【深度】北斗服務智慧城市，兼容開放走向全球

　這個時代，人們對生活的品質有著越來越高的追求?？萍嫉倪M步，帶給城市中的人們更多美好體驗。移動支付、共享單車、無人機送貨，大數(shù)據(jù)驅動的新經濟形態(tài)，正融入城市的日常生活，人們的生活變得越來越“智慧”。

　　智慧城市賴以運轉的“能源”是無處不在的海量數(shù)據(jù)。絕大部分數(shù)據(jù)都至少包含兩大坐標——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“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，服務質量更好。太空中的三十多顆導航衛(wèi)星，將連同數(shù)千座地面增強基站，組成全球時空大數(shù)據(jù)的“天羅地網(wǎng)”。這張超級網(wǎng)絡，將形成“城市大腦”的神經中樞。

　　近些年，北斗系統(tǒng)的服務已悄然進入交通運輸、市政工程、安全監(jiān)測等應用領域，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？

　　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、動態(tài)地管理生產生活。這一過程就如同管理計算機中的數(shù)據(jù)。這一理念隨后衍生出全球范圍的智慧城市建設熱潮。2013年至今，中國政府先后批復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)星導航系統(tǒng)副總設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，將傳感器裝備到城市生活的各種物體上，通過超級計算機和云計算進行實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)整合。

　　中國有大規(guī)模推動智慧城市建設的理由。隨著經濟進入新常態(tài)，中國一方面需要提升城市的運作效率，以推動產業(yè)尤其是第三產業(yè)的轉型換擋；另一方面則需要提供更多的新業(yè)務、新服務，以滿足中產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)、云計算等新興產業(yè)，恰好提供“智慧”的技術支撐；而2012年覆蓋亞太地區(qū)的北斗系統(tǒng)，則負責供應“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)、云計算技術的搭配，將能發(fā)生美妙的化學反應。

　　羅進是這種化學反應的操作者之一。身為北京北控京奧建設有限公司總經理，他實現(xiàn)的是建設“智慧場館”的小目標。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信息，工程師們將賽事區(qū)的地面設施及地下管線在計算機上“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）。“數(shù)字場館”和建成的物理場館將一一對應，處在物理場館中的人和物，都可以轉化為“數(shù)字場館”中的坐標和參數(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信息上傳至云端；而裝備北斗導航芯片的智能燈桿，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鍵——將城市內一切人和物轉化為數(shù)據(jù)，組成神經系統(tǒng)般精細的網(wǎng)絡，并將其運作納入智能的計算機控制系統(tǒng)之中。有了豐富的數(shù)據(jù)，計算機的云計算技術能更精準維系場館和賽事的運行。

　　9月17日，羅進告訴記者，“智慧場館”能滿足精準導航、人員管理、物品管理等需求。比如，結合北斗室內外一體化精準定位，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、公共服務設施、商戶、應急設施及通道等的智慧導航和引導；通過室內外精準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行活動范圍的安全防護，在超出安全活動區(qū)域時進行現(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、個性化的新品導購信息及優(yōu)惠、團購等營銷信息。

　　值得注意的是，冬奧室外雪場多為山地，是滑坡等地質災害的潛在威脅區(qū)域。通過北斗精準服務，結合各種傳感器數(shù)據(jù)，“智慧場館”可實現(xiàn)毫米級山體、建筑結構安全監(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的綜合測評。

　　值得注意的是，“智慧場館”描述的北斗應用案例，已在中國的現(xiàn)實中發(fā)生。“智慧場館”依托的北斗高精度服務，廣泛應用在城市燃氣、城鎮(zhèn)供熱、電力電網(wǎng)、供水排水、智能交通、智能養(yǎng)老等領域。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2006年，中國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)總產值僅為126億元，這一數(shù)據(jù)在2016年達到2118億元，較2015年增長約22.06%。其中，北斗對產業(yè)核心產值的貢獻率已達到70%，表現(xiàn)可圈可點。

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

　　時至今日，GPS的定位導航服務已能對付大部分的城市生活場景。但是，當您的愛車進入高樓林立的廣州天河CBD，或者經過北京西直門復雜的立交橋，GPS的定位精度將大打折扣?！癎PS 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”。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計之初，就將目標放在比肩尚未發(fā)射的第三代GPS導航衛(wèi)星以及伽利略導航系統(tǒng)的設計指標上，定位精度大幅提升。“北斗三號”衛(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，通過設立地面增強基站能消除部分誤差，從而實現(xiàn)高精度。

　　北斗地基增強系統(tǒng)于2014年9月啟動研制建設，系統(tǒng)建設分兩個階段實施，一期為2014年到2016年底，主要完成框架網(wǎng)基準站、區(qū)域加強密度網(wǎng)基準站、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)處理中心等建設任務，建成基本系統(tǒng)，在全國范圍提供基本服務；二期為2017年至2018年底，主要完成區(qū)域加強密度網(wǎng)基準站補充建設，進一步提升系統(tǒng)服務性能和運行連續(xù)性、穩(wěn)定性、可靠性，具備全面服務能力。

　　就像位置服務從無到有引發(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，意味著認不清路的導航儀，能清晰分辨車道；意味著亂停亂放的共享單車，放進“電子圍欄”已有技術基礎；意味著無人機編隊表演，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。燃氣管道檢修、電力維護、山體安全監(jiān)測等守護城市安全的場景，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，深圳市燃氣集團經理張林有些驚訝。地底下密布的各類市政管道，就像每座城市的毛細血管一般，要維護起來并不容易。燃氣管道太細，以往的衛(wèi)星導航系統(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)信息通信產業(yè)集團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技術，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)，而并不擔心偏遠山區(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，伴隨我國北斗技術的迅猛發(fā)展，北斗高精度應用的成本，正在迅速降低。2016年之前，厘米級地基差分定位的終端，年服務費用在8000-9000元；這一數(shù)據(jù)在2017年已調低到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，山東大學信息科技與工程學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。真正從產業(yè)的應用來講，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用領域，北斗技術必須和物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能感知產業(yè)緊密結合，才能降低風險。

　　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”，能復制推廣到海外國家，從而真正構建“智慧地球”嗎？要實現(xiàn)這一構想，首先要實現(xiàn)北斗標準的國際化——就像不同國家和地區(qū)的插座接口各不相同一樣，北斗產品要實現(xiàn)“標配”全球市場，就必須有與全球市場聯(lián)動的“轉換頭”。

　　9月5日，中國發(fā)布《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間信號接口控制文件公開服務信號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)星導航系統(tǒng)信號的高精度接收機。

　　事實上，當人們談論北斗高精度應用時，談論的并不是北斗系統(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、格洛納斯進入中國市場的回應，也是北斗系統(tǒng)“走出去”的重要策略。

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

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

　　“國外企業(yè)對北斗高精度服務有著迫切的需求?！?華中雄告訴21世紀經濟報道記者。他同時從事智慧城市企業(yè)運營，兩三年前到伊朗考察。當?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業(yè)園區(qū)。

　　這樣開放的姿態(tài)，事實上也是 GPS系統(tǒng)當年進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“中國標準”對接先進的“國際標準”。

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

　　“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就會遭受一些障礙，這些都需要慢慢博弈解決?！比A中雄說。

　　依托認證好的國際標準，中國的摩托車企業(yè)準備在2018年年底前裝標配北斗芯片，出口海外市場，預計年出口超過1000萬臺。

　　來源: 21世紀經濟報道