北斗衛星導航系統是支撐我國經濟社會發展的重要空間基礎設施,北斗三號系統開通后,提高北斗產業支撐能力、擴大北斗應用普及率已成為促進北斗產業發展、保障國家安全的重要任務。近年來,隨著北斗系統應用深度廣度持續拓展,其消費應用領域呈現多點開花的趨勢。對此,“大眾消費看北斗”系列報道圍繞智能終端、車載終端、智慧農業等領域,從不同產業發展看北斗大眾消費領域的發展所面臨的新形勢、新機遇、新挑戰。
一、北斗助力智能終端高精定位
近年來,以智能手機和智能穿戴式設備為代表的北斗大眾領域應用獲得全面突破,北斗地基增強信息已進入智能手機,同時部分品牌的穿戴式設備也已采用北斗兼容芯片。
今年1月,工信部發布的《關于大眾消費領域北斗推廣應用的若干意見》提出,要豐富智能終端北斗位置服務;開展智能手機高精度定位試點示范;構建亞米級定位應用場景等。“十四五”是北斗推廣應用的關鍵時期,是拓展應用、培育生態、促進融合的關鍵階段,尤其在大眾消費領域的發展面臨著新形勢、新機遇、新挑戰。
在中國及周邊地區,北斗三號系統可提供星基增強(SBAS)、地基增強(GAS)、精密單點定位(PPP)服務。北斗系統的水平和高程定位精度實測均優于5米,通過遍布全國2600個地基增強站組成地基增強系統,可提供米級、分米級、厘米級等增強定位精度服務。
隨著北斗衛星導航系統建設步入快車道,相關關鍵技術全面突破,北斗衛星導航定位在應用方面也走向普通民眾生活,雙頻北斗高精度智能手機、智能可穿戴設備等落地產品日益豐富。手機、可穿戴等智能產品采用北斗系統后可實現高精度導航定位功能,而融合衛星定位能夠提供更高精度,除滿足日?;谖恢玫姆招枨笸?,對緊急報警、小孩和老人走失等特別場景的精準定位具有重要作用。
二、北斗助力自動駕駛產業提速
近年來,隨著北斗系統應用深度廣度持續拓展,其消費應用領域呈現多點開花的趨勢。實現自動駕駛,導航系統的定位和導引成為必不可少的因素。
工信部發布的《關于大眾消費領域北斗推廣應用的若干意見》提出,要結合北斗地基增強系統、高精度地圖,在車聯網中推廣應用北斗高精度定位技術。在智能網聯汽車實現高等級自動駕駛應用過程中,一方面,在定位精度上需要能夠達到厘米級的能力水平;另一方面,在可靠性上需要保持實時穩定的服務能力。如果智能網聯汽車僅支持單一定位系統,將在高等級自動駕駛應用研發中面臨瓶頸。支持北斗系統的融合定位方案有助于提高導航定位服務的精度和可靠性,結合實時動態差分以及超高精度慣性測量單元等定位技術,可以提升自動駕駛在立交橋、隧道、地下車庫等復雜交通環境以及雨雪霧等不佳天氣的有效性。在北京冬奧會上,通過北斗系統與5G通訊技術結合, L4級無人駕駛汽車實現了自主駕駛、自動泊車、厘米級高精定位等功能。
除了導航功能外,北斗系統精確的授時功能成為自動駕駛系統的多傳感器時間同步的重要保障。具體來講,每個傳感器內都有一個時鐘,各個傳感器時間需要初始對齊。此外,傳感器內部的計時系統隨著使用會有一定誤差,如果時間出現偏差會導致感知檢測的障礙物位置有偏差,決策規劃規劃的路徑和實際不符,有可能撞上障礙物等。北斗系統帶有高精度的原子時鐘,其時間系統十分穩定,由它統一給車輛上的各種傳感器發送時間校正基準。
除乘用車外,北斗系統已規?;瘧玫綀@區、礦山等限定場景、封閉場景,目前北斗系統在特種車輛上的應用日益普及,陸續在物流卡車、礦卡也開始落地應用。未來,隨著技術的不斷迭代和發展,自動駕駛將走入尋常百姓家,為社會和行業的降本增效發揮出更大的作用。
車載終端要實現精準的位置感知,高精度定位不可或缺。在衛星信號接收不到或衛星信號不穩定的高架橋下、隧道、林蔭遮擋和城市峽谷等各類復雜場景,容易導致定位不精準,通過構建“北斗+5G”高精度定位網絡,能夠提供厘米級定位服務,從而進一步構建和豐富5G生態應用。
在工信部發布的《關于大眾消費領域北斗推廣應用的若干意見》中,提出要探索車輛北斗定位+短報文+4G/5G的一鍵緊急救援模式。該模式既符合產業融合發展的趨勢,也符合發展技術就是為了應用到實際從而提升生活質量。北斗定位功能提升了定位精度,短報文功能具有不依賴通信網絡及在通信困難的野外等特殊場所也可保證信息的發送與接收,4G/5G傳輸速度快,能夠保證良好的時效性。所以,車輛北斗定位+短報文+4G/5G可實現實時精確的車輛定位。只要運用得當,在緊急救援中,可以精準、高效進行搜索,降低損失。
三、北斗助力智慧農業精耕細作
近年來,北斗系統在智能農業系統、自動農機系統當中的應用非常廣泛,在農業生產過程中,無人駕駛或自動駕駛農具面臨的第一個問題即“對齊”,只有相關坐標精準,才有利于后面一系列的計劃操作。
4月20日,中央網信辦、農業農村部、國家發展改革委、工業和信息化部、國家鄉村振興局聯合發布《2022年數字鄉村發展工作要點》提出,要推進北斗智能終端在農業生產領域應用。
北斗無人駕駛、高精度定位導航、系統監管等一系列新興技術,讓起壟播種、土地深松、作物收割、秸稈還田等農業生產工序節省出更多的人力、物力和財力。與傳統農機相比,北斗衛星導航自動駕駛拖拉機,依托智能技術保障作業質量、提高作業效率,單臺農機日均作業量較人工駕駛多出 30%,作業后的條田接行準確,播行端直,精度可達2.5厘米,同時大幅降低了勞動強度,實現了舒適化操作。
除農機自動駕駛、園區監測外,北斗系統在農業領域還衍生出一些新業態。利用北斗終端,還可完善農產品物流配送體系,尤其是生鮮產品,實時感知農產品狀態。推廣“車(船)載北斗+環境傳感器+后臺監控管理”系統的應用,實時采集、傳輸、報告物流過程中的溫度、濕度、震動、煙霧、開關箱門時間和次數,能夠滿足客戶對農產品品質和物流追溯的需求,并同步完成物流公司備份,提高物流公司運營效率。
基于北斗系統越來越精確的定位,對下一代物聯網發展將產生影響。物聯網的發展需要大量數據的存儲、交換和通信,5G通訊技術可以支持其實現,北斗提供了更高精度的定位。未來隨著北斗系統的不斷應用,基于位置的服務將更加便捷和高效。