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图为在第三届中国卫星导航学术年会上展出的北斗卫星导航终端。

  今年是北斗导航系统走向应用的关键一年。自去年12月27日起向我国及周边地区提供试运行服务的北斗导航系统,将在今年年底向亚太地区用户正式提供免费的无源定位、导航、授时服务。因此,近日在广州举行的第三届中国卫星导航学术年会上,加速北斗卫星导航系统的商业化应用就成为与会者关注的主要议题。

  这个我国自主研发的卫星导航系统,与现在通用的卫星导航系统——美国的GPS相比,有哪些优势和劣势?它的商业潜力到底有多大?北斗可以取代GPS吗?

  兼容:20%的精度提升

  如果你想知道自己所处的位置和时间,卫星导航系统可以给你提供最精确的答案。作为拓展人类活动、促进社会发展的重要空间基础设施,卫星导航系统能为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务。

  上世纪90年代美国政府向全球民间用户免费开放GPS,使这一原先仅作为军用的卫星导航系统得到迅速发展。目前GPS已占据全球90%以上的应用市场份额。

  作为卫星导航的小字辈,北斗如何在与GPS的商业竞争中争得自己的一席之地?

  北斗的作用,首先体现在它的兼容开放上。卫星导航系统有其脆弱性,单一的导航系统易被干扰、遮蔽。中国工程院院士、武汉大学教授刘经南说,GPS加北斗的双卫星导航系统可以提高系统的可用性和导航精度。根据目前的试验结果看,GPS在亚太地区的覆盖率一般只能达到60%至70%,加上北斗则可以达到80%以上,这提高了卫星导航的可用性;导航精度则可提高20%左右,比如GPS导航精度1米的地方,加上北斗后,导航精度能达到大约0.8米。

  北斗也可以单独使用,单独使用时,在我国大部分地区导航的水平精度小于10米,垂直精度略大于10米。刘经南说:“目前北斗能够提供的服务,可以达到GPS10年前的应用水平,这是我们在试运行不足一年时就达到的水平,非常难得。”

  与GPS相比,“北斗”的首次定位速度和授时精度都表现出更好的优越性。中科院院士、中国卫星导航应用管理中心研究员杨元喜说:“北斗卫星导航系统结网完成后,系统用户定位,电文通信和位置报告只需要几秒钟,而GPS首次定位却需要1至3分钟。”

  北斗还是世界上首个集定位、授时和报文通信为一体的卫星导航系统。它可以发免费短信,这是GPS所没有的功能。

  中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其介绍,目前我国沿海出海捕鱼的大型渔船上都装了北斗用户机,使用北斗导航系统,可以在手机信号不好的茫茫大海上,免费发送短信给家人。“对渔民来说,这个短报文功能,至少有四大好处。一是与家人联络,满足情感需要。二是与国内市场联络,打了什么鱼,有多少斤,可以提前通知预售,提高收入。三是与周边渔船联络,遇险时及时自救互救。四是有了准确定位,可以避免打鱼越境的纠纷。”

  目标:2020年覆盖全球

  作为一个一边在建一边运营的工程,北斗的潜力远不止于此。当北斗全部建成后,其导航精度将达到厘米级别。

  目前,北斗系统已经成功发射了13颗卫星,其中11颗卫星处于组网工作的状态,2颗卫星正在测试,还有3颗卫星将于今年8月和10月待发。到2020年建成时,北斗系统将有35颗卫星,包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,与31颗卫星的美国GPS系统、24颗卫星的俄罗斯GLONASS计划比,规模更庞大。届时,北斗的全球定位精度将可与GPS相抗衡,亚太地区定位精度还会更高。

  “在系统建设方面,现在一切都在按计划顺利实施,今年已经发射的3颗卫星,性能都非常好,特别是4月30日的一箭双星,是有史以来发射精度最高的一次。目前11颗组网卫星的导航精度已经远超去年,在中国主要地区定位精度达到10米级。未来北斗性能还会进一步提高,我们对此充满信心。”冉承其介绍,“泰国、马来西亚、巴基斯坦等许多国家已经对北斗的应用表示了很大的兴趣。”

  “中国卫星导航需求旺盛、市场巨大、竞争激烈。中国拥有国际上几乎最大的手机市场、互联网市场和汽车市场,所有这些市场都需要导航系统的支持。”杨元喜说,“未来,北斗的目标是占据80%的中国市场,20%的世界市场。”

  对北斗导航系统的全覆盖来说,天上的卫星是坚实基础,而地面上的各种工作也必不可少。例如我国北斗坐标系统未实现全球均匀建站,北斗地面跟踪站相对偏少,几何结构不够合理,就会造成北斗卫星轨道的监测及定轨精度存有差距。

  中国电波传播研究所研究员、中国卫星导航定位协会咨询中心主任曹冲认为,要提升北斗导航的全球服务水平,还有许多需要努力的方向:“例如大力发展芯片技术,降低功耗,提高集成度,让北斗导航芯片不仅适用于车载,还可适应于手机;又如将北斗导航与其他技术整合,实现室内外的无缝导航等。”

  应用:只受想象力限制

  在“十二五”发展规划中,北斗卫星导航应用被列为优先发展行业。这个产业规模有大?有专家预测说,到2015年北斗卫星导航产业将达到500亿元规模,到2020年市场可达4000亿元。

  为了迎接这一天的到来,北斗的应用研究,从1994年“北斗”立项时就已经同步开始了。

  北斗应用从核心芯片入手,要解决基础芯片、软件、硬件上的攻关问题。由于及早调动了全国的力量,国内各大企业院校积极参与,中国现在在芯片模块上已经取得了很大成就,但还需要进一步在芯片的小型化和成本控制上下功夫。在近日展会上,我国企业正式对外提供应用的芯片已经接近同期国际先进水平,也有企业发布了自己的手持北斗终端。北京华力创通科技股份有限公司5月就发布了一款应用北斗导航系统的民用芯片,仅7×7毫米大,可用于手机等较小的终端上。“芯片是北斗和GPS兼容的,可以提高导航定位精度,针对芯片的应用模块也已推出,方便企业将其用于卫星导航终端上。”公司常务副总王伟说,“我们下一步目标是将北斗、GPS和多媒体集成在一个芯片上。”

  随着北斗产业化进程的推进,国外大公司正利用其在GPS和通信领域中积累的技术、产品和品牌等优势,竞相抢占中国市场。与此同时,全国各地都在大力扶持北斗卫星导航产业,各省相继出台了推动北斗发展的补贴政策。以广东省为例,目前广东省内卫星导航企业达400家,国内60%以上的民用车载卫星导航仪均出自珠三角。据广东省副省长刘志庚透露,近期广东省还将投入2亿元,在重点行业和关键领域,推动北斗行业应用和产业发展。

  卫星导航的用途远不只如今的车辆导航、手机定位、电子地图……由于智能产业与时空信息密切相关,能提供位置和时间信息的卫星导航技术必将被用于智能网络、智能传感、智能交通、智能通信、智能物流、智能社区、智能电网等所有智能产业中,并形成各种前所未有的新型商业模式。

  卫星导航能干什么?当卫星导航技术与物联网、云计算等新技术结合时,“只受想象力限制”就成为一个老套而准确的答案。(佘惠敏)