“北斗+”融合創新與“+北斗”時空應用

李冬航

2020年08月06日08:12  來源:光明日報
 
原標題:“北斗+”融合創新與“+北斗”時空應用

  編者按

  2020年7月31日上午,北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式在北京舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式,宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通。這標志著我國建成了獨立自主、開放兼容的全球衛星導航系統,中國北斗從此走向了服務全球、造福人類的時代舞台。未來北斗產業如何創新和發展應用,本期邀請中國第二代衛星導航系統重大專項專家組成員、北京市中位協北斗時空技術研究院執行院長李冬航進行詳解。

  共和國勛章獲得者、中國北斗系統首任總設計師孫家棟院士曾寄語北斗“天上好用、地上用好”,並指出衛星導航技術與各類信息技術相融合,正在開啟人類更精確利用時空信息的新時代,一個新時空服務體系正在構建,結合信息服務的巨大產業正在形成。北斗現任總設計師楊長風也曾提出,“2035年前,我國將以北斗系統為核心構建起覆蓋空天地海、高精度安全可靠、萬物互聯萬物智能的新時空體系”。中國北斗事業的發展初心就是掌握國家自主可控的時空基准並發展好應用好,秉承“自主創新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的新時代北斗精神,新一代的北斗人將全面推動中國北斗產業邁向更高、更快、更強的發展新階段。

  促進我國智能信息產業的全面發展

  2020年,北斗全球衛星導航系統全面建成,作為我國重大航天工程之一,北斗的建設和發展具有非凡的意義。衛星導航系統是重要的空間基礎設施,為人類社會生產和生活提供全天候的精准時空信息服務,是經濟社會發展的重要信息保障。北斗系統已成為中國實施改革開放40年來取得的重要成就之一,中國高度重視衛星導航系統建設發展,2035年前還將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。

  面向國家綜合時空體系建設,北斗將進入一個全新的發展階段,不僅需要對系統和技術持續更新與完善,也需要推動產業的全面轉型和升級。在這樣一個新的發展階段,如何進一步推進北斗技術創新及應用,推動產業的轉型升級,筆者認為必須要以技術體系創新和應用模式創新為主線,積極倡導“北斗+”融合創新和“+北斗”時空應用發展。

  通過“北斗+”推動北斗與高端制造業、先進軟件業、綜合數據業、現代服務業等多領域的技術融合創新,通過“+北斗”推動與各行各業信息化、智能化建設的應用融合與產業協同,從而形成並不斷完善北斗時空應用產業生態體系,促進我國智能信息技術和產業的全面發展,服務於國家戰略的全面實施。

  中國自主的時空基准

  無論“北斗+”還是“+北斗”,這個“+”所代表的含義其實非常豐富。

  第一,“北斗+”與“+北斗”所加上的是中國自主的時空基准。衛星導航系統作為專門用於定位導航授時的組網星座,採用了世界最先進最精准的原子鐘,以及最完善的空間坐標系統,而衛星在太空中不易損壞,受干擾小,運行穩定,且能夠通過衛星信號非常方便地覆蓋地面最廣大區域,實現精密的時空基准同步。因此,擁有衛星導航系統的國家都充分利用其導航衛星系統,面向全球提供自己的時空基准服務。我國自發展北斗系統開始,便提出北斗系統的建設首先就是為了掌握國家自主可控的時間和空間基准,並提供泛在服務。隨著系統建設發展,目前我國北斗系統已經成為國家最主要的時間基准源之一,北斗所採用和提供定位導航服務的CGCS2000坐標系,也是我國當前最新的國家大地坐標系,因此應用北斗就是隨時隨地獲取自主的時間基准。

  第二,“北斗+”與“+北斗”加上的是國家自主可控的應用安全保障。當前國家信息化建設發展,各個行業都十分重視信息安全問題。北斗系統作為我國自主可控的獨立運行系統,對國防安全及國民經濟的各個方面的信息安全提供了強大的支撐保障。尤其是當衛星導航技術越來越多的應用服務於我國各行各業,服務於重點領域核心業務的時候,保持衛星定位導航信號服務的持續性、穩定性和可靠性是行業安全的關鍵。

  第三,“北斗+”與“+北斗”加上的是國家政策和國家規劃所指引的技術和產業發展方向,獲得的是國家力量的支持。北斗不光是我們共同的夢想,也是一項光榮的國家事業,應用北斗,發展北斗產業一直得到國家政策及各地方政府的大力支持和推動,對於科技發展和社會經濟建設都具有重大意義。

  第四,“北斗+”與“+北斗”加上的是我國高技術自主創新與發展的權益。無論是衛星導航系統關鍵技術的突破和掌握,還是在應用終端產品、應用服務系統方面的創新,都會產生基於北斗的新的知識產權。通過北斗建設、北斗創新、北斗應用,能夠培養這一高科技領域專業人才隊伍,參與國際高端技術的創新與發展,貢獻中國人的智慧和才能。通過不斷學習、實踐和開拓,甚至有可能佔據主動,引領全球技術標准體系和知識產權發展格局,從而真正推動我國這一戰略新興產業的健康可持續發展,形成國家競爭優勢。

  最后,“北斗+”與“+北斗”加上的是當前及未來更多的國家發展戰略。就北斗自身發展而言,新的戰略是到2035年建設一個更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。同時,由於北斗應用的泛在性、融合性,使其成為許多行業我國新的發展規劃中常常涉及的關鍵詞,與國家諸多重大發展戰略充分契合,如“軍民結合”“一帶一路”“大眾創業、萬眾創新”,以及發展“新基建”等。

  全空間的時空信息服務

  據中國衛星導航定位協會最新發布的《2020中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示,2019年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達到3450億元,其中由衛星導航衍生帶動形成的關聯產值就高達2284億元,同比增長了17.3%,有力支撐了產業總體產值和行業經濟效益的進一步提升。從相關產業調研和統計分析來看,這主要是源於近幾年來,北斗創新應用已經深入融合到許多產業的轉型升級發展之中,其他行業如汽車、高鐵、能源、礦產、郵政、移動通信、交通物流、互聯網服務等領域的骨干企業,主動推動“+北斗”發展,逐步開拓形成企業新增業務,成為產業新生力量,從而極大促進了我國衛星導航與位置服務產業的整體發展,對總體產值的貢獻正在顯著提高。

  隨著未來綜合定位導航授時(PNT) 系統的建設和發展,北斗結合其他時間空間信息傳感手段,形成的綜合時空服務體系,必將極大拓寬應用場景范圍,從開闊暴露空間的定位導航授時應用,擴展為覆蓋海、陸、空、天,甚至地下與海下的泛在應用服務,進而把全空間的時空信息服務龐大需求充分挖掘出來。通過各行各業新應用、新模式和新業務的發展,也將帶動形成數萬億元規模的時空應用服務市場,產生非常巨大的經濟價值,從而推動我國導航與位置服務產業經濟的進一步高速增長。

  在今年抗擊新冠肺炎疫情中,各種導航與位置服務技術發揮了重大作用,同時也呈現了進一步推動北斗應用創新和時空服務發展的重大機遇,特別是在公共應急事件中的位置信息採集管理、重點人員跟蹤監控、無人智能生活服務、動態時空大數據等方面,“+北斗”時空應用還有著巨大的市場發展空間。此外,國家正在推動的“新基建”,注重七大領域高科技產業基礎設施的數字化、智能化建設,而基於北斗精准時空技術的融合應用正是這些領域基礎設施信息化、智能化升級改造不可或缺的重要手段,相信“新基建”的大發展,也將成為我國衛星導航與位置服務產業新一輪發展的重大推動力。

  信息化網絡建設發展不可或缺的技術手段

  一是網絡融合發展。北斗作為國家重要的空間信息基礎設施,與其他各種信息基礎設施和應用基礎設施本身就具有相融性。比如,北斗及其應用系統與物聯網、互聯網、5G移動通信網、交通網、高鐵網、電力網等領域基礎設施的融合,已逐步成為其信息化網絡建設發展不可或缺的技術手段。此外,正在開展的移動通信和北斗三號短報文集成應用的技術探索也是一種網絡融合,將成為短報文通信服務全面開啟大眾應用的基礎。而北斗三號短報文還可以提供全球服務,能夠以快速低成本的方式補充完善“一帶一路”沿線通信基礎設施不完善、不發達國家和地區的通信體系,為北斗系統開啟更多應用,帶來更多國際化市場。

  二是終端融合發展。人們在享受位置服務帶來的便利時,並不知道北斗在哪裡,甚至看不到北斗產品是什麼樣,或者說事實上大眾也不會關心北斗的應用技術和應用形態。即便我們經常使用的各種生產工具和生活用具真正應用了北斗技術,用戶也往往並不知道是由北斗系統為其提供的定位導航授時信息。這是北斗應用發展的必然特征,即嵌入化、隱性化發展。北斗將通過技術融合創新,在各種各樣終端中化於無形,發揮出巨大的作用。

  三是數據融合發展。信息時代,人類隨時隨地所獲取的信息資源都直接或間接與時間和空間相關。換句話說,時空信息是人類利用信息資源服務於生產和生活的關鍵要素。尤其是在物聯網和互聯網發展推動萬物互聯的過程中,北斗等導航定位授時技術所提供的位置信息和時間數據是連接“虛擬”和“現實”世界的核心關鍵,時空信息與其他數據融合所形成的動態大數據及其應用,是實現智能化信息服務的核心資源和創新主線。

  時空信息時代萬物互聯

  當前,中國衛星導航與位置服務產業正進入“北斗+”和“+北斗”深度融合發展階段。多年來,以業內企業為主導的“北斗+”融合創新發展,通過自主產品、技術解決方案和商業模式的創新,推動了北斗在各個行業領域和大眾領域的應用,擴大了衛星導航與位置服務市場,是當前產業發展的核心基礎。近年來,以業外企業甚至行業用戶本身為主體推動的“+北斗”應用漸成趨勢,對改變原有應用形態,深化技術融合創新,以及擴寬北斗應用領域和擴大行業市場規模都起到了十分積極的作用,形成了對市場及產業進一步向深度和廣度發展的有力支撐。面向未來,可以說“北斗+”發展形成的技術和產業良好基礎,與“+北斗”推進的技術和產業深度融合,互為補充,相輔相成,將進一步推動行業邁向技術水平更高、產業更加成熟、市場更加廣闊的新發展階段,從而促進北斗應用產業生態體系的迅速形成和最終完善。

  進一步推進“北斗+”與“+北斗”深度融合發展,一是應積極推進技術鏈的深度融合發展,與其他時空信息傳感技術、泛在傳輸技術、應用處理技術和智能服務技術相結合,重點推動室內定位、協同精密定位、通導一體化等方面技術的創新突破和應用發展﹔二是要積極推進產業鏈的深度融合發展,擴大北斗應用產業生態圈,特別是推動北斗與衛星通信、衛星遙感、地理信息、5G移動通信、互聯網、車聯網、物聯網、大數據、人工智能等領域產業鏈各環節之間的協同發展與合作共贏,形成良好的產業生態體系﹔三是應積極推進市場的深度融合發展,以北斗等技術所提供的精准時空信息為核心服務要素,更多應用到電子商務、移動智能終端、智能網聯汽車、無人系統、互聯網位置服務等領域中,更大規模進入到行業應用、大眾消費、共享經濟和民生服務市場﹔四是要積極推進區域經濟的深度融合發展,充分結合各地方傳統產業經濟特點,市場發展水平和投資服務能力,把北斗時空領域作為“高精尖”產業培育和扶植的新興重點方向,同時結合城市和鄉村發展建設需要,推動時空技術與智慧城市、智慧鄉村、智慧社區等方面基礎設施和服務系統建設相結合,推動北斗更加廣泛深入地應用於社會生產生活的方方面面,為加快我國經濟建設高質量發展和服務人民群眾美好生活作出貢獻。

  信息時代,時空信息是萬物相互關聯所必需的基本要素,“互聯網+”縮短時空距離,而“北斗+”獲取時空信息。北斗作為自主可控的精准時間和空間信息獲取手段,是我國綜合時空體系建設和發展的關鍵基礎和核心動力源,北斗時空技術將與其他新一代信息技術融合,通過升級傳統技術,改造傳統產業,形成新興模式,從而全面推動我國智能信息產業大發展。

  (作者:李冬航,系中國第二代衛星導航系統重大專項專家組成員、北京市中位協北斗時空技術研究院執行院長)

(責編:趙竹青、呂騫)