北斗服務(wù)400多座智慧城市 中國標準標配全球市場

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

這個時代，人們對生活的品質(zhì)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(qū)動的新經(jīng)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”。

近年來，中國至少有400座城市提出建設(shè)智慧城市的愿景。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(dǎo)航系統(tǒng)的實力。

接下來的兩個月，中國將發(fā)射幾顆“北斗三號”衛(wèi)星，開啟北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全球組網(wǎng)時代。

“北斗三號”將在2018年率先服務(wù)“一帶一路”沿線，2020年完全覆蓋全球。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。太空中的二三十顆導(dǎo)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(luò)，將形成“城市大腦”的神經(jīng)中樞。

美國花了近20年，讓GPS服務(wù)普及大半個星球。近些年，北斗系統(tǒng)的服務(wù)已悄然進入交通運輸、市政工程、安全監(jiān)測等民用領(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、動態(tài)地管理生產(chǎn)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(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。

中國工程院院士楊元喜的理解是，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(shè)的理由。隨著經(jīng)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(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。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”。依托國家北斗精準服務(wù)網(wǎng)提出的時空坐標信息，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(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(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)般精細的網(wǎng)絡(luò)，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(shù)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(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(dǎo)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(zhì)災(zāi)害的潛在威脅區(qū)域。通過北斗精準服務(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。“智慧場館”依托的國家北斗精準服務(wù)網(wǎng)，截至目前已經(jīng)進入全國400多座城市，廣泛應(yīng)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(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)值的貢獻率已達到70%，表現(xiàn)可圈可點。

歐洲伽利略管理局于今年5月發(fā)布的《衛(wèi)星導(dǎo)航市場報告2017》認為，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)航細分市場聯(lián)系在一起，創(chuàng)造了混合和交叉應(yīng)用的機會窗口，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)

美國的GPS經(jīng)歷近20年的市場歷練，才俘獲中國消費者的心。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，當您的愛車進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”。這是北斗系統(tǒng)的拿手好戲。2016年，隨著兩顆在軌備份衛(wèi)星的發(fā)射，北斗系統(tǒng)的民用定位精度從小于10米縮小到小于8米。

“北斗三號”在設(shè)計之初，就將目標放在比肩尚未發(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)的定位精度將優(yōu)化至2米甚至1米之內(nèi)。

這還僅僅是天上北斗衛(wèi)星們（目前在軌運行15顆）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)立地面增強基站能消除部分誤差，從而實現(xiàn)高精度。

近些年，超過20顆北斗衛(wèi)星送往太空，超過2000座地面參考站進入全國許多城市。以首都北京為例，全市已完成22個北斗衛(wèi)星定位服務(wù)參考站（CORS）的建設(shè)，建成的北斗CORS系統(tǒng)將提供覆蓋全國的米級定位增強服務(wù)和覆蓋北京區(qū)域的厘米級高精度增強服務(wù)。

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“電子圍欄”已有技術(shù)基礎(chǔ)；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(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(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(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(chǎn)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(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）》。在此之前，中國先后發(fā)布《北斗系統(tǒng)公開多功能規(guī)范（1.0版）》和《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件（2.0版）》，后者包括北斗系統(tǒng)第二個民用信號B2I。（B1C、B2a、B2I均代表一段頻率編碼）這一次，B1C和B2a服務(wù)信號對應(yīng)的兩個頻點，同時也是GPS、格洛納斯、伽利略星座等全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)民用互操作中心頻率。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。

事實上，當人們談?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、格洛納斯進入中國市場的回應(yīng)，也是北斗系統(tǒng)“走出去”的重要策略。

類似的國際合作案例已有不少。從8月初開始，中國和俄羅斯專家進行了兩國導(dǎo)航衛(wèi)星的聯(lián)合在軌試驗，用兩周時間研究評估北斗和格洛納斯系統(tǒng)沿“絲綢之路經(jīng)濟帶”的導(dǎo)航條件，測試的便是兼容、互操作。

業(yè)內(nèi)人士告訴記者，中俄的聯(lián)合試驗非常成功，沿西北的古代絲綢之路出發(fā)，北斗、格洛納斯兼容終端的定位精度穩(wěn)定在1-2米，質(zhì)量非常高。

這份搶在“北斗三號”啟動前公開的文件，意義重大。中國衛(wèi)星導(dǎo)航協(xié)會首席專家曹沖的理解是，這份新文件的發(fā)布，是“北斗系統(tǒng)真正邁向全球化的重大步驟”。

在曹沖看來，中國擁有世界上最大的消費市場，目前全球智能手機和導(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)品的標準配置，從而推動中國的北斗產(chǎn)品走向全球。

據(jù)曹沖測算，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(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)值達到4000億元，占有全球20%左右的份額。

華中雄表示，此番新文件的發(fā)布，將推動北斗民用領(lǐng)域的開放，吸引更多企業(yè)、人才尤其海外的企業(yè)、人才進入北斗應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域，從而擴大行業(yè)規(guī)模。

“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世紀經(jīng)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(chǎn)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(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?！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(yù)計年出口超過1000萬臺。