全球首顆低軌導航增強衛(wèi)星投入商業(yè)化運行

        據(jù)“中國航天科技集團”25日消息，同風云三號D星一同被發(fā)射入軌的全球首顆低軌導航增強衛(wèi)星通過在軌測試，正式轉入商業(yè)化運行階段。

        這顆致力于“高精度定位”的衛(wèi)星被寄予“驅動導航增強產(chǎn)業(yè)鏈大變革”的厚望，在它的協(xié)助下，地面可以實現(xiàn)厘米級定位，未來衛(wèi)星組網(wǎng)運行后能夠為無人駕駛汽車等場合提供高精度導航保障。

        這顆試驗星是全球首顆低軌導航增強衛(wèi)星，已從試驗走向了試用。國內外有許多人從事低軌導航增強的研究，但還沒有做工程驗證的。

       動態(tài)厘米級定位來了

        據(jù)《科技日報》消息，5月16日晚，“天音計劃”星地一體高精度時空服務在上海發(fā)布。誤差只有幾個厘米的動態(tài)高精度定位服務，即將在全球推廣。

        “天音計劃”為用戶提供高精度、高可靠、實時無縫的高精度時空服務，是全球衛(wèi)星導航領域的中國方案。它包括國家北斗地基增強系統(tǒng)“全國一張網(wǎng)”、星基增強系統(tǒng)、星地一體融合能力和千尋位置的全球站網(wǎng)系統(tǒng)。

        報道中提到了16日晚的發(fā)布現(xiàn)場，一臺自動割草機器人沿著兩米見方的框架行走，會場大屏幕上，其衛(wèi)星定位點組成了清晰的正方形軌跡。一段錄像顯示，汽車使用千尋定位，軌跡平滑、看不出誤差；相比之下，傳統(tǒng)導航定位軌跡擺動幅度達十幾米。

        千尋位置網(wǎng)絡有限公司表示，其基于星地一體技術的FindCM定位服務，精度是2-5厘米，而行業(yè)最重視的“首次定位時間”被縮短到了5秒。

        單一星基系統(tǒng)服務首次定位時間大于20分鐘，只用于個別“不著急等”的行業(yè)。

        千尋位置副總經(jīng)理李戈楊說，之所以大大縮短首次定位時間，主要因為國內建設了2200個北斗地基增強站。這些站點配合衛(wèi)星，為用戶提供信號。除了無人區(qū)，這些站點遍布整個中國，使用戶在任一省區(qū)都能快速獲得精確的時空位置。

        “在這么大范圍建設地基增強站，實現(xiàn)動態(tài)厘米級定位，是前所未見的大手筆?！鼻の恢肅EO陳金培說，“我們預期，衛(wèi)星導航技術將從GPS時代走進北斗時代?！?/p>

        千尋位置網(wǎng)絡有限公司于2015年8月由中國兵器工業(yè)集團和阿里巴巴集團共同發(fā)起成立。千尋位置基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)（兼容GPS、GLONASS和Galileo）的基礎定位數(shù)據(jù)，為用戶提供精準定位服務。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風，中國兵器工業(yè)集團有限公司副總經(jīng)理曾毅等參加了天音計劃的發(fā)布儀式。

        千尋位置還在全球建設和接入了120個海外地基增強站點。天音計劃采用地球同步軌道衛(wèi)星和互聯(lián)網(wǎng)雙路播發(fā)，將為全球包括沙漠、海洋、高空等無網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域、網(wǎng)絡覆蓋斷續(xù)的區(qū)域提供7×24小時高可用的動態(tài)厘米級定位服務，預計服務將在2021年覆蓋全球。

        可以預見，新一代定位服務，將成為自動駕駛和無人機等領域變革的基礎。

       高精度導航需求增強

        “中國航天科技集團”微信公號報道稱，隨著無人駕駛、移動物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，用戶對于高精度、全球覆蓋的定位需求越來越強。以無人駕駛為例，有專家分析認為，未來想要實現(xiàn)真正的無人駕駛，汽車除了要安裝激光雷達等傳感器外，還必須要具備厘米級的絕對定位能力。

        目前國際常用的增加導航精度的辦法是地基增強體制或天基高軌衛(wèi)星增強體制。

        地基增強體制具有較高的定位精度，但缺點是：單個基站服務范圍小，大面積覆蓋投入成本巨大，更難以實現(xiàn)偏遠地區(qū)、沙漠及海洋區(qū)域的覆蓋。

        天基高軌衛(wèi)星增強體制利用部署在36000公里軌道上的衛(wèi)星，可以用相對較小的成本，實現(xiàn)廣域范圍的覆蓋。但缺點是：提升導航精度上困難很大，且存在收斂過程緩慢、鏈路損耗大、地面終端難以小型化等問題，難以滿足當前用戶對導航服務的要求。

        在業(yè)界，大多數(shù)專家達成共識：星基增強系統(tǒng)將會是無人駕駛的唯一選擇。因為只有星基增強系統(tǒng)才能快速實現(xiàn)極低成本的全球覆蓋，且能夠同時支持幾十億用戶。

        另辟蹊徑，打造“高效費比”微納衛(wèi)星平臺        鑒于兩大體制各有缺陷，研究人員另辟蹊徑，尋找一種“兩全其美”的辦法。

        2016年，航天科技集團八院509所利用其在衛(wèi)星領域長期的技術創(chuàng)新積累，啟動了精致試驗試用衛(wèi)星的研制項目。按照規(guī)劃，通過打造一個具備“高效費比”的精致微納衛(wèi)星平臺，并把具有自主完整知識產(chǎn)權的算法和軟硬件設計的載荷發(fā)射上天，將在全球范圍內首次實現(xiàn)基于低軌衛(wèi)星星座系統(tǒng)的導航增強技術體制。

        2017年11月15日，這顆衛(wèi)星被發(fā)射入軌，在軌試驗驗證結果表明，5分鐘時間里可完成從開機冷啟動到30厘米級的高精度定位。分析計算與仿真表明，在算法優(yōu)化和星座部署后，可具備實時厘米級的高精度定位能力。

       目前該衛(wèi)星已轉入在軌業(yè)務運行，這或許意味著，以相對較小的投資規(guī)模來實現(xiàn)與地基導航增強系統(tǒng)相當?shù)膶Ш叫阅?，將在不久的將來成為現(xiàn)實。

        在此基礎上，衛(wèi)星研制單位決定借力國企體制改革和軍民融合等政策，系統(tǒng)性地開展低軌導航增強星座系統(tǒng)的建設和商業(yè)運營。

        據(jù)衛(wèi)星研制人員預測，低軌星基增強系統(tǒng)建成以后，可為地面用戶提供厘米級的導航增強信號，將廣泛應用于汽車無人駕駛、精準農(nóng)業(yè)無人機、壩體變形、山體滑坡檢測等領域，為國計民生作出新的更大的貢獻。

        通過這個項目的建設運營，衛(wèi)星導航領域有望開辟一個新的空間，形成良性的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，有助于北斗導航系統(tǒng)在國內走進尋常百姓家，在國外落地開花。

        工程院院士：中國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)不必跟著“馬斯克”星鏈計劃跑

        在目前國內低軌衛(wèi)星星座建設越來越熱的情況下，許多做通信互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星的項目也提出做導航增強，進行導航通信一體化。

        據(jù)21世紀經(jīng)濟報道消息，中國工程院院士、武漢大學教授劉經(jīng)南對此表示，通導一體化是整個行業(yè)的發(fā)展趨勢，是智能時代基礎設施升級的必然要求。這樣可以讓低軌衛(wèi)星和其他通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星的信息相結合，從而實現(xiàn)相互賦能，達到基礎設施能力的升級。

        他提到自己和其他專家早幾年就提出來了“PNTRC”概念，也就是定位、導航、授時、遙感、通信五位一體進行組網(wǎng)，打造出一個空間信息網(wǎng)絡。

        劉經(jīng)南教授表示：

        很多人光注意馬斯克星鏈計劃的優(yōu)勢巨大的移動“通信”功能，我認為未來這上千顆衛(wèi)星肯定有導航功能，具備高精度、高可用、高可靠的巨大優(yōu)勢，既可以進行通信，也做用作厘米級定位增強、導航服務。這一方面可大大提升資源利用效率，充分發(fā)揮衛(wèi)星能力，另一方面也可拓展更廣闊的商業(yè)空間。

        當然，我們也用不著跟著馬斯克方案跑，還有更經(jīng)濟更高效的方案，要做出中國特色的新性能的低軌星群和高、中、低軌結合的星座體系。

        總之，未來低軌衛(wèi)星大規(guī)模組網(wǎng)發(fā)展，必然將會把衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)推動至新的階段。未來低軌衛(wèi)星大規(guī)模組網(wǎng)發(fā)展，必然將會把衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)推動至新的階段。