院士刘经南:星地结合是中国卫星导航产业的未来,不用跟着马斯克的星链计划跑

核心提示:2018年,“北斗三号”卫星的密集上天和全球组网,预示着中国导航服务将进入高精度定位时代。经过长期发展,我国已经...

2018年,“北斗三号”卫星的密集上天和全球组网,预示着中国导航服务将进入高精度定位时代。经过长期发展,我国已经建成了国家北斗地基增强系统“全国一张网”,综合利用北斗卫星与地基增强站支持来实现精准定位的地基增强技术已较为成熟。

如今,随着物联网时代的到来,通过卫星实现位置增强的星基增强技术也开始越来越受到业界关注。

在卫星导航系统建设发展进程中,地基、星基导航增强服务如何进一步发展,以迎接新的时代?21世纪经济报道记者专访了中国工程院院士、武汉大学教授刘经南。

刘经南认为,国家正在推进的“中国制造2025”战略,要求各类设备能在统一精准时空下协同作业,或者能自适应运行和调控。精准定位技术必然要成为一个基础设施,系统提升卫星的定位精度已成大势所趋。“高、中、低轨卫星与地基增强系统相结合”的的时域和空域连续无缝的立体化时空基准服务系统。星地结合+通信导航一体化将是中国卫星导航产业的未来。

星基与地基结合是大势所趋

《21世纪》:目前,卫星导航系统位置增强的手段主要包括星基、地基两种。在“北斗三号”进行全球组网背景下,如何看待星基增强系统和地基增强系统的发展趋势?

刘经南:目前,我国地基增强系统建设已有一定成果,可在大部分地区实现亚米级甚至厘米级精度实时定位。

星基增强系统应在地基增强系统基础上进行建设。

这是因为,一方面,星基增强技术的大范围使用需要全球性地面基准站提供修正信号等支持,脱离地基增强系统并不好用。

另一方面,目前米级、亚米级水平的星基增强技术已较为成熟,但厘米级定位精度的星基增强技术目前还不成熟。目前,也只有几个利用少许通信卫星播发误差修正信号的星基增强商用系统。这些系统的服务不仅价格高昂,而且无法完全解决信号遮挡的脆弱性、初始定位收敛时间长的问题。所以,星级增强技术一直主要在部分大型工程领域如海上石油钻井平台使用。星基增强系统如结合使用地基增强系统提供的差分数据和播发能力,就可实现更大范围、更低成本、更高精度的定位服务。

现在很多企业强调星基增强系统特别是地轨卫星系统的价值,我认为这的确是看到了未来的发展方向,但也不能忽视基础设施的建设。低轨卫星系统,必须有高轨、中轨导航卫星及地基增强系统的支持,才能充分发挥作用。这就像吃饼,吃到第三个饼吃饱了,就说只吃第三个,忘了前两个,这是不对的。

总的来说,“高、中、低轨卫星与地基增强系统相结合”的导航系统,才能在定位精度与抗脆弱性上有理想的表现,这就是我们所说的星地一体。

《21世纪》:星地结合的定位增强手段,在商业化场景中将如何应用?

刘经南:国家正在推进的“中国制造2025”战略,要求各类设备能在统一精准时空下协同作业,或者能自适应运行和调控。未来对时间精度的要求是纳秒级的,对定位的要求可能是毫米级的。

在这样的一个智能时代,精准定位技术必然要成为一个基础设施,系统提升卫星的定位精度已成大势所趋。星地一体带来的两大系统间的优势互补很重要。

比如未来各类交通工具都要实现无人驾驶,在这类涉及用户人身安全的应用场景中,必须实现无缝、连续、可靠且安全的精准定位。所以,单独一个定位增强系统远远不够,多个系统共同保障才能确保万无一失。

星基与地基增强系统能力的叠加,更会产生很多新的应用,甚至可做到室内外定位的一体化。如有一天我们解决了弱信号接收问题,就能把接收终端植入到冰箱、微波炉等设备中。这就真正实现万物互联,使得人们真正进入智能时代了。

中国企业要竞逐通信导航一体化

《21世纪》:近些年来,国内的低轨卫星星座建设越来越热。许多做通信互联网卫星的项目也提出做导航增强,进行导航通信一体化,如何看待这种情况?

刘经南:首先,通导一体化是整个行业的发展趋势,是智能时代基础设施升级的必然要求。这样可以让低轨卫星和其他通信卫星、遥感卫星的信息相结合,从而实现相互赋能,达到基础设施能力的升级。

其实,我和其他专家早几年就提出来了“PNTRC”概念,也就是定位、导航、授时、遥感、通信五位一体进行组网,打造出一个空间信息网络。

很多人光注意马斯克星链计划的优势巨大的移动“通信”功能,我认为未来这上千颗卫星肯定有导航功能,具备高精度、高可用、高可靠的巨大优势,既可以进行通信,也做用作厘米级定位增强、导航服务。这一方面可大大提升资源利用效率,充分发挥卫星能力,另一方面也可拓展更广阔的商业空间。

当然,我们也用不着跟着马斯克方案跑,还有更经济更高效的方案,要做出中国特色的新性能的低轨星群和高、中、低轨结合的星座体系。总之,未来低轨卫星大规模组网发展,必然将会把卫星产业推动至新的阶段。未来低轨卫星大规模组网发展,必然将会把卫星产业推动至新的阶段。

(编辑:李博)