走的路跟西方國家走的路不一樣，中國是先建地面系統(tǒng)，然后再建空間系統(tǒng)，中國的空間系統(tǒng)是建在北斗時空基準之上的，所以中國的5G會成功，中國的6G也一定能成功。
圖源丨高端裝備發(fā)展研究中心
在未來北斗新的導航系統(tǒng)上，在LEO軌道上，實行導航通信深度融合，并服務遙感的方針，達到全球物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字地球的目標。
將來還會有北斗全球物聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)是人與人之間的聯(lián)接，人是非常囊括的，要實現(xiàn)全球動態(tài)物與物的互聯(lián)互通，必須在時空基準的維持下才能實現(xiàn)全球的物聯(lián)網(wǎng)。靜態(tài)厘米級、動態(tài)分米級世界一流衛(wèi)星導航系統(tǒng)在北斗三號系統(tǒng)里面已經(jīng)實現(xiàn)了，提供統(tǒng)一時空基準的天基物聯(lián)網(wǎng)，獲得對地球認知的天基無線電全球系統(tǒng)，未來北斗天基物聯(lián)網(wǎng)模塊將實現(xiàn)太空物與太空物的互聯(lián)、太空物與地球物的聯(lián)網(wǎng)，任務超越對地球導航手段的研究。它的意義就是要充分發(fā)揮北斗時空基準的基礎性價值，打破世界導航、通信、遙感獨立建設行業(yè)固化的這種狀態(tài)，要為大部分行業(yè)包括遙感提供公共數(shù)據(jù)鏈。
總之，北斗多業(yè)務衛(wèi)星無線電系統(tǒng)，是國家重要的空間信息基礎設施，北斗三號在基本導航、星基增強、精密單點定位、報文通信、國際搜救等業(yè)務的融合創(chuàng)新是未來發(fā)展的良好開端。北斗時空基準鏈路與高速鏈路構建完善，將成為我國航天體系的“智能高速公路”。
現(xiàn)在，地圖查詢、手機導航、叫車服務、共享單車、快遞外賣等往往都要應用手機中的北斗衛(wèi)星定位功能。未來結合5G、人工智能和穿戴式設備的發(fā)展還將極大擴展北斗的大眾化應用，實現(xiàn)室內外一體化定位導航，包括實現(xiàn)遠程醫(yī)療監(jiān)護、智能出行服務、智慧旅游服務、個人安全保障和應急救援等。
2019年以北斗應用發(fā)展為核心的我國衛(wèi)星導航與位置服務產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達到3450億元，與2012年北斗剛剛提供服務時相比，總體產(chǎn)值增長了4倍，其中隨著北斗+以及+北斗的發(fā)展不斷深化，由疫情衍生帶動的關聯(lián)產(chǎn)值就高達2284億元，顯示了我國北斗應用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展融合的生態(tài)已經(jīng)初步形成。
此外，近年來北斗創(chuàng)新應用已經(jīng)深入融合到許多產(chǎn)業(yè)的轉型升級之中，在汽車、高鐵、能源、礦產(chǎn)、郵政、移動通信、交通物流、互聯(lián)網(wǎng)服務等領域的骨干企業(yè)，正在主動“+北斗”發(fā)展，成為產(chǎn)業(yè)新生力量，從而極大促進了我國衛(wèi)星導航與位置服務產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，行業(yè)經(jīng)濟效益的貢獻顯著提高。北斗海外應用合作及貿易交往也更加頻繁，基于北斗的土地確權、精準農(nóng)業(yè)、智慧施工、智慧港口等，已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地得到成功應用。
未來新基建、“一帶一路”等國家戰(zhàn)略的發(fā)展和推進，北斗技術應用和時空服務將更加普及，并將與5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等相融合，將更加深刻改變人們的生活，展現(xiàn)出更廣闊的應用前景。
