《电子技术应用》

北斗导航与物联网/车联网有什么关系

2016/8/9 5:00:00

  众所周知,北斗导航系统由我国自主研发,独立运行,是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯之后的第三个成熟的全球导航系统,与欧盟伽利略系统被联合国卫星导航委员会认定为全球四大导航系统。

  它诞生于军用,成熟于民用,“三步走”的战略走地不急不躁:

  第一步,建立北斗卫星双星定位试验系统,形成区域有源定位与导航服务能力;

  第二步,完成三种轨道十余颗卫星的发射,建成区域导航系统,形成区域无源服务能力,向亚太地区提供定位、导航、授时以及短报文通信服务;

  第三步,建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗全球卫星导航系统,形成全球无源定位服务能力。

  随着今年六月份第二十三颗北斗导航卫星发射成功,三步走战略的前两步已画上圆满句号。目前全球组网的核心关键技术全部攻克,系统服务能力进一步提升,可为境内用户提供米级、分米级实时定位服务。现已覆盖全球1/3的陆地,使亚太地区40亿人受益,精度也不输GPS。

  这一“国之重器”逐渐显现出服务全球的潜力。北斗系统凭借在世界科技竞争斩获的地位和荣誉,已成为名副其实的“中国造”代言人。

  笔者也来谈谈既然有美国GPS和俄罗斯GLONASS,为何中国还要建自己的北斗。

  为何中国还要建自己的北斗?

  北斗导航与物联网/车联网有什么关系?

  卫星系统承载着国家信息通信的基础,是许多军用与民用领域的命脉。

  至于北斗导航的迫切性,于常人而言,时间就是金钱,而对于军队来说时间就是生命,对国家来说时间就是命运。北斗卫星导航系统总设计师在谈及此时不禁感慨道,我们怎能允许这座关乎国家安全的高楼大厦建立在别人的根基上呢!于是为了实现自己掌握命运的宏图,我们要着手建立自己的时间和空间基准,拥有与之抗衡的话语权。

  首先,技术上的突破是北斗导航系统的另一大看点。

  北斗在国际首创由地球静止轨道、倾斜地球同步轨道、中圆地球轨道三种轨道卫星构建的混合星座,这一设计思路除了“特色社会主义初级阶段”的国家,还有谁能如此创新?

  第二是兼容互操作。这将会给用户带来很多好处,因为用户在同一时间内可以收到更多导航卫星的信息,解算自己的位置、速度、时间就更加方便,同时精度也更高。北斗系统做到与其他系统兼容后,你可以在北斗信号强的时候使用北斗,用GPS来帮助你修正,辅助提高导航服务精度。早在几年前,不少企业已开始尝试制造能接收北斗、GPS和格洛纳斯系统的接收机了。四大系统的互联互通实现也将是日后的大势所趋,但由于军事机密等重大议题的制约和影响,接轨问题才举步维艰,进展缓慢。

  所以地球早已不是圆的,而是一个信息快速飞梭的平面。

  第三,北斗导航系统的目标之一就是在2020年建成有源导航定位,以及具备短报文功能。这两项优势目前格洛纳斯、GPS还不具备。

  GPS的无源定位即,用户可以不用发射任何信号就可接收卫星的定位信号。北斗在此基础上还具备了有源定位,即用户发送自己的位置报告给卫星网络或指挥控制中心,从而实现双向定位。北斗大大,请允许iot101君斗胆问一句:这项功能难道不是为这片多灾多难的土地量身定做的??

  算一道题:北斗+物联网=?

  智慧城市

  我们且不谈军事领域谁掌握卫星导航优势谁就掌握了战争的主动权,就来说说与我们生活息息相关的。

  1.有源定位技术的突破对特殊调度和指挥工作中简直是雪中送炭!

  有源定位就跟公共汽车的调度室一样,你的位置我们能马上知道,过去你那里多长时间也算得到。北斗不能可帮助建设地震、海啸等地质灾害监测系统,更能够在救援工作中提供及时通信和调度。

  一旦发生了地震、海啸等地质灾害,在地面的通信系统瘫痪后或者没有通信信号的盲区,北斗导航不但可以给检测站提供导航定位信息,而且可以通过接受传感器信息实时检测该区域灾害,同时利用北斗导航的报文发送功能及时报告灾情进展。

  如在08年汶川地震灾害中,北斗导航系统为救援部队提供了精准的定位和跟踪,为生命通道提供了强有力的保障。而后在北斗导航系统不断的优化和提升中,其信号频度和传输容量也在进一步加强,是消防、指挥、防灾救援等紧急事件中不可或缺的技术支持。

  2.强化偏远地区的通信网:林渔业

  近年来,我国周边日韩、菲律宾、越南等国频繁与我国渔船发生冲突纠纷并演变为外交事件,所以,对我国及周边海域的渔船监测需求迫在眉睫。

  北斗结合webgis技术,配以岸上监控台站和北斗导航船载终端,可实现精准的船舶定位显示及信息回馈,为外交事件提供重要证据,并能在紧急情况下指导渔船救援指挥。近海海域可结合路面基站+北斗导航双通信信号,而在远海海域则只能通过北斗卫星通信信号来实现信息传输。所以此时,120字的关键报文就显得尤为重要。

  除此之外,在近海和远海的不同海域情况下,北斗导航更能实现如同车载导航一样的海图显示、海况信息、越界提示、信息传输、实时调度、路径规划等常规应用。

  以上所述虽不是我们平时理解的“智慧城市”事项,然而灾难和海域都是我国在城市建设中不可忽视的一部分,也正是那句:犯我中华者,虽远必诛!

  3.给无人机画一双闪亮的眼睛:

  无人机在专业应用领域中专门依靠人来指挥遥控很多功能无法实现,给无人机安装上北斗定位后便可实现更灵活的控制,由此可以解决很多技术上的难题。值的一提的是,现在许多无人机可采用的是GPS和北斗双融技术定位,当雾霾比较严重、GPS无法定位时,就可以用北斗定位。北斗系统犹如无人机的眼睛,其系统特点有:

  定位精度高——基于北斗高精度GNSS接收机及卫星天线,支持北斗、GPS、GLONASS三系统定位。

  作业标准高——定位精度1cm,往复结合线误差2.5cm

  作业范围广-——根据选用的基站不同支持最小5公里,最大50公里作业

  控制自动化——通过终端控制系统,为无人机设定飞行作业方案,进行自动航行作业

  他的应用范围十分广泛,包括农业植保、无人机航摄、线路巡视以及助力消防、公安、灾害防救等工作。

  农业植保——设置作业轨迹,进行自动飞行控制作业,提高作业精度和效率

  无人机航摄——定制航摄方案,是的作业轨迹无缝对接,提高作业效率

  线路巡视、消防救援——制定巡视路线,降低人员作业强度

  公安、灾害救援——实现定位目标的定位和追踪,并减少人力伤亡。

  可穿戴设备、硬件

  我国自主研发导航定位系统全产业链(从芯片、存储器,大规模的集成电路到天线、板卡以及终端)水平已全部接近国际前沿,而价格却大幅度下降。这一自主研发和价格优势将掀起新一轮的硬件市场福利。

  如北斗一款指尖大小的高精度卫星导航芯片现在只卖10元,而在此之前的同质产品一度从几千元下跌至现在的价格。这一趋势对于可穿戴设备的硬件厂商来讲,不可谓不振奋。

  据悉,去年一年中国导航产业超过2000亿元,而北斗的贡献超过30%。

  到2016年4月份,应用北斗技术的终端超过了2400万台,应用北斗作为手机芯片的手机销量已经超过1800万部。2016年一季度,国产手机使用北斗芯片的超过30%。另外,北斗时空手表也已经进入了市场,该手表可以直接接收北斗卫星导航信号,时间精度非常高,可以达到50纳秒,精度极高,它还可以实现定位、导航以及计步器等其他多种功能。这一系列数据和产品,明确地告诉大家,北斗离我们的生活越来越近。

  以“可穿戴设备”为例,国内已有公司推出基于北斗卫星定位产品。许多终端为老人提供一键通话、一键紧急求助、语音提醒及血压、心电等医疗数据无线采集等应用。老人带上终端产品后,将连上智能服务平台,家人可随时了解老人的位置、身体状况,并可以进行防护圈设置和语音提醒等,与医护人员联系。

  此外,北斗在自驾游、探险游等旅游领域也有作为。对于登山爱好者来说,发生事故后,北斗定位服务可以保障其随时获得救援。

  车联网

  北斗导航可以将日常车载导航的精度提高一个level,然而iot101君今天想聊的不是这件事,来回顾下最近内个稍微高大上的车联网新闻:

  北斗导航与物联网/车联网有什么关系?

  不难发现,全世界范围内的卫星导航系统竞争已经日渐加剧,四大导航系统接二连三发射自己的卫星,而印度和日本也已构建了局部卫星导航系统。

  日本政府和欧盟委员会已经成立了“日欧卫星定位对话”推动两个星座接轨,从而实现两者卫星信号的全球化通用。(碎碎念一句,日本的准天顶卫星可实现日本全境覆盖通信,而欧盟的伽利略系统虽能覆盖全球,但定位精度尚不能控制在1m,如此看来两者互补的可能还是蛮大的。)

  那么日本和欧盟如此大动静的推动两大星座接轨究竟为哪般?它与无人驾驶又有何想干?

  其实在现有的自动驾驶技术普及手段中,借助卫星定位信息控制汽车行驶十分普遍,而以车载传感器的图像信息为主、卫星定位信息为辅的方式也是一种尝试。在日本和欧洲,通过卫星信息控制汽车的方式正在成为主流。日本的汽车厂商在加强无人驾驶技术的同时,也或将天降通信全球化的好消息,这也预示着卫星通信在车联网应用的大改革、大融合的新方向。

  无人驾驶落地一直困难重重,这一涉及公众观念、法律建设、技术突破和交通改革的新方式究竟会被哪阵风吹起尚未可知,然而由各国国内走向全球一定会加速无人驾驶的跨界和普及。

  全球卫星定位系统由美国、欧洲、俄罗斯和中国等以各自的方式运营。如果1个终端能接收更多信号,将带来提高信息精度等众多优点,然而多方制约的筹谋并非单靠科技的飞跃与突破能够顺利解决。日欧将以有望迎来巨大增长的自动驾驶领域的开发作为动力,启动通用化。

  中国的北斗,世界的北斗

  全球各家卫星定位系统格局走向“中国的北斗,世界的北斗”。

  北斗工程的实施带动了我国卫星导航、测量、电子、元器件等技术的发展和产业转型升级。“北斗+”计划促进北斗系统与移动互联网、大数据、云计算等新兴技术的融合。

  中国始终秉持和践行“中国的北斗,世界的北斗”的发展理念,与其他卫星导航系统携手,与各个国家、地区和国际组织一起,共同推动全球卫星导航事业发展,使北斗导航更好地服务全球、造福人类。


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