搜仪网 北斗应用如何打通“最后一公里”
智能汽车创新发展战略。图片来源：视觉中国
几天前，黑龙江省抚远市渔民捕捞到一条重达1000公斤的野生鲟鱼的消息传到了黑龙江省委书记张庆伟的耳朵里。他立即要求省里给市里打电话，并表达了两点意思：一是“不要误食这条鱼”；二是“想办法保护好它”。
当时就有人建议：这种珍稀鲟鱼很难驯养，不如把它放归江中，在它体内植入北斗芯片。这样，渔业人员就能实时跟踪它的位置，了解并进一步保护鱼的活动情况，当渔民再遇到这种鱼时，也能做出判断，自行绕开，不再捕捞。
张庆伟5月23日在黑龙江哈尔滨举行的第九届中国卫星导航学术年会开幕式上讲述了这样一个故事。这位昔日的“航天少帅”以此为例阐述北斗应用的“大好前景”：当前地方乃至国家层面都十分重视的生态保护领域，是北斗和卫星应用产业的“天然的滋生地”和“试验田”。
正如卫星导航领域流传的一句话：北斗的应用只受限于想象力。
来自中国卫星导航系统管理办公室的最新消息显示，北斗卫星导航系统已发射8颗全球组网卫星，构建最简易系统，今年年底还将发射11颗卫星，构建基本系统。作为备受关注的国家重大空间信息基础设施，北斗到底该怎么用？怎么用？这个“最后一公里”应用难题，在年会上再次引发热议。
为何公众难以直观体验到所承诺的北斗导航？
年会上，中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其透露了北斗规模应用的最新进展：经过在轨测试，目前已建成8颗系统最简的北斗全球组网卫星，北斗用户发射功率已缩减至十分之一，支持手机应用。此前他也多次提到，全球大部分主流手机芯片都支持北斗，北斗正在成为中国在售智能手机的标配。
在冉承其看来，基于北斗系统的高精度服务近年来越来越受欢迎，要想让普通民众真正用上北斗、感受到它的存在，还需要将其与其他技术深度融合，拓展垂直行业应用业务，其中最直接的方式之一就是将其与手机、4G乃至未来的5G进行融合。
目前，我国北斗三号尚处于在轨测试阶段，仅有北斗二号系统能够提供导航服务。冉承其介绍，北斗二号系统建成运行5年半来，从未出现过服务中断的情况，定位精度由原来的10米提升到6米。
但还是不时有人提出疑问：北斗二号提供服务这么长时间了，为什么我们还没有在手机上使用北斗？为什么公众很难直观地体验到北斗导航？
早在两年前，由工信部电信研究院发起成立的移动智能终端技术创新与产业联盟发布《移动智能终端北斗定位白皮书（2016年）》中提到，截至2016年8月31日，我国申请入网的3572部手机终端中，支持定位功能的有2891部，占比81%；支持北斗定位功能的有759部，占比21%。
也就是说，每10个中国人中，就可能有两个人使用搭载北斗芯片的手机。当然，据专家介绍，手机定位目前几乎采用了所有的多模卫星定位方式——不仅有中国的北斗，还有美国的GPS，甚至还有俄罗斯的其他导航系统。当手机需要定位时，系统会自动搜索导航卫星，选择信号较好的卫星进行定位——这个过程“隐藏”在底层操作中，普通用户是感觉不到的。
此前，与GPS芯片相比，北斗芯片价格相对较高，这一直被认为是推广过程中的痛点。冉承其表示，如今北斗芯片技术已进入28纳米新时代，单片价格最低不足6元，整体性能达到甚至超过国际同类产品。截至2017年4月底，北斗导航芯片模组销量已突破6500万片，高精度板卡和天线销量分别占据国内30%和90%的市场份额。
年会上，中国卫星导航系统管理办公室启动北斗全球用户体验评估计划。冉承其表示，此举是为了贯彻北斗卫星导航系统工程首任总设计师孙家栋院士提出的“天上好用、地上好用”的理念，突出用户体验，让北斗真正好用、好用。
当北斗遇上5G，是否有望迎来地下室定位时代？
目前，北斗已在4G手机上使用。冉承其介绍，随着5G的建设，中国卫星导航系统管理办公室还将通过标准协议的制定，把北斗打造成5G通信的时空标签。
这距离并不遥远，自2017年起，国际移动通信标准化组织3GPP便开始大规模制定5G标准，全球有不少大公司都针对高精度室内定位提交了项目申请，并计划在5G第二版标准中加入高精度定位标准。
本次年会上，工信部电信终端实验室天线与定位部副主任安旭东在专题报告中提到了这一话题。他表示，每10年就会出现新一代移动通信技术，新技术的出现使得频谱效率和容量成倍提升。目前，第五代移动通信技术5G已经进入技术方案验证和标准制定的关键阶段，未来有望极大促进物联网、室内定位等技术的发展，为实现高精度定位提供基础。
要真正实现室内定位，需要几米甚至1米以内的定位精度，并且要区分楼层。目前，传统定位技术无法用于室内定位。安旭东告诉记者，一方面，全球导航卫星系统在室内卫星数量不够的情况下难以工作，其定位精度仅在10至100米之间；另一方面，传统蜂窝网络定位技术虽然可以覆盖室内信号，但其精度在几十米到几百米之间，无法满足需求。
安旭东表示，即将到来的5G时代，具有大带宽的优势，有利于参数估计，可以为高精度测距提供支持。5G还将实现密集组网，基站密度将显著提升，用户信号可同时被多个基站接收，有利于多个基站协同实现高精度定位。
他告诉记者，5G时代的窄带蜂窝物联网定位应用，相比传统蜂窝网络技术，信号效果可提高20dB，“覆盖能力大大提升，还能覆盖到地下车库、地下室、地下管线等信号难以到达的地方。利用这一点，可以提供室内导航定位服务。”
在这个科技时代，“无论是商场、体育馆、医院、车站等室内导航定位服务，还是移动购物、个性化广告等产品引导，亦或是自然灾害救援、遇险人员定位等应急和人员定位，都有望成为现实。”安旭东说。
中国卫星导航定位协会首席专家、全球新时空信息技术研究院院长曹冲在年会期间也提到，当前全球导航卫星系统面向未来的一个重大任务，就是打开室内外一体化高精度大众应用的“大门”。
他告诉记者，2016年至2020年是全球卫星导航系统定位产业的转折点，包括中国北斗在内的全球四大卫星导航系统均已投入使用，可用卫星数量超过100颗，相互之间的兼容互操作已成为现实，多系统兼容成为标准。产业的“首要任务”已从系统建设转向应用服务推广，其中需要谋划的一件事就是顺应技术和产业发展的变化，逐步与通信技术融合。
难道光靠天上的几颗北斗星还不够吗，还要建地面网络吗？
当然，无论是与手机融合，还是与4G、5G融合，这一切的前提是北斗卫星、北斗增强系统等国家重大空间信息基础设施的技术“过硬”，没有这些，一切都将是空中楼阁。
冉承其告诉记者，为解决高精度服务“最后一公里”问题，中国卫星导航系统管理办公室正在培育精准时空信息生态环境，降低使用门槛，把北斗系统提供的时空信息变成公众可享用的公共服务。
具体来说，我国正在天上、地上织两张北斗“网”：天上的“网”，即人们已经熟知的、正在逐步覆盖全球的北斗卫星网络；另一张是地上的“网”，即可以实现厘米级、毫米级定位精度的地基增强网。
国家北斗地基增强系统总设计师、中国兵器工业集团公司首席科学家蔡毅告诉记者，导航卫星信号受到设备、电离层等干扰时，就会产生误差，难以满足高精度定位服务的需求，这就需要北斗地基增强系统的配合。
北斗卫星信号由地面基站接收，传送到数据处理系统，消除卫星轨道误差、钟差、电离层折射等影响后，产生修正信号，通过卫星、数字广播、移动通信等方式实时播发——这才是普通用户接收到的信号。
我国于2014年9月正式启动北斗地基增强系统研制建设。目前，系统一期研制建设已通过国家验收，初步建成了自主可控的北斗地基增强“国家网”。中国卫星导航系统管理办公室的数据显示，这一网络可在全国范围内提供实时米级、亚米级精确定位服务，可为17个省市提供实时服务。
蔡毅以自动驾驶为例，过去这项技术主要依赖雷达、热像仪、高精度陀螺仪、大容量高速计算机等技术集成设备，造价高达数百万元，且难以普及到大众。而现在，则可以通过北斗高精度位置服务和高精度电子地图，辅以其他传感器，制定行驶计划，自动完成避让。
“北斗地基增强系统已经成为实现自动驾驶的低成本技术手段。”蔡毅说，北斗已经“悄无声息”地实现了交通领域的革命，甚至会改变人们的生活方式。（邱晨晖）