從北斗一號、北斗二號到北斗三號，從區(qū)域到全球，北斗作為貼近百姓生活的大國重器，越來越深入人心，目前全世界一半以上的國家都開始使用北斗系統(tǒng)。
有意思的是，由于GPS的先行組網(wǎng)和應(yīng)用，多年來人們習慣將全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)稱為GPS。北斗的能力毫不遜色，它的“全球模式”開啟后，將為世界提供更加豐富而廣泛的應(yīng)用服務(wù)。
我國入網(wǎng)的智能手機中，70%以上提供北斗服務(wù)；共享單車定位精度從1米至10米提高到10厘米至1米
每天清晨，北京市民趙女士都會在小區(qū)樓下解鎖哈啰單車，騎行4公里到單位，這種出行方式已持續(xù)一年。今年3月底開始，她感覺用車體驗有點不一樣。
“以前找車，明明手機APP上顯示圍墻外有輛空車，等我跑過去，發(fā)現(xiàn)那輛車其實在圍墻里。上班著急，只好索性不騎了。現(xiàn)在指哪兒，哪兒就有車。”趙女士感受的變化，來自“北斗高精度導航定位+單車”的技術(shù)更新——在每輛單車的智能鎖內(nèi)都安裝了北斗定位裝置。從3月底起，哈啰單車陸續(xù)分批次通過智能鎖固件升級接入北斗定位，定位精度從1米至10米提高到10厘米至1米。
“單車上的智能鎖能夠接收北斗衛(wèi)星信號，哈啰大數(shù)據(jù)中心每天會從路面單車收到數(shù)億次車輛定位信息。把車輛定位信息與路面上數(shù)量眾多的電子圍欄進行亞米級匹配映射，就能引導用戶輕松找到車、規(guī)范還好車，解決‘找不到車’‘還不了車’的問題。”哈啰出行執(zhí)行總裁李開逐說，這既破解了“定位漂移”的行業(yè)痛點，也幫助解決了共享單車無序停放的城市治理難題。
從行業(yè)應(yīng)用拓展到大眾應(yīng)用，北斗服務(wù)遍及生活方方面面。目前，北斗導航定位服務(wù)已被電子商務(wù)、移動智能終端制造、智能可穿戴設(shè)備、位置服務(wù)等廠商采用，廣泛進入大眾消費和民生領(lǐng)域。我國入網(wǎng)的智能手機里面，有70%以上的手機提供了北斗服務(wù)。這反映出，北斗來到了更多普通老百姓的身邊。
手機用戶對導航定位具體是使用了GPS還是北斗的信號，其實無感。以手機導航為例，用戶打開導航軟件輸入目的地，導航軟件向手機“發(fā)出”需求，手機中的芯片搜索北斗、美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略這四大導航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號，并進行優(yōu)化運算后“返回”給導航軟件。也正因如此，有專家指出，相互兼容是全球?qū)Ш降囊淮筇厣?，一些標榜北斗導航專用或是以北斗命名的導航軟件，更多是噱頭。
北斗三號正式開通前夕，華為榮耀手機的技術(shù)團隊使用最新一款手機進行測試，一共接收到85顆全球?qū)Ш叫l(wèi)星的信號，其中有35顆是北斗二號和北斗三號的衛(wèi)星。“北斗真的很厲害。”工程師們感受強烈。
信號強，還要看具體實用。以往使用手機打車軟件站在一座大樓邊打車，容易出現(xiàn)定位不準確甚至把車導航到對面樓的情況。工程師實測，北斗衛(wèi)星數(shù)量增加后，最直觀的體驗就是定位精度更高，打車定位更準確。北斗三號的加入，也使得在高架橋上開車導航的誤差大大降低。
這和北斗系統(tǒng)的特點吻合——與其他導航系統(tǒng)都基本分布在單一高度軌道上不同，北斗系統(tǒng)采用3種軌道衛(wèi)星組成了混合導航星座，用戶能同時使用中、高軌道導航衛(wèi)星服務(wù)。這些衛(wèi)星仰角高、抗遮擋能力強，在多層立交、城市峽谷、樹木遮蔽的環(huán)境，都能讓用戶獲得連續(xù)的導航服務(wù)。
華為手機較早“接入”北斗，從2013年起支持北斗二號系統(tǒng)。但相比GPS，北斗當時主要是輔助角色。2017年后，手機能收到的北斗衛(wèi)星信號越來越多，系統(tǒng)也越來越穩(wěn)定。目前，最新的榮耀30pro手機已支持使用北斗三號衛(wèi)星的信號。手機工程師們并不十分熟悉北斗系統(tǒng)的建設(shè)進展，只是從信號的變化感受到北斗系統(tǒng)的變化。而北斗三號正是從2017年開始，進入了高密度發(fā)射和組網(wǎng)的階段。
北斗信號被手機芯片算法調(diào)用的順序變化，顯示著北斗地位的提高。華為榮耀的工程師介紹說，以往某些國外芯片優(yōu)先搜索使用GPS信號，但華為目前是將GPS和北斗采用同等乃至高優(yōu)水平的使用策略。
“對手機廠商來說，算法對信號沒有偏向性。手機極其看重用戶體驗，因此肯定會選擇最好的信號。”這位工程師說，北斗的地位是自己贏來的，算法也是“用腳去投票”。
第一時間感知地質(zhì)災(zāi)害隱患細微變化并發(fā)出預(yù)警；是海上漁民口中的“千里眼”“順風耳”
陜西省漢中市，無人機駕駛員操控無人機，借助北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，對Ⅰ級防洪點危巖山體進行視頻和圖片數(shù)據(jù)采集。人民視覺
“今年在我的家鄉(xiāng)湖南石門縣，北斗監(jiān)控系統(tǒng)提前預(yù)警，保障了人民群眾生命財產(chǎn)安全。”中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其介紹說，“在形變監(jiān)測、提前預(yù)警、轉(zhuǎn)移人員方面，北斗發(fā)揮了很好的科技支撐作用。”
今年6月底的一天，石門縣南北鎮(zhèn)潘坪村暴雨如注。“這幾天會一直下雨，監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)剛剛預(yù)警，雷家山有山體滑坡風險。”鎮(zhèn)黨委書記覃浩和村支書許波急匆匆趕到村民陳金蘭家里，勸他們一家轉(zhuǎn)移到老村部去住。
7月6日14時11分，當?shù)亟拥奖倍沸l(wèi)星高精度地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)發(fā)布的第三次橙色預(yù)警。3小時后，雷家山發(fā)生大型山體滑坡，為當?shù)亟?0年來規(guī)模最大，造成省道部分路段損毀，一個小型電站毀壞，5棟房屋垮塌。
“幸運的是，這次滑坡中，所有人員成功避險。”覃浩說，靠著監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的“通風報信”，山體滑坡發(fā)生前，所有危險區(qū)居民均已提前撤離。
覃浩介紹，將北斗衛(wèi)星傳感器分布在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地區(qū)的風險隱患點，對隱患點的土壤含水、裂縫等細微變化進行數(shù)據(jù)采集。再經(jīng)由北斗地質(zhì)監(jiān)測站將數(shù)據(jù)傳入高精度地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警云平臺與數(shù)據(jù)匯總站，進行智能地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警評估，從而實現(xiàn)對暴雨引發(fā)的滑坡、泥石流等災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警。坡體哪怕微小位移，系統(tǒng)也能感知并第一時間發(fā)出預(yù)警。
山洪災(zāi)害是洪澇災(zāi)害中導致人員傷亡的主要原因，準確預(yù)測預(yù)報能為轉(zhuǎn)移贏得時間，因此“預(yù)警”成為重中之重。目前，江蘇、貴州、廣西、四川等多地也建立了基于北斗的災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，能夠24小時對隱患點變化進行自動化實時監(jiān)測。北斗這種能力，讓防災(zāi)減災(zāi)能夠未雨綢繆。
北斗在搶險救災(zāi)中的獨特作用，還在于它有一項“獨門絕技”，也就是短報文功能，這在全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)中絕無僅有。短報文好比是導航終端的短信功能，目前北斗三號的短報文已從以前的120字升級到1000字，所能傳遞的信息更加豐富。對于原本只能被動接受導航定位信息的用戶來說，主動上報自己的精準位置和災(zāi)情信息，可以為搶險救援帶來重要的信息支撐。在2008年汶川地震救援中，在地面通信癱瘓的情況下，進入災(zāi)區(qū)的搶險救援隊伍正是利用北斗的短報文功能第一時間發(fā)出信息，點亮生命的信號。
尤其在通信手段有限的海上，這門“絕技”深受海洋漁業(yè)部門和廣大漁民的歡迎。
今年8月初，隨著臺風“黑格比”步步逼近，福建霞浦縣三沙鎮(zhèn)柳州灣海上刮起陣陣大風。近百艘漁船在灣內(nèi)停泊得整整齊齊，500多艘漁船早已全部返港避風或就近避風。
“目前在港漁船共有4467艘，轉(zhuǎn)移漁船1290艘，臺風影響海域無作業(yè)船只。”在福建省漁業(yè)減災(zāi)中心值班室內(nèi)，工作人員正通過北斗漁船動態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)實時監(jiān)控臺風可能經(jīng)過海域的船只動態(tài)，及時通知提醒外海漁船回港避風。電腦屏幕上，密密麻麻地布滿了代表漁船的三角符號，點擊符號，就跳出該漁船的具體位置、大小、型號、船主姓名及電話等詳細信息。
臺風侵襲頻頻的福建，已有1萬多艘捕撈漁船安裝北斗示位儀，實現(xiàn)了船舶自動識別、定位、報警等功能。24小時不間斷掌握船只動向，精準定位……漁船的海上狀況都在北斗系統(tǒng)“視線”內(nèi)。
就在“黑格比”登陸前夕，福建閩中漁場海域一艘漁船突然間失去動力，情況十分危急。福建省海洋與漁業(yè)局接到報警信息后，通過船載北斗示位儀迅速掌握求助漁船的定位及周邊漁船信息，第一時間組織周邊作業(yè)漁船進行救助，船上4人最終成功獲救。
出海作業(yè)能實時監(jiān)控，遇險可隨時報警，在海上能收聽天氣預(yù)報和預(yù)警通知……在我國渤海、黃海、東海、南海等海域，北斗導航終端已成為漁船的出海標配，北斗成了漁民口中的“千里眼”“順風耳”。據(jù)統(tǒng)計，全國7萬余只漁船和執(zhí)法船安裝北斗終端，累計救助1萬余人。
精準農(nóng)業(yè)成為北斗應(yīng)用的“忠實用戶”；貨車接入北斗數(shù)據(jù)后，實際位置、運行路線、載貨量、油耗、里程等數(shù)據(jù)都一目了然
在河南省鄧州市小楊營鎮(zhèn)安眾村，加裝有北斗導航系統(tǒng)的拖拉機在無人駕駛狀態(tài)下播種。新華社記者 馮大鵬攝
“您好，歡迎使用北斗導航系統(tǒng)！”清晨5點來鐘，在江蘇興化糧食產(chǎn)業(yè)園區(qū)，創(chuàng)優(yōu)農(nóng)機合作社的農(nóng)機手倪新桃坐進聯(lián)合收割機駕駛室，第一件事就是打開中控臺上一個小盒子的按鈕。甜美的女聲隨即響起，收割機自動點火，開始行走、作業(yè)。倪新桃把手習慣性地搭在方向盤上，但不用任何操作。
當了十幾年的農(nóng)機手，倪新桃覺得這個麥收季最輕松。一趟下來，收割機走到地頭，連拐彎、調(diào)頭這樣復(fù)雜的操作都不用他上手。三五下的工夫，收割機就調(diào)轉(zhuǎn)機頭，繼續(xù)沿直線奔跑在麥田中，人坐在駕駛室里看著就行。“這個小盒子真神奇，干農(nóng)活省心。而且精確播種，用種量也節(jié)省了。”倪新桃連連贊嘆。
小盒子其實是由南京農(nóng)業(yè)大學領(lǐng)銜研發(fā)的“北斗導航支持下的智慧麥作技術(shù)”的“智慧大腦”。2019年下半年，南京農(nóng)業(yè)大學智慧農(nóng)業(yè)研究院副院長田永超帶著團隊，給合作社的每臺農(nóng)機都裝上了這個小盒子。
“北斗導航滿足了農(nóng)機裝備精確作業(yè)、農(nóng)藝處方精準實施的需求。”田永超說，農(nóng)業(yè)科研人員在智慧麥作的技術(shù)體系上有不少研究積累，根據(jù)區(qū)域的氣候條件、土壤肥力、品種特性、植物長勢等開具不同的農(nóng)藝處方。以前這些技術(shù)、處方的推廣，精確播種、精準施肥等操作，還需要技術(shù)人員手把手教農(nóng)機手怎么設(shè)定參數(shù)。將北斗導航與智慧麥作系統(tǒng)結(jié)合起來，只需開發(fā)出一套嵌入式系統(tǒng)，自動接收系統(tǒng)指令并獲取空間位置信息，再規(guī)劃好作業(yè)路線，直接給農(nóng)機下達播種、施肥、灌溉、收獲等各項作業(yè)指令，農(nóng)機就能自己跑起來。
在新疆阿克蘇市，借助北斗系統(tǒng)，盤旋于棉田上空的植保無人機精準有序地噴灑著農(nóng)藥，省時省力的同時還節(jié)約了成本；在廣東湛江，北斗無人插秧機自動作業(yè)，不到10天就完成了往常至少需要3個人15到20天才能完成的550畝水田插秧作業(yè)……目前，國內(nèi)北斗農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)部署超過2萬臺/套，可節(jié)約50％的用工成本；基于北斗的農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管平臺對10萬多臺農(nóng)機進行遠程管理與精準作業(yè)服務(wù)，有效提高產(chǎn)量5％，農(nóng)機油耗節(jié)約10％。北斗“技能”深度融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，精準農(nóng)業(yè)成了北斗應(yīng)用的“忠實用戶”。
交通運輸、農(nóng)林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、通信時統(tǒng)、電力調(diào)度、公共安全……北斗系統(tǒng)的行業(yè)應(yīng)用早已如火如荼，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
交通運輸是北斗應(yīng)用的典型行業(yè)。GPS系統(tǒng)在1995年完成了24顆衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)，形成全球服務(wù)能力，應(yīng)用更早，也更為成熟。作為衛(wèi)星導航領(lǐng)域的后來者，北斗系統(tǒng)建設(shè)之初，如何先用起來，在當時面臨不小難題。交通領(lǐng)域作為北斗最早的示范應(yīng)用行業(yè)之一，立下了“汗馬功勞”，同時也受益無窮。
湖南鴻勝物流有限公司總經(jīng)理廖熙寧最關(guān)心的，是在城市配送、危險品運輸過程中，如何防范超速和疲勞駕駛，提升安全管理水平。談及北斗給貨運行業(yè)帶來的變化，他深有感觸。
“去年，京港澳高速衡陽段發(fā)生一起追尾事故，肇事司機逃逸。交管部門通過北斗車載終端，追蹤到我們公司的車輛當時正好經(jīng)過事發(fā)路段，又通過我們貨車上安裝的攝像頭，很快鎖定了肇事車輛。”廖熙寧口中的北斗車載終端，是交通物流領(lǐng)域數(shù)字化典型應(yīng)用。
“危險品運輸車限速每小時80千米，當速度即將達到這個值的時候，北斗終端就會自動發(fā)出提醒。連續(xù)行駛3個半小時以上，也會提示司機休息。”廖熙寧說，通過北斗系統(tǒng)實現(xiàn)主動管理，大大降低了超速、疲勞駕駛的發(fā)生率。
在湖南伊愛衛(wèi)星監(jiān)控科技有限公司董事長彭科群看來，北斗系統(tǒng)提供真實、實時、有效的“貨物軌跡流”，對于強化貨運數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用有不小的幫助。“空置率高說明訂單不夠，運載量超過一定的值，車輛維修保養(yǎng)的成本比其他車要高。”彭科群說，接入北斗數(shù)據(jù)后，實際位置、運行線路、載貨量、油耗、里程等數(shù)據(jù)都一目了然，有助于實現(xiàn)高效率的“車貨匹配”。
“相比以前使用的導航系統(tǒng)，北斗定位信號的精準度有了明顯提升，軌跡繪制更精準，定位的速度也比過去更快，抗干擾性也更好。”彭科群說。隨著北斗應(yīng)用向智能化方向發(fā)展，未來有望實現(xiàn)自動優(yōu)化線路、無人駕駛等新功能，讓物流變得“智慧”起來。
截至2019年底，國內(nèi)超過650萬輛營運車輛、4萬輛郵政和快遞車輛、36個城市的約8萬輛公交車、3200余座內(nèi)河導航設(shè)施、2900余座海上導航設(shè)施已應(yīng)用北斗系統(tǒng)。
“北斗高精度”如同水、電、氣一樣，源源不斷流向各行各業(yè)，進入普通人的生活
采用北斗航標遙測遙控裝置的一艘大型燈船投放在珠江口擔桿水道。新華社記者 田建川攝
“天上好用，地上用好”，出自首任北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設(shè)計師孫家棟的這句話，突出了北斗的實用目的。
北斗系統(tǒng)是由國家建造的巨型航天系統(tǒng)，它釋放出能力，具體如何去使用則由第三方軟件或硬件來實現(xiàn)。作為北斗能力的集中體現(xiàn)，“北斗高精度”正成為一項面向大眾、觸手可及、隨需而用的公共服務(wù)，如同水、電、氣一樣，正源源不斷流向各行各業(yè)，進入普通人的生活。
為了更好地利用北斗，在太空建設(shè)北斗星座的同時，地面上同時建設(shè)了一個國家北斗地基增強系統(tǒng)，相當于地面版的“北斗系統(tǒng)”。它的作用，是通過遍布于國內(nèi)的2000多個北斗地基增強站，接收北斗衛(wèi)星信號，實時計算衛(wèi)星定位誤差，從而為用戶提供更高精度的定位服務(wù)。
專家介紹說，北斗高精度智能手機可以用于汽車的駕駛定位導航，車道級導航可以用于大貨車管理、精細農(nóng)業(yè)、汽車智能駕駛等，更高精度毫米級的應(yīng)用，可用于建筑變形監(jiān)測和泥石流滑坡等地質(zhì)災(zāi)害檢測。
——在北京，利用北斗精準定位技術(shù)，將埋于地下的管線和影像地圖及航拍圖疊加在一起，可以非常清晰地展示出城市下方這些燃氣管線和地面建筑物之間的關(guān)系，輔助燃氣管網(wǎng)運營安全的大數(shù)據(jù)運算；
——在上海洋山深水港，基于厘米級定位數(shù)據(jù)、視覺激光感知系統(tǒng)以及高精度地圖，智能駕駛重型卡車能夠在15秒內(nèi)，一次性停在最方便吊裝集裝箱的位置，誤差為±3厘米；
——在新冠肺炎疫情防控中，北斗系統(tǒng)也發(fā)揮了重要作用。北斗高精度測量裝備火線馳援武漢火神山、雷神山醫(yī)院建設(shè)，提高工地放線測量效率；北斗無人機、無人配送車進行疫區(qū)醫(yī)療物資配送，減少人與人的直接接觸；基于北斗的道路貨運車輛公共監(jiān)管與服務(wù)平臺，向650余萬入網(wǎng)重點運輸車輛持續(xù)推送疫情信息、防疫物資運輸信息、道路運輸服務(wù)信息，保障防疫救援物資一路暢通。
隨著北斗高精度和人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、5G通信等新技術(shù)的結(jié)合，北斗應(yīng)用從衛(wèi)星導航定位延伸到了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用領(lǐng)域。北斗已不僅僅是衛(wèi)星導航系統(tǒng)，更是泛在、融合、智能的綜合時空服務(wù)體系。
以我國自主研發(fā)的北斗加速輔助定位為例，服務(wù)用戶數(shù)已突破5億。北斗加速輔助定位服務(wù)的主要功能，是將終端硬件30秒以上的初始定位時間縮短至3秒，幫助終端用戶獲得更加流暢的定位體驗。目前，多家國內(nèi)外芯片廠商在其生產(chǎn)的手機芯片中集成了這項服務(wù)，為全球用戶提升定位體驗。
冉承其表示，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成開通，并不意味著系統(tǒng)建設(shè)的結(jié)束，而是服務(wù)全球的起點。
記者感言
北斗會帶來更多驚喜
“北斗就在你身邊，在地球的任何地方。”從2018年底開始提供全球基本服務(wù)，到北斗三號系統(tǒng)進一步走向世界，這句話已化為現(xiàn)實，“中國的北斗”真正成為“世界的北斗”。
大到交通運輸、公共安全、農(nóng)林漁業(yè)等領(lǐng)域，小到無人機巡航、燃氣泄漏和熱力管線檢測、城市雨水井等排水設(shè)施的定位，乃至給放牧的牛羊群打上內(nèi)置北斗導航芯片的耳標……北斗的應(yīng)用“只受想象力限制”。
北斗就是拿來用的，用好北斗也會更好地推動北斗不斷升級換代，提供更穩(wěn)定可靠、更高質(zhì)量的服務(wù)。去年中國衛(wèi)星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達3450億元人民幣，其中北斗系統(tǒng)貢獻不少，這充分顯示了北斗應(yīng)用所產(chǎn)生的顯著經(jīng)濟效益和社會效益。在5G時代，北斗系統(tǒng)的發(fā)展將迎來更多機遇，成為科技打造智慧家園的重要力量。
技術(shù)創(chuàng)新的潮流永遠在涌動，北斗系統(tǒng)的服務(wù)能力和服務(wù)場景仍有很大的提升空間。不斷拓展想象力，始終向著夢想進發(fā)，北斗會給人們帶來更多的驚喜。（記者 余建斌 馮 華 趙展慧 劉詩瑤 谷業(yè)凱）
