北斗全球组网
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来源：《科学大观园》2020年第14期
6月23日，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。这一由我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，将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。据统计，2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到3450亿元。随着北斗卫星的全球组网，北斗将如何推动生产方式变革和商业模式创新？又会为人们的生活带来哪些便利？
北斗导航是一个庞大、复杂的航天系统工程，其天地组网协同运行涉及几十个系统、几万台套设备的统筹调度与监控管理，如何确保它们“统一行动听指挥”？
在中国电子科技集团有限公司，技术人员介绍，中国电科研制的北斗三号管理控制中心相当于智慧“大脑”，可指挥空间段和地面段的协同运行、地面天线和各类观测设备统筹调度，以及导航电文的编辑、上注等。
不仅是天上的北斗卫星组网，在地面还有北斗地基增强系统来帮忙。
北斗地基增强系统是北斗卫星导航系统的重要组成部分，于2014年9月启动研制建设，由中国兵器工业集团有限公司承担系统建设总体任务，是在一个系统内集成米级、分米级、厘米级和后处理毫米级四类高精度服务，这在国内外尚属首创。
目前，该系统已形成由超过2500个地基增强站组成的北斗地基增强系统“全国一张网”，系统能力达到国外同类系统技术水平。
2015年8月，中国兵器工业集团合资成立了高精度位置服务平台——千寻位置网络有限公司，以高精度为切入点，融合“互联网+”和“北斗+”发展，打造高精度服务云平台，致力于
把北斗高精度时空服务打造成面向大众、触手可及、随需而用的公共服务。
“北斗不仅仅是部署于高空的卫星导航系统，更是和每一位老百姓息息相关的国家重大时空基础设施。”千寻位置首席执行官陈金培说，天上有北斗卫星系统，地上有北斗地基增强系统，衛星信号在地面有时需要根据实际情况做强化计算。
近年来，北斗高精度及北斗辅助快速定位用户突破5亿。目前中国兵器工业集团联合中国移动、中国电科正在抓紧建设北斗三号区域短报文应用服务平台，将有力推动北斗高精度、短报文服务与5G、大数据、云计算等融合创新。
“高大上”的北斗导航，已经不知不觉“飞入寻常百姓家”。北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风透露：“在中国入网的智能手机里面，已经有70%以上的手机提供了北斗服务。”
如果仔细留意，其实不难发现，天上的北斗不仅与手机相连，我们日常生活很多地方都有它相伴。自2000年我国发射第一颗北斗导航试验卫星以来，历经20年建设发展，北斗系统已经广泛应用于国计民生各个领域。
当你还在为不到共享单车或不确定哪里能停车而烦心，北斗卫星提供的定位服务已经
在帮你。哈啰出行数据算法首席科学家刘行亮告诉记者，目前，全国超过360座城市的哈啰单车已全线适配北斗。每辆哈啰单车的智能锁内均包含北斗定位装置，智能锁接收北斗卫星信号，向哈啰数据中心发送车辆定位信息。
中国卫星导航系统管理办公室有关负责人介绍，北斗系统大众服务发展前景广阔。基于北斗的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用，广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域，深刻改变着人们的生产生活方式。
在电子商务领域，国内多家电子商务企业的物流货车及配送员，应用北斗车载终端和手环，实现了车、人、货信息的实时调度;在智能穿戴领域，多款支持北斗系统的手表、手环等智能穿戴设备，以及学生卡、老人卡等特殊人关爱产品不断涌现，得到广泛应用。
据统计，2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元。北斗与互联网、大数据、人工智能等新技术的融合发展，正在构建以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链，并正在成为北斗产业快速发展的新引擎和助推器，推动着生产生活方式变革和商业模式的不断创新。
经过多年发展，北斗已形成完整产业链，北斗基础产品已实现自主可控，国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破，性能指标与国际同类产品相当。多款北斗芯片实现规模化应用，工艺水平达到22纳米。
截至2019年底，国产北斗导航型芯片、模块等基础产品销量已突破1亿片，国产高精度板卡和天线销量分别占国内市场30%和90%的份额。
“以前大家使用北斗导航系统，最大的顾虑有两个。”陈金培解释，第一，虽然我国厂商生产的产品集成了北斗系统，但产品被卖往的全球有些地方不能享用北斗服务，产品服务和能力被降级。第二，因为当地没有北斗服务，欧洲的手机厂商、汽车厂商首选的卫星导航系
统不会是北斗。只有在进入中国市场时，才会集成北斗系统。
陈金培说，北斗三号全球卫星导航系统将服务范围从中国扩展至全球。对有机会在全球范围内销售的产品来说，将有北斗二号、北斗三号两套系统可以同时为其提供服务。对这些产品来讲，它们在全球的使用体验、稳定性、可靠性大幅度提升。
随着卫星数量逐步增加，加上地基增强系统，北斗导航系统的定位能力从以前的10米到5米，提高到厘米级。
智能驾驶是北斗非常重要的应用领域。
2019年11月，在上海洋山深水港启动的“5G+L4级智能驾驶重卡”示范运营活动中，上汽集团首批L4级智能驾驶重型卡车实现了一次性精准停车、近距离自动列队行驶，提升了洋山港智能转运效率和东海大桥行驶能力。
“目前，上汽智能重卡已经做到误差±3厘米，比洋山港小于±5厘米的技术要求更精准，并且一次成功率已达到100%，单点装卸作业效率提升10%。”上汽集团前瞻技术研究部智能驾驶分部高级经理张显宏说。
在山城重庆，市区9000辆公交车的车道级定位的位置数据，都被实时传输至管理后台，由此保障运营安全、提高运营效率：市民可以获得公交车更精确的到站时间，城市管理者可以更好监管车辆超速、赖站、越线等驾驶行为。
“通过将GPS定位终端升级为北斗高精度定位终端，公交车的定位误差大幅度降低，提升车辆安全监控水平的同时，改善了乘客出行体验。”重庆公交集团信息部部长陈希表示。
2019年3月8日，湛江雷州市附城镇城内村，一位工作人员为一台特殊的插秧机设定好参数。开启按钮，这台插秧机在缓慢自动行驶的同时，将一株株水稻秧苗插进泥土里。仅1小时，这台无人驾驶插秧机就在将近8亩的水田中完成了插秧作业。这台无人驾驶插秧机由丰疆智能科技股份有限公司研发，它的自动驾驶功能则基于千寻位置提供的FindCM厘米级定位服务实现。
通过将GPS定位终端升级为北斗高精度定位终端，公交车的定位误差大幅度降低，提升车辆安全监控水平的同时，改善了乘客出行体验。
在我国，每天有超过2万架无人机在全国各地进行农药喷洒、电网巡检等各种作业。
千寻位置运用建设在全国各地的北斗地基增强站，接收天上的北斗卫星定位信号，实时计算卫星定位误差，为数以亿计的用户提供了高精度定位服务。
相比传统有人驾驶的插秧机，无人驾驶插秧机具备不受光线干扰，可以夜间作业，具有作业质量高等特点，可节省50%的人力成本，并减少作业中的秧苗浪费。基于覆盖全国大部分地区的FindCM厘米级定位服务，无人驾驶插秧机已陆续在海南、新疆、江苏等地的农业生产中应用。
2019年“利奇马”台风登陆我国东部沿海地区前夕，浙大正呈结构工程师余志刚开始加紧巡查重点危房。当天，他来到一栋建于上世纪90年代的药厂职工宿舍，查看安装在房屋各个
角落的监测设备是否遭受破坏，包括墙脚的传感器、高精度卫星接收机以及天台上的卫星天线等。这些看似不起眼的工具，就像危旧房屋上的“听诊器”。
“系统能够监测到毫米级的移动变化，即便是大货车经过引起的地面震动，都能被感知。”余志刚介绍，得益于千寻位置提供的毫米级高精度定位能力和阿里云的计算能力，系统能快速依据此前危房的“病历”，判断出房子的“病症”。如果房子的倾斜、沉降超过一定的安全值，系统会立即发出警报，为人员撤离与救援争取宝贵时间。
“有了高精度定位后，北斗卫星导航系统将变成时空智能的基础设施。”陈金培解释，时空智能基础设施，可以给各种各样的智能设备和应用场景赋予一个统一的时间和空间的基准。除此之外，北斗技术的应用还能协助公安交警在重大案件或事故发生时取证。这些配送车辆未来还将被纳入城市应急调度系统，出现突发状况需要救援时，利用北斗定位技术快速到就近车辆作为增援。
北斗全球組网卫星发射圆满收官，北斗系统服务全球则迎来全新开始。北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风表示，到2035年，中国将建成更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系，进一步提升时空信息服务能力。北斗将以更强的功能、更优的性能，
服务全球，造福人类。
◎ 来源|综合新华社、新华每日电讯、科技日报
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