北斗系統全球組網收官 北斗導航應用迎爆發期

來源:第一財經 2020-07-01 09:30中投網 A-A+

  經過近8天飛行,6月30日,北斗三號最后一顆組網衛星成功定點。至此,所有30顆北斗三號衛星已全部轉入長期管理模式,也意味著,我國北斗衛星導航系統(下稱“北斗系統”)向全球組網完成又邁出重要一步。

  不管是交通運輸、氣象測報,還是救災減災、公共安全等,北斗系統提供服務以來,已經在多個領域得到了應用。

  數據顯示,2019年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達3450億元。北斗與互聯網、大數據、人工智能等新技術的融合發展,正在構建以北斗時空信息為主要內容的新興產業生態鏈。

  在上海交通大學北斗導航與位置服務重點實驗室/上海北斗導航創新研究院副院長裴凌看來,北斗三號“收官之星”完成部署,具有里程碑式的意義。接下來從產業發展的角度來看,“北斗+”高精度行業應用和“+北斗”的高精度大眾化應用潛藏較大機遇。

  而將衛星導航產業列入戰略性新興產業專項計劃的上海,隨著近年來5G、AI、物聯網領域技術的廣泛運用,北斗產業的應用也將迎來爆發期。

  北斗系統背后的上海身影

  “天上的星星參北斗”,作為我國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統,北斗系統是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務的國家重要時空基礎設施。

  其實自上世紀80年代起,我國就開始了探索適合國情的衛星導航系統發展道路,并形成了“三步走”發展戰略:2000年底,建成北斗一號系統,向中國提供服務;2012年底,建成北斗二號系統,向亞太地區提供服務;2020年,建成北斗三號系統,向全球提供服務。

  6月23日,我國北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。

  截至6月23日,北斗三號系統共有30顆星上天,這背后,幾乎都可以找到上海科研人員的身影。

  其中包括位于上海浦東的中科院微小衛星創新院,據該院介紹,他們的北斗導航衛星研制團隊自2011年起,先后完成了北斗三號系統中12顆衛星的研制和發射。

  雖然這支隊伍成立剛過十年,但已經為北斗導航系統2018年建成基本系統、提供全球服務,2020年完成完整系統建設、全球組網,提供了支撐,還為中國北斗系統建設提供了全新的解決方案。

  這個平均年齡30多歲的“追星隊”,在多個關鍵技術上取得了突破。比如,他們提出了獨創的“功能鏈”設計理念,從實質上實現了平臺內部的一體化設計,最大限度地完成了衛星內部的各項資源的優化整合,同時提高了功能密度,大幅降低成本;在星間鏈路技術上取得突破,實現了“一星通、星星通”,解決了制約北斗全球組網的瓶頸問題。

  而且,該團隊采用框架面板結構、單獨星敏感器定姿、高功能密度綜合電子架構等技術,打造了“中國科學院導航衛星專用平臺”,有效增強了衛星的適應能力和可擴展能力。

  值得一提的是,該團隊在北斗三號采用了國產龍芯+FLASH的架構,填補了國產航天處理器的空白,并實現核心器件全部國產化,帶動了從材料、器件、部組件、單機到系統整個產業鏈的發展。

  衛星研制和發射之后,如何定位它們的時間和空間位置信息,也是重要問題。上海天文臺的信息處理系統、星載原子鐘和激光測距技術,就在整個北斗工程中扮演了“最強大腦”、“強心臟”和獨立“量天尺”的作用。據介紹,最后的這顆收官衛星是地球同步軌道衛星,搭載了由上海天文臺北斗團隊研制的星載氫鐘和激光反射器。

  北斗是國際上首個由混合星座構成的衛星導航系統,便于短時間內快速建立我們自己的星座,但對衛星位置的獲取帶來了難度,也給精密的軌道確定和信息處理帶來了挑戰。加上我國目前的地面監測網是區域性的,對衛星軌道的測量不夠全面,以及北斗是一種不斷運行的系統,需要提供24小時每周7天連續的服務,這些問題都加大了衛星軌道和鐘差的確定難度。

  上海天文臺研發的信息處理系統,就像是北斗的“最強大腦”,能實時修正誤差,多備份,以保持高可靠度。

  同時,為了實現北斗三號精密定位服務性能指標,上海天文臺信息處理團隊首次提出并實現了“區域監測網+星間鏈路”的星地星間聯合精密定軌技術,并特別設計了聯合定軌數據處理算法的穩健性和容錯性。

  上海北斗產業發展有哪些機遇

  隨著北斗系統全球組網收官,北斗導航的應用產業也迎來爆發期。

  根據《國家衛星導航產業中長期發展規劃》,到2020年,我國整個衛星導航產業產值將達到4000億元。其中北斗產業產值貢獻率達60%至80%,總產值達2400億至3200億元。

  在應用產業層面,北斗產業包含基礎產品(例如導航型芯片、模塊)、行業及區域應用、大眾應用等。

  裴凌告訴第一財經記者,目前,我國的導航產業發展已經形成了五大規模化區域,分別是京津冀、長三角、珠三角、鄂豫湘、川渝陜。雖然上海北斗導航產業發展起步并不早,但總的來說,以上海為中心的長三角地區未來的綜合發展競爭力居于首位。

  他分析稱,上海北斗導航發展有幾個特點,首先技術領域是走自主知識產權的高精度大眾化應用,國內最為領先的企業基本都在上海,例如華測導航、司南導航、千尋位置等。其次,上海信息通信技術的基礎讓一些原來做通信的企業也開始介入到導航領域,包括集成電路、物聯網領域的企業。另外,上海在產業聚集方面,建成了國內首個正式運營的北斗專業園區——中國北斗產業技術創新西虹橋基地,這種園區模式帶來了規模化和快速迭代發展的效果,也讓上海每年的北斗產業產值增長排在全國前列。

  產業的聚集和應用落地離不開頂層規劃。此前,上海先后制定發布了兩輪《上海市推進戰略性新興產業“衛星導航”專項工程實施方案》,制定了北斗產業園區規劃,同時設立戰略性新興產業專項資金,從產業基礎設施建設、關鍵共性技術攻關和推進重點行業應用等幾個方面推動上海北斗產業發展。

  除了北斗產業技術創新西虹橋基地,上海還有閔行衛星導航應用產業園、司南北斗高新技術產業園、楊浦灣谷北斗產業創新平臺等北斗產業園區。另外,在去年12月舉行的2019上海國際導航產業與科技發展論壇上,上海市北斗導航研發與轉化功能型平臺正式啟動。

  “對比其他幾個區域,以上海為龍頭的長三角區域北斗產業化發展更具商業化,偏向于高新技術研發和服務類,因此產業的溢出效應會更有優勢。”裴凌說。

  以提供高精度時空服務的千尋位置網絡有限公司(下稱“千尋位置”)為例,公司表示,配合北斗三號全球系統的建設,今年內將同步提供全球增強服務。他們提供的高精度時空服務,類似于“增強版北斗”,將互聯網能力帶入衛星導航產業,融合云計算、智能算法、大數據,讓終端用戶通過互聯網就可以獲取這項服務。

  千尋位置CEO陳金培對第一財經記者表示,北斗全球組網部署完成以后,將從一個區域型亞太系統,轉變為覆蓋全球的服務系統。這個改變可以讓中國的全產業鏈受益,尤其是芯片和終端產業。

  在陳金培看來,上海作為超大型城市,本身的北斗產業基礎比較好。而在智能城市建設方面有三個重要的基礎設施、信息通信設施,即5G云計算網絡以及時空智能網絡,這三個方面都是互聯互補的。有了這些之后,城市智能化就能從以前的規則和意識驅動變成更加智能的數據驅動。

  而當初之所以選擇落戶上海,不僅是因為上海的衛星導航產業基礎較好,還看重了上海對人才的吸引。陳金培說:“衛星導航產業需要大量海外人才,上海對海外人才的吸引力比較強,面試的十個人中兩三個有海外背景。”

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