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【深度】北斗服務(wù)智慧城市,兼容開放走向全球

發(fā)布時間:2017-10-09 17:35

 這個時代,人們對生活的品質(zhì)有著越來越高的追求。科技的進(jìn)步,帶給城市中的人們更多美好體驗。移動支付、共享單車、無人機(jī)送貨,大數(shù)據(jù)驅(qū)動的新經(jīng)濟(jì)形態(tài),正融入城市的日常生活,人們的生活變得越來越“智慧”。

  智慧城市賴以運轉(zhuǎn)的“能源”是無處不在的海量數(shù)據(jù)。絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都至少包含兩大坐標(biāo)——時間與空間。時空大數(shù)據(jù)的需求,考驗著超級工程北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的實力。

  今年第四季度,中國將發(fā)射“北斗三號”組網(wǎng)衛(wèi)星,開啟北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全球組網(wǎng)時代。北斗系統(tǒng)將在2018年率先服務(wù)“一帶一路”沿線國家,2020年完成全球覆蓋。相比5年前完成的“北斗二號”工程,“北斗三號”覆蓋地域更廣,定位精度更高,服務(wù)質(zhì)量更好。太空中的三十多顆導(dǎo)航衛(wèi)星,將連同數(shù)千座地面增強(qiáng)基站,組成全球時空大數(shù)據(jù)的“天羅地網(wǎng)”。這張超級網(wǎng)絡(luò),將形成“城市大腦”的神經(jīng)中樞。

  近些年,北斗系統(tǒng)的服務(wù)已悄然進(jìn)入交通運輸、市政工程、安全監(jiān)測等應(yīng)用領(lǐng)域,維系著城市生活的運行。

  “北斗+智慧城市”的組合,未來有多大的想象空間?

時空大數(shù)據(jù)“組網(wǎng)”

  2008年,IBM公司在美國紐約提出“智慧地球”理念,期待人類社會中的萬物都整合接入互聯(lián)網(wǎng),使得人類精細(xì)、動態(tài)地管理生產(chǎn)生活。這一過程就如同管理計算機(jī)中的數(shù)據(jù)。這一理念隨后衍生出全球范圍的智慧城市建設(shè)熱潮。2013年至今,中國政府先后批復(fù)三批次國家智慧城市,加上地方各級的規(guī)劃,中國至少有400座城市提出智慧城市的規(guī)劃和愿景。

  北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)副總設(shè)計師楊元喜院士的理解是,智慧城市,就是基于統(tǒng)一的時空基準(zhǔn),將傳感器裝備到城市生活的各種物體上,通過超級計算機(jī)和云計算進(jìn)行實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)整合。

  中國有大規(guī)模推動智慧城市建設(shè)的理由。隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài),中國一方面需要提升城市的運作效率,以推動產(chǎn)業(yè)尤其是第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型換擋;另一方面則需要提供更多的新業(yè)務(wù)、新服務(wù),以滿足中產(chǎn)階層的消費升級需求。近些年表現(xiàn)可圈可點的大數(shù)據(jù)、云計算等新興產(chǎn)業(yè),恰好提供“智慧”的技術(shù)支撐;而2012年覆蓋亞太地區(qū)的北斗系統(tǒng),則負(fù)責(zé)供應(yīng)“智慧”的數(shù)據(jù)原料。

  兩院院士李德仁的公式簡單明了:智慧城市=時空信息+大數(shù)據(jù)+云計算。這也就是說,北斗與大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的搭配,將能發(fā)生美妙的化學(xué)反應(yīng)。

  羅進(jìn)是這種化學(xué)反應(yīng)的操作者之一。身為北京北控京奧建設(shè)有限公司總經(jīng)理,他實現(xiàn)的是建設(shè)“智慧場館”的小目標(biāo)。公司名稱中的“京奧”,表明他們是北京2020年冬奧會場館的運作方。

  “智慧”的起點,是搭建云端的“數(shù)字場館”。依托北斗高精度提出的時空坐標(biāo)信息,工程師們將賽事區(qū)的地面設(shè)施及地下管線在計算機(jī)上“還原”出來,建立賽事地區(qū)的地理信息系統(tǒng)(GIS)和建筑信息模型(BIM)?!皵?shù)字場館”和建成的物理場館將一一對應(yīng),處在物理場館中的人和物,都可以轉(zhuǎn)化為“數(shù)字場館”中的坐標(biāo)和參數(shù)。冬奧會召開后,觀眾與車輛都能夠通過移動終端將實時的時空坐標(biāo)信息上傳至云端;而裝備北斗導(dǎo)航芯片的智能燈桿,同時能捕捉監(jiān)測附近車輛、人流信息,從而豐富云端數(shù)據(jù),使其接近現(xiàn)實。

  這是智慧城市得以運作的關(guān)鍵——將城市內(nèi)一切人和物轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),組成神經(jīng)系統(tǒng)般精細(xì)的網(wǎng)絡(luò),并將其運作納入智能的計算機(jī)控制系統(tǒng)之中。有了豐富的數(shù)據(jù),計算機(jī)的云計算技術(shù)能更精準(zhǔn)維系場館和賽事的運行。

  9月17日,羅進(jìn)告訴記者,“智慧場館”能滿足精準(zhǔn)導(dǎo)航、人員管理、物品管理等需求。比如,結(jié)合北斗室內(nèi)外一體化精準(zhǔn)定位,為觀眾、體育愛好者提供根據(jù)座位區(qū)域就近的停車位、坐席、公共服務(wù)設(shè)施、商戶、應(yīng)急設(shè)施及通道等的智慧導(dǎo)航和引導(dǎo);通過室內(nèi)外精準(zhǔn)定位及電子圍欄的劃定,在場地及場館區(qū)域周邊對觀眾及工作人員進(jìn)行活動范圍的安全防護(hù),在超出安全活動區(qū)域時進(jìn)行現(xiàn)場和后臺的警報提醒,避免危險觀賽行為的發(fā)生。

  不僅如此,“智慧場館”還能滿足人們的個性化需求。比如,根據(jù)觀眾歷史位置和現(xiàn)實位置,向潛在顧客推送針對性、個性化的新品導(dǎo)購信息及優(yōu)惠、團(tuán)購等營銷信息。

  值得注意的是,冬奧室外雪場多為山地,是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的潛在威脅區(qū)域。通過北斗精準(zhǔn)服務(wù),結(jié)合各種傳感器數(shù)據(jù),“智慧場館”可實現(xiàn)毫米級山體、建筑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測。

  這樣的嘗試很有必要。冬奧場館既是體育賽事舉辦的場所,又涵蓋著城市生活的方方面面,可視為略縮版的“城市”?!爸腔鄱瑠W”的背后,是中國智慧城市建設(shè)的綜合測評。

  值得注意的是,“智慧場館”描述的北斗應(yīng)用案例,已在中國的現(xiàn)實中發(fā)生?!爸腔蹐鲳^”依托的北斗高精度服務(wù),廣泛應(yīng)用在城市燃?xì)?、城?zhèn)供熱、電力電網(wǎng)、供水排水、智能交通、智能養(yǎng)老等領(lǐng)域。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2006年,中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值僅為126億元,這一數(shù)據(jù)在2016年達(dá)到2118億元,較2015年增長約22.06%。其中,北斗對產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值的貢獻(xiàn)率已達(dá)到70%,表現(xiàn)可圈可點。

  歐洲全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理局于今年5月發(fā)布的《全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)市場報告》認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)或智慧城市等新興技術(shù)范式,將已經(jīng)形成的衛(wèi)星導(dǎo)航細(xì)分市場聯(lián)系在一起,創(chuàng)造了混合和交叉應(yīng)用的機(jī)會窗口,將產(chǎn)生新的用戶需求和要求。

亞米級精度

引發(fā)新業(yè)態(tài)

  時至今日,GPS的定位導(dǎo)航服務(wù)已能對付大部分的城市生活場景。但是,當(dāng)您的愛車進(jìn)入高樓林立的廣州天河CBD,或者經(jīng)過北京西直門復(fù)雜的立交橋,GPS的定位精度將大打折扣。“GPS 信號弱”“您已偏航”“請行駛到開闊地帶”等提示音,往往在這時從地圖軟件中冒出來。在城市日常生活中,這樣的尷尬場景時常出現(xiàn)。

  要讓城市生活更美好,就要提高定位的精度,告別“定位失準(zhǔn)”。這是北斗系統(tǒng)的拿手好戲。目前,北斗系統(tǒng)的定位精度從小于10米縮小到小于8米?!氨倍啡枴痹谠O(shè)計之初,就將目標(biāo)放在比肩尚未發(fā)射的第三代GPS導(dǎo)航衛(wèi)星以及伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)上,定位精度大幅提升?!氨倍啡枴毙l(wèi)星可以利用星間鏈路,實現(xiàn)相互間的通信和數(shù)據(jù)傳輸,還能相互測距,自動“保持隊形”。全球組網(wǎng)后,北斗系統(tǒng)的定位精度將持續(xù)優(yōu)化。

  這還僅僅是天上北斗衛(wèi)星們的功勞。加上地面基站、參考站的幫助,北斗衛(wèi)星能夠有效實現(xiàn)分米級乃至毫米級的定位精度。衛(wèi)星信號在傳輸過程中天然會有不同程度的時延和誤差,通過設(shè)立地面增強(qiáng)基站能消除部分誤差,從而實現(xiàn)高精度。

  北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)于2014年9月啟動研制建設(shè),系統(tǒng)建設(shè)分兩個階段實施,一期為2014年到2016年底,主要完成框架網(wǎng)基準(zhǔn)站、區(qū)域加強(qiáng)密度網(wǎng)基準(zhǔn)站、國家數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng),以及國土資源、交通運輸、中科院、地震、氣象、測繪地理信息等6個行業(yè)數(shù)據(jù)處理中心等建設(shè)任務(wù),建成基本系統(tǒng),在全國范圍提供基本服務(wù);二期為2017年至2018年底,主要完成區(qū)域加強(qiáng)密度網(wǎng)基準(zhǔn)站補(bǔ)充建設(shè),進(jìn)一步提升系統(tǒng)服務(wù)性能和運行連續(xù)性、穩(wěn)定性、可靠性,具備全面服務(wù)能力。

  就像位置服務(wù)從無到有引發(fā)變革一樣,定位精度從米級到亞米級,北斗滲透各行各業(yè)將引發(fā)商業(yè)變革。亞米級的定位,意味著認(rèn)不清路的導(dǎo)航儀,能清晰分辨車道;意味著亂停亂放的共享單車,放進(jìn)“電子圍欄”已有技術(shù)基礎(chǔ);意味著無人機(jī)編隊表演,不會因定位誤差相撞。

  改善原有的新業(yè)態(tài)體驗的同時,高精度同時催生不少新增市場。燃?xì)夤艿罊z修、電力維護(hù)、山體安全監(jiān)測等守護(hù)城市安全的場景,都有賴于北斗高精度定位的實現(xiàn)。

  第一次見識到北斗高精度的威力,深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)經(jīng)理張林有些驚訝。地底下密布的各類市政管道,就像每座城市的毛細(xì)血管一般,要維護(hù)起來并不容易。燃?xì)夤艿捞?xì),以往的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)根本分辨不清。

  “以往工人師傅們出去檢修,看哪里漏氣僅憑經(jīng)驗。遇到漏氣的位置還要守到維修人員過來才能走,一旦走開又就難找到漏氣的準(zhǔn)確位置?!睆埩衷?月17日對記者說,“現(xiàn)在依靠數(shù)據(jù)分析可以很快分析出漏氣位置,傳完位置后就可以檢修了?!?/p>

  相類似的案例還出現(xiàn)在電力檢修上。據(jù)國家電網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)副總工程師李朝陽介紹,國家電網(wǎng)正在使用電力專用地基增強(qiáng)技術(shù),修正衛(wèi)星參數(shù),提高定位精度;同時,北斗系統(tǒng)獨有的“短報文”功能,能讓國家電網(wǎng)監(jiān)測點即時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù),而并不擔(dān)心偏遠(yuǎn)山區(qū)通信不暢,從而保障城市的能源安全。

  9月26日,湖北省智慧城市時空信息工程中心主任華中雄提到,伴隨我國北斗技術(shù)的迅猛發(fā)展,北斗高精度應(yīng)用的成本,正在迅速降低。2016年之前,厘米級地基差分定位的終端,年服務(wù)費用在8000-9000元;這一數(shù)據(jù)在2017年已調(diào)低到3000-4000元。這將會大幅度推動北斗在各行各業(yè)的深入滲透。

  不過,山東大學(xué)信息科技與工程學(xué)院邢劍平也告誡企業(yè),不能只把眼光盯在芯片研制上,也不能就北斗搞北斗。真正從產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用來講,還需要溫度、濕度、視頻和其它信息,芯片的高精度算法要落到具體應(yīng)用領(lǐng)域,北斗技術(shù)必須和物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能感知產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合,才能降低風(fēng)險。

“標(biāo)配”全球市場

  IBM提出的“智慧地球”,并不局限于一國一域。中國的“北斗+智慧城市”,能復(fù)制推廣到海外國家,從而真正構(gòu)建“智慧地球”嗎?要實現(xiàn)這一構(gòu)想,首先要實現(xiàn)北斗標(biāo)準(zhǔn)的國際化——就像不同國家和地區(qū)的插座接口各不相同一樣,北斗產(chǎn)品要實現(xiàn)“標(biāo)配”全球市場,就必須有與全球市場聯(lián)動的“轉(zhuǎn)換頭”。

  9月5日,中國發(fā)布《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件公開服務(wù)信號B1C、B2a(測試版)》。依據(jù)公開的信號接口控制數(shù)據(jù),國內(nèi)外企業(yè)能夠開發(fā)兼容北斗和GPS、格洛納斯等其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號的高精度接收機(jī)。

  事實上,當(dāng)人們談?wù)摫倍犯呔葢?yīng)用時,談?wù)摰牟⒉皇潜倍废到y(tǒng)實現(xiàn)的高精度。在天地互聯(lián)組網(wǎng)的同時,北斗系統(tǒng)還選擇探索和GPS、格洛納斯系統(tǒng)的兼容互操作,以共建、共享的姿態(tài)來實現(xiàn)更高精度。這既是北斗系統(tǒng)對GPS、格洛納斯進(jìn)入中國市場的回應(yīng),也是北斗系統(tǒng)“走出去”的重要策略。

  在衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)資深專家、中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會首席科學(xué)家曹沖看來,中國擁有世界上最大的消費市場,目前全球智能手機(jī)和導(dǎo)航定位芯片廠商均把北斗功能設(shè)置為其產(chǎn)品的必配功能。只有推動北斗與其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容、互操作,才能吸引更多的廠家將北斗功能作為產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置,從而推動中國的北斗產(chǎn)品走向全球。

  據(jù)測算,北斗兼容互操作標(biāo)配化全面推進(jìn),將在2020年實現(xiàn)近100%國內(nèi)市場覆蓋率,包含北斗功能的智能移動終端銷量接近5億臺,社會持有量達(dá)到近14億臺,中國導(dǎo)航定位市場成為世界第一大用戶群體,產(chǎn)值達(dá)到4000億元,占有全球20%左右的份額。

  “國外企業(yè)對北斗高精度服務(wù)有著迫切的需求?!?華中雄告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者。他同時從事智慧城市企業(yè)運營,兩三年前到伊朗考察。當(dāng)?shù)仄髽I(yè)對北斗頗有興趣,已聯(lián)合他的企業(yè)組建了伊朗的北斗高科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

  這樣開放的姿態(tài),事實上也是 GPS系統(tǒng)當(dāng)年進(jìn)入中國市場采取的策略。在GPS、格洛納斯等群雄環(huán)伺中,北斗系統(tǒng)的開放意味著將“中國標(biāo)準(zhǔn)”對接先進(jìn)的“國際標(biāo)準(zhǔn)”。

  不過,真正對接“國際標(biāo)準(zhǔn)”并不像國內(nèi)那般容易,國外的政策環(huán)境、文化環(huán)境都和國內(nèi)優(yōu)勢差異。例如高精度地面參考站建設(shè)的問題。

  “有的土地是私有的,有的政府出于安全保密的考慮,海外地面參考站建設(shè)就會遭受一些障礙,這些都需要慢慢博弈解決。”華中雄說。

  依托認(rèn)證好的國際標(biāo)準(zhǔn),中國的摩托車企業(yè)準(zhǔn)備在2018年年底前裝標(biāo)配北斗芯片,出口海外市場,預(yù)計年出口超過1000萬臺。

  來源: 21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道


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