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沈军:叫板GPS,第三代北斗的信心从何而来?

日期: 2018-03-21     来自: 泰伯网    作者: Admin

2018年是北斗全球组网的开局之年,今年年底前将发射18颗北斗三号组网卫星,服务覆盖“一带一路”沿线国家。与此同时,北斗在国际合作方面也不断取得新的进展。去年11月底,中美双方正式签署了《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》,北斗在全球卫星导航系统中的影响力和地位再度提高。

中国卫星导航系统管理办公室国际合作中心副主任沈军表示,从中国的北斗到世界的北斗,北斗系统在建设发展的过程中始终坚持开放的态度。跟其他卫星导航系统的关系,既有竞争,同时也存在合作。

北斗一代因性能不强而备受诟病、北斗二代也因仅覆盖亚太区域显得低人一等。沈军认为,第三代北斗系统的建成,将会扭转这一局面,北斗将成为一个真正能跟GPS叫板的卫星导航系统。

本期访谈嘉宾——沈军

WGDC2018 北斗+大数据峰会演讲嘉宾

北斗国际合作,兼容互操作成果显著

北斗在发展的过程中一直秉持着独立、兼容与互操作、渐进、开放的基本原则,既是中国的北斗,也是世界的北斗。与其他全球卫星导航系统(美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO)以及区域卫星定位系统(日本QZSS、印度IRNSS)之间,在频率资源、信号体制等方面的确存在竞争关系,但各个系统间的合作也尤为重要。

2015年5月,中俄签署《中国北斗和俄罗斯格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明》。2017年11月,中美签署《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》。在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)上,北斗系统不断组织双边及多边会谈推进国际合作。今年,中国还将承办全球卫星导航系统国际委员会第十三届大会,北斗国际合作的脚步正伴随着全球组网的启动越发加快。

泰伯网:请问北斗与GPS的兼容互操作的作用和意义在哪里呢?

沈军:兼容互操作最简单的解释就是共处共用。

具体来说,兼容指的是系统间互不干扰。因为国际电信联盟(ITU)所划定的卫星导航信号频率资源有限,各个系统的信号频率往往存在重叠。由于北斗起步较晚,按照国际电信联盟的规则,需要跟先到者协商。通过编码协议以及一些其他的形式避免冲突。然后,北斗才能在不干扰其他系统的情况下,使用该频段内的频率资源。

而互操作的意义,是指不同系统间不仅能够共存,并且还可以互相帮忙。

比如说在同一地点,单一系统可以接收到4-5颗卫星的信号,实现互操作后则可能接收到多个系统几十颗卫星的信号,进而增强定位精度和效率。

泰伯网:如果系统间不兼容,后果是什么?

沈军:首先不兼容的话,会对其他系统造成干扰,这在国际电信联盟上属于违法行为。另外,不兼容也会影响到北斗系统的使用。

举个例子,就是当时我们在跟美国就兼容互操作协议的谈判期间,美国空军故意将GPS的信号强度上调了一倍。这如果发生在现实使用中,有两个信号在同一频段,别人的信号比你强一倍,那肯定没人会用你的信号。并且,高强度的信号会对你造成干扰,极端情况下甚至会导致你的信号无法使用。

所以,包括我们在国际合作以及ICG上,最重要的核心议题就是兼容互操作。

泰伯网:北斗与GPS的兼容互操作协议,跟与俄罗斯GLONASS签订的有何区别?

沈军:从表面看,两份协议并没有太大的区别。但事实上,北斗与GPS兼容互操作的难度和意义要远大于GLONASS。本身GLONASS和GPS在信号体制上就有很大的差异,彼此不容易产生干扰。而北斗的信号体制跟GPS的信号比较类似,所以才要用编码的方式把他和GPS区分开,但北斗与GLONASS不存在这方面的问题,更多的重心则放在互操作上,考虑如何把两个完全不同的信号计算出更精确的结果。

泰伯网:北斗三号已经发射,未来还会有频率方面的问题吗?

沈军:总体上来说,大部分的频率协调工作都已完成,只剩跟欧盟GALILEO还有部分需要再谈。就算万一出现问题,北斗三号也有一些备用方案,比如可以重构卫星,对卫星进行状态和信号的调整等等。

泰伯网:卫星接收机中的多模合一与兼容互操作有何区别?

沈军:实际上,如果没有兼容互操作,就不可能有真正的多模合一。

其实,早期我们说的双模,根本不算是双模。你可以把它理解成,就是将两个系统的卫星接收机安装在一起,内部也完全是两套东西。跟现在只用一块射频芯片就能把所有信号都收进来,并不是一码事。两者在成本、精度以及功耗上都有巨大差距。

如今的趋势是将芯片做小,减小体积的同时降低功耗。信号越来越多,对于芯片处理信号的能力也有新的要求,以前可能只需要处理3-5个信号,那么现在就是10-20个。

北斗是否真正获得了国际认可?

就目前来看,GPS的霸主地位仍然无人能撼动。兼容互操作,指的都是北斗向GPS兼容。在国际上,北斗系统的认可度究竟如何?有传闻说北斗信号不参加解算,又是真是假?

泰伯网:北斗卫星导航系统的真实性能如何?

沈军:北斗从性能上来说,基本上跟GPS相当。

去年7月份我们的监测评估中心跟俄罗斯进行过一次联测,用一台汽车从西安开到霍尔果斯口岸,距离大概3000公里。测量的结果是,北斗的平均定位精度其实要优于3米。事实上,虽然GPS官方公布的精度为5-10米,但现在其实也能达到1-3米的水平。

目前,GPS在全球定位导航系统中依然属于领跑者。不论从用户量、覆盖区域以及性能指标方面,GPS都是一个标杆。而北斗作为后来者,仍然处于追赶过程中。比如,GPS每年都会进行精度检测,并且对外公布当年的精度范围和平均精度,而这方面北斗还有待完善。

泰伯网:据传闻有部分芯片不用北斗信号进行解算,是真的吗?

沈军:按官方公布的数据来说,目前70-80%的手机都支持北斗。但是据我观察,的确很少有北斗信号参加解算的,一方面的原因是由于前期北斗卫星的数量较少,另一方面也是北斗信号不够稳定,加上了还不如不加。

我曾经从高通方面了解过,高通对于北斗的做法就是,只接收北斗信号,但不参加解算。就是表示说我能收到,但我不用,做样子的成分比较大。说白了就是前期北斗有一些服务还是不太完善。比如说高通芯片中有一个软件,能够预测卫星的星历,帮助用户减少定位时间。而前期北斗公布的信息不规范,所以就不支持这样的功能。还有早期我们用北斗做测试,测试过程中突然就收不到信号了,问来问去原来是因为测试卫星把信号关了。

第三代北斗的机遇与挑战

中国的卫星导航系统已形成“三步走”发展战略:2000年年底建成北斗一号系统,向中国提供服务;2012年年底建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;2020年前后建成北斗全球系统,向全球提供服务。目前,前两步已实现,中国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

泰伯网:北斗三号全球组网,中国卫星导航企业会因此受益吗?

沈军:北斗全球定位导航系统的建成,意味着全球范围内又将增加一个新的GNSS系统,对于所有卫星导航企业来说,都是利好的消息。可以看到,北斗新的空间信号接口文件一经发布,短短两三个月内国际主流芯片厂商就都推出了支持北斗的芯片。

但是从市场化的角度,北斗三号对于国内企业并没有太多的偏爱,相对来说比较透明。另外北斗民用方面的一些特色功能,比如像短报文服务,可能会选择一些民营企业作为分理商进行销售,在这方面国内企业会有一些优势。

泰伯网:未来北斗三号会给卫星导航企业带来哪些机遇与挑战?

沈军:按计划北斗三号将在2018年底之前发射18颗卫星,北斗的发展不仅仅在于多发射几颗卫星,从覆盖亚太到服务全球。更重要的是新的信号和星基增强等新功能,会把这几年间卫星导航领域的技术进展和成果进行落地。卫星导航产品的定位精度会因北斗三号而进一步提高,我估计在高精度定位能力方面至少会实现一倍以上的提升。

北斗一代、北斗二代有些地方还不太完善。但第三代北斗建成以后,我觉得这会是一个真真正正能跟GPS叫板的一个全球卫星导航系统。


想要倾听沈军关于北斗国际合作的故事?了解更多关于北斗的前沿技术和创新应用,敬请关注今年6月15日在北京·国家会议中心举办的WGDC2018大会北斗+大数据峰会。让我们共同探讨北斗技术、企业、产业、资本一起走向下一个未来。

 

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