【北斗導航】中國完成全球部署 「北斗牌」印鈔機正在隆隆啟動

撰文:于小龍
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6月23日,隨著最後一顆中國北斗衛星成功發射、組網,北斗衛星定位系統(簡稱北斗系統)已經全部部署完畢。自此世界星空開始同時為中國而閃爍,「北斗牌」印鈔機開始隆隆啟動。

也許之前還在有觀點質疑,中國政府放棄廉價而成熟的美國全球衛星定位系統(GPS),轉而開發自己系統,更多的是出於軍事和安全的需要,在商業上不僅得不償失,賠本賺吆喝、更缺乏商業盈利模式。然而,殊不知在北斗衛星系統和其配套的產業開發,其實早已讓中國賺的盆滿缽滿,日進鬥金。

預計至2020年年末,中國衛星導航產業規模將超過4,000億元人民幣,而其中以北斗衛星定位系統為核心的衛星導航產業也將超過了3,000億元的規模。如果再考慮到,從基礎科研、技術研發、到相關的處理晶片、射頻天線、地面接收設備的產業鏈延伸,以及定位、通信服務的商業拓展應用,北斗衛星定位系統對中國產業和資本的拉動效應已經接近萬億元規模。

2020年6月23日,中國成功發射北斗三號最後一顆組網衛星。至此中國的北斗衛星定位系統完成全球佈局,並開始進入全面商業化運行階段。(中國央視截圖)

簡單的從功能上來看,北斗系統是中國自主建設運行的全球衛星導航系統,是為全球用戶提供全天時、全天候、高精度的定位、授時、導航服務的國家重要時空基礎設施,也是全球繼美國GPS、俄羅斯的格洛納斯衛星定位系統(GLONASS)之後第三個成熟的衛星導航系統。但是從1994年立項之初到2020年6月23日的全部完成部署,北斗系統正在逐步從一個試驗性的工程逐步成為中國科研和產業化升級的引擎。

在北斗衛星及系統的研發初期,由於衛星定位系統對精準時間計數的需求和天地之間的衛星信號傳輸的需求,北斗系統的研製首先就直接激發了中國在原子鐘、鐳射測量,以及在衛星信號傳輸和精準測控等方面的基礎科研。在市場經濟領域,人們常說需求決定供給,其實在科技領域也是如此。儘管在此之前,中國也在從事這些方面的研究,但是總是顯得慢無方向。而北斗工程的實施等於給了相關技術的發展提出了明確的需求和可靠的資金保證。

在衛星定位系統的原理中,人們是利用衛星的運行軌道位置和衛星之間的相對位置來進行精確定位的。而空間位置的確定又是根據無線信號傳輸的時間,經過空間幾何計算得出的。如果時間偏差0.01秒,地面定位就會偏離近千公里。這逼迫著中國不得不在研製北斗衛星導航前首先攻克精確計時、精確傳輸、快速解碼、計算等技術和生產難題。而這背後是就是原子鐘、鐳射測距、天地通信、射頻晶片,乃至計算機晶片等如今人們已經耳熟能詳的所謂「新技術產業」。

可以說北斗衛星定位系統絕不是表面上的一個導航產品。在北斗衛星定位系統之前的第一二號工程中,已經在軍品領域佈局了中國目前民用新技術產業的開端,以及人才隊伍的培養。這種從無到有的拉動作用,以及目前中國在鐳射、通信、計算機等領域的領先地位與數千億元的產值,都已經讓當初整個北斗衛星導航系統的研發投入有了成百上千倍的回報。

北斗衛星定位系統的建設已經成為諸多新興產業的引擎,在先進製造、信息通信、國產晶片,以及工業互聯網等領域,都能找到北斗系統的影子。(新華社)

而從2009年北斗導航系統開始部署三號工程,並進入全球民用化階段以來,中國北斗相關產業每年都在以20%到30%的速度持續增長。北斗系統的商業開發更將讓其成為一台名副其實的「北斗牌」印鈔機。

目前全球真正能夠提供商業化衛星定位服務的系統其實只有美國的GPS系統這一家,俄羅斯的GLONASS系統只能提供並不精確的區域定位,而且尚未實現商業化。這種實際上的壟斷型產業既給北斗導航的推廣製造了困難,也同時是一個巨大的機遇。

相比於美國30多年前開發、組網的GPS衛星導航系統,大量採用新技術的中國北斗系統定位更加準確,從目前GPS系統的大約15米範圍的定位精度,提高到了10米。如果結合地面段和用戶段的兩級導航,北斗系統能夠提供精確到10釐米左右的精確導航,和0.2米秒的測速和10納秒的授時服務。這是目前美國的GPS衛星導航系統無法做到的。

這種精確的導航、定位和測量能力,將使得北斗衛星定位系統在交通運輸、海洋工程、建築測繪等諸多領域取得以更廣泛應用,並且使得未來的無人駕駛技術變得更加安全可靠,尤其是在長途運輸和遠離城市的道路上,衛星的直接導航和輔助將必不可少。可以說北斗擁有足夠的競爭優勢代替現有的GPS系統,獲得更大的市場。

道理很簡單,作為一個駕駛者,GPS系統的15米左右的導航精度經常會令你錯過路口,而時不時「GPS信號弱」的提示也會令你提心吊膽,如果在此基礎上開發無人駕駛汽車這15米的誤差和信號丟失都足以釀成交通事故。而北斗系統的10厘米範圍的精度,35個衛星的佈網密度,則可以避免這一切。作為消費者和汽車廠商機會選擇那個系統呢?

中國的北斗系統將以覆蓋剛廣、精度更高,以及可雙向交流的信息傳輸功能,佔領更多的國際市場,並基於天際網絡的「北斗+」應用產業鏈。圖為中國北斗衛星導航系統模型。

按照中國衛星導航定位協會在《2020中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》中的估計,僅中國國內衛星導航產業的全年總產值就達到了3,450億元,其中北斗對核心產值的貢獻率超過80%。目前中國國內北斗系統相容型晶片及模塊銷量已突破1億片,應用北斗系統的中國國內衛星導航定位終端產品總銷量突破4.6億台。另據《日本經濟新聞》報道,目前在130個國家被觀測到的使用頻率中,中國北斗系統的應用已經超過了美國的GPS系統。

與此同時,隨著北斗三號系統的部署完畢,北斗大大提高了原有的短報文功能。北斗系統在亞太地區的服務容量已經提高到1,000萬戶,單次通信能力達到了16,000比特。這使得北斗系統真正成為了一個天地雙向資訊衛星傳輸系統。它不僅能為交通工具和人員當方面發佈位置資訊,還能實現資訊的交流、轉發。其基本的功能類似目前的海事衛星電話,但是容量則要大得多,更能支持數據傳輸。

就如同一個小孩前走在街上迷了路,之前只能聽家人的呼叫,尋聲去找,沒人知道孩子具體在哪裏,現在怎麼樣。而現在孩子也可以發出呼叫,通過北斗衛星報吿自己的周邊景象和處境,家人還可以通過北斗衛星的資訊傳輸來指揮孩子的行動。這就大大縮小了搜尋的困難。

之前所提到的北斗系統能夠將衛星導航精度從10米一下提高到10釐米,其實就是用的短報文雙向傳輸功能。通過衛星和地面基站的資訊互動和矯正,快速縮小定位範圍,實現精準定位,這使得無人駕駛在長途運輸和遠離城市的道路上將成為現實且經濟的可能。

北斗系統的短報文功能絕不只是簡單地短信聊天,更多的基於數據傳輸的物聯網應用將得以開發。例如汽車的無人駕駛,飛機的數據通訊、輪船的遠洋調度,海洋工程的數據上傳、遠距離無線設備控制,乃至應急救援、尋找走失兒童,都成為了北斗衛星的業務範圍。

目前,北斗三號系統已經按照國際民航標準提供了基於衛星系統的飛機導航增強服務,並且按照國際搜救衛星組織標準開始提供國際搜索救援服務,此外,北斗衛星的數據傳輸服務的招商工作也正在展開。隨著北斗系統的商用開發,未來借「互聯網+」一樣,一個基於天際網絡的「北斗+」也將形成。屆時,北斗系統對中國產業和資本的拉動效應預計將接近萬億元規模。