定位精度可达4至5米,北斗卫星导航系统能应用在哪些领域?

物联社 2022-10-18
2621 字丨阅读本文需 6 分钟

中国北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风在接受记者专访时表示,北斗三号全球卫星导航系统开通服务两年多来,其稳定性和高精度已得到充分验证。北斗系统应用前景十分广阔,“北斗的应用只受到想象力的限制”。

杨长风说,通过两年多的应用实测确认,北斗三号系统在全球定位精度可达4至5米,在亚太区域精度更优。目前,北斗系统已广泛应用于国土测绘、数字施工、精准农业等诸多领域,在无人驾驶、智慧城市建设等领域的应用稳步推进。

1、北斗系统赋能地图导航升级

“十四五”期间,北斗规模应用要实现市场化、产业化、国际化。国际化方面,北斗将结合“一带一路”倡议“随船出海,逢路架桥”,为海外市场提供更多产品和服务。目前,北斗已在全球120多个国家和地区得到应用,以其较低成本、较高精度的特点成为中国向世界提供的高科技、高性价比公共产品。

杨长风强调,建立北斗全球卫星导航系统的初心是“服务全球、造福人类”。随着北斗系统在世界上得到越来越多国家的肯定和接纳,北斗正在为促进航天领域国际合作做出更大贡献。

自北斗卫星导航系统上线运行之初,百度地图就启动了以北斗系统为基础的地图导航及定位服务,其应用程度也在不断加深。此次,在北斗系统的深度赋能下,百度地图更是升级实现了车道级导航、车位级导航等多项功能。

针对高、快速路场景,百度地图车道级导航全国首发上线“车道级事故预警”功能,能够实时为用户更新前方事故车道信息,并动态引导用户提前避开危险车道,打造更加安全、舒适的驾车体验。

2、与GPS相比,北斗的优势在何处?

我们都清楚地了解,在全球范围内,主要有美国的GPS、中国的北斗、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、欧盟的伽利略(GALILEO)等主要卫星导航系统。其中,美国的GPS全球定位系统也一直在国际卫星导航系统上独占鳌头。

不过,在耗时26年的北斗全球卫星导航系统圆满建成后,中国第3代北斗导航卫星系统也开始向全球提供服务。并随着时代的进步、科研力量的提升,北斗有着与GPS定位系统相互媲美的能力,也打破了亚洲市场GPS“霸主”地位的僵局,与GPS更是形成了势均力敌的发展局面。

虽然相比GPS,北斗的建成发展时间较晚,但北斗作为后来者,有着后来者所具备的优势。这就好比手机软件的更新,即便是小细节的改变,新版本总会比旧版本更加新潮和精确,而且也更能满足大众新的要求。那么,北斗的后发优势具体体现在哪里?

首先,北斗是全球第一个采用三频信号定位的卫星系统,相比使用双频信号的GPS,其定位精度更高。北斗三频信号在于通过多频段的信号组合测量,可以消除或减弱各种误差,消去不关注参数等对数据处理的影响。

其次,北斗导航系统提供无源定位和有源定位两种定位体制。无源定位即目前GPS系统的定位体制,其运行方式为卫星广播定位信号,用户端负责接收处理;而有源定位是允许用户端发送定位请求,卫星收到信号后反馈定位信息,也就是与卫星进行双向通信。

再者,基于有源定位体制,北斗提供短报文通信服务,同时具备了定位与通讯功能,而GPS只能定位。短报文通信是北斗系统最具特色的服务之一,单次通信最大长度达到1000汉字,它可以不受周围基础设施的限制,只要有卫星信号就能随时随地进行通信。

不过,在一般情况下我们可能并没有体验到北斗短报文通信功能的好处,但对于在没有移动通信信号等恶劣环境中,它则具有极大的优势。比如在海上作业时,渔民们改用了北斗卫星定位,这有利于在遇到危险时互相呼救。又如在山林里,北斗可以守护野生动物的迁徙路线,就像在2021年云南“象群迷路”风波中,北斗系统就派上用场,默默守护着象群。

此外,北斗的短报文通信功能在救灾方面也起到了尤为重要的作用。2008年汶川地震,灾区通信中断,全靠北斗系统这一功能与外界取得联系,监测灾情的发生位置,供指挥部作出决策,及时展开营救。

虽然北斗有着GPS某些方面不可比拟的优势,但从日常应用上来看,人们可能对GPS的应用更为熟知。不过,随着北斗卫星定位系统被应用于华为、苹果手机以及百度地图导航,从某种程度上来说,北斗替代GPS将指日可待。

3、北斗卫星导航系统能做什么?

我们都知道北斗卫星导航系统最核心就是进行全球定位导航,那么它是如何实现对我们进行对位的呢 ?当你在地球上某个位置手持着可以接收到信号的设备,那么天上飞着的卫星此时想要求取你在空间的坐标,关键就在于测量出卫星和你之间的距离,一般会通过电磁波信号传播时间差进行测距。只需有三颗卫星知道距离就求出你所在位置的坐标,并进行定位。

1.民用高精度定位和导航服务,这是北斗业务的核心。对于普通用户设备,例如手机、共享单车、汽车导航等,可以轻易实现米级定位精度。当定位信息上传至共享平台时,用户可以在驾驶时获得实时路况,进行最优路径规划。享受快递服务时,也能实时跟踪包裹货物动态。将会改变人类出行前景的自动驾驶技术,其中一个重要技术也是卫星定位和基于差分的加强服务。许多现代农业播种、撒药、收获、放牧等方式,也需要北斗提供的精准位置。

2. 科学研究。对于科学应用,高精度接收机可以利用载波相位信号和差分技术等轻松实现厘米级定位精度和毫米级基线精度,甚至科学类卫星在太空中飞行时也能获得这种精度。过去这些年来,重力场、磁场、板块运动、自转、地球质心、海洋潮汐、冰川、极地、大气科学等多种地球科学的研究达到了前所未有的高度,GPS和北斗等卫星导航系统等功不可没。

3.大型工程建设。作为基建强国,中国这些年在高铁网、高速公路网、港珠澳特大桥、北京新机场等大型工程中取得了举世瞩目的成就。北斗的出现,使得大尺度范围施工的精度大幅提升,最高达到毫米级。这不仅使得工程的超高质量得以保证,也极大降低了传统测绘方式达到类似精度的巨大开支。

4.高精度授时。时间是现代社会的核心要素之一,甚至可以叫做生产要素的重要组成。北斗卫星携带了数百万年才会出现1秒误差的高精度原子钟,用户完全可以信赖它提供的时间。在一些需要时间高精度同步的场合,例如大型电网输送电、超高频金融交易、大型科学实验并机联调等方面,北斗也能发挥出无法替代的作用。

5.短报文通信,这是北斗绝活之一。可以通过北斗卫星实现天地双向通信,北斗可以向拥有此项授权服务的接收机发送专属讯息,用户也可以向北斗提供信息,类似"发短信"的功能。这在根本没有通信基站的特殊环境中,例如远洋,荒漠,深山和极地等地点,甚至灾难救援和军用环境下,有着巨大的意义。

6.防灾救灾减灾。单台北斗接收机可以获得高精度的位置信息,多台组网后就能获得大片区域的精确细节变化。对于农林牧渔,形变监测,水文监测,气象预报,地理测绘,森林防火和面积测算等需求,都能得心应手实现,远超任何一种传统测绘技术。此外,部分北斗卫星还携带了国际Cospas-Sarsat卫星辅助搜索和应急救援计划的有效载荷,在发生紧急情况时,可以参与国际合作的应急救灾工作中。

7.带动巨大的产业链条。北斗在完全建成之后,将会常态维持至少30颗的全球服务星座,这意味着将继续保持一定频率的卫星发射,以替换逐渐退役的老卫星。北斗卫星本身就需要一系列航空航天、通讯、微电子、芯片、信息论等产业的支持,能长期带动对多个行业的科研需求,也需要科研院所研究新一代前沿科技。

文章来源: 物联传媒,司南导航,新华网

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