一線調(diào)研：北斗，就在你我身邊
2023-08-07 11:58:36
來源：人民日報
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數(shù)據(jù)來源：中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會
數(shù)據(jù)來源：中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會
北斗，自古以來一直專指北方蒼穹中定四時勘方向的七顆明星。今日，當我們提起北斗，它更是一組閃耀太空的中國衛(wèi)星。
3年前，隨著北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星順利進入預(yù)定軌道，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。2020年7月31日，習(xí)近平總書記宣布北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。北斗系統(tǒng)進入全球化發(fā)展新階段。
從北斗一號到北斗三號，從覆蓋亞太到服務(wù)全球，作為重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施，北斗系統(tǒng)深度賦能各行各業(yè)，成為經(jīng)濟社會發(fā)展的時空基石。2022年，我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值超過5000億元，產(chǎn)生顯著經(jīng)濟效益。
北斗遠在天邊，應(yīng)用近在身邊。如今，北斗在國內(nèi)導(dǎo)航地圖領(lǐng)域已實現(xiàn)主用地位，北斗定位服務(wù)日均使用量超過3600億次。此時此刻，距離地球表面不同高度、不同角度的軌道上，北斗衛(wèi)星正在不停運轉(zhuǎn)，隨時為全球200多個國家和地區(qū)的用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航與授時服務(wù)。
今天，我們就一起走進北斗的世界，感知這一系統(tǒng)如何服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展，又將怎樣更好滿足群眾美好生活需要。
——編 者
坐標：北京海淀 應(yīng)用：自動駕駛
“聰明的車行駛在智慧的路”
北京海淀區(qū)的中關(guān)村軟件園，不時能看到搭載激光雷達、毫米波雷達和攝像頭的自動駕駛出租車在街道上行駛。打開叫車軟件“蘿卜快跑”，輸入目的地，稍候片刻，一輛自動駕駛出租車來到身邊。
在車門旁的觸控屏幕上輸入手機號后4位、完成身份驗證后，車門解鎖。在后排落座，點擊屏幕上的“開始行程”，車輛平穩(wěn)起步。行駛過程中，眼前的顯示屏實時顯示車輛及周邊路況的三維建模畫面，一條淡藍色的“水波”提示接下來的行駛路線。經(jīng)過紅綠燈、人行道或掉頭轉(zhuǎn)彎處時，方向盤自動打轉(zhuǎn)；遇到狹窄路段、會車等復(fù)雜場景時，車輛及時反應(yīng)，保障安全。
近年來，自動駕駛技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展加快，簡單友好的用戶體驗，背后是感知、決策、規(guī)劃、控制等多個系統(tǒng)，源自人工智能、5G通信、激光雷達、高精地圖等多項技術(shù)的支撐。其中，北斗系統(tǒng)提供的高精度、高可靠的衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)，是不可或缺的基礎(chǔ)能力。
“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)結(jié)合慣性導(dǎo)航技術(shù)，可提升離線高精度地圖的制圖效率和精度；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)和激光雷達定位、視覺定位等融合，形成覆蓋多場景的安全定位。”百度智能駕駛事業(yè)群首席品牌官王翀說。
“自動駕駛意味著，聰明的車行駛在智慧的路。”中國工程院院士、國家衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任劉經(jīng)南表示，“對于‘聰明的車’來說，響應(yīng)速度要達到微、納秒級。一輛汽車如果以100千米的時速行進，1毫秒時間內(nèi)汽車已向前移動了近3厘米，就可能存在安全風(fēng)險。北斗目前已經(jīng)可以實現(xiàn)厘米級定位、納秒級授時，能夠滿足自動駕駛時空位置的控制需求。對于‘智慧的路’而言，基于北斗的高精地圖是行車環(huán)境信息的‘基底’，能反映出地圖目標在現(xiàn)實世界中的準確位置，還包含更豐富的道路交通信息，實現(xiàn)路徑規(guī)劃和導(dǎo)航。甚至在車輛傳感器失靈的情況下，高精地圖還能根據(jù)路況數(shù)據(jù)主動對車輛運行實現(xiàn)變道減速的控制。”
北斗系統(tǒng)對車載終端、路側(cè)設(shè)備、云端平臺的全面支持，讓自動駕駛車輛“耳聰目明”，更加智慧高效。“車配傳感器觀察到的環(huán)境變化可能是一個實時的變化，與高精地圖匹配后，將捕捉到的變化通過路邊車聯(lián)網(wǎng)通信節(jié)點及時上傳到‘云端’，驗證確認后，再將這些信息匯總于‘云’上，主動推送給需要的用戶，真正實現(xiàn)車、路、人之間的高度協(xié)同。”劉經(jīng)南說。
北斗系統(tǒng)提供的創(chuàng)新驅(qū)動力，讓自動駕駛這一新生事物跑出了“加速度”：百度旗下的自動駕駛出行服務(wù)平臺“蘿卜快跑”測試總里程超過6000萬公里，訂單量已超200萬；和芯星通自主研發(fā)基帶芯片，與微機電慣導(dǎo)的深度融合可優(yōu)化在樓群、隧道和高架橋等復(fù)雜環(huán)境下定位的連續(xù)性和可靠性……
“北斗與5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)融合發(fā)展，不僅打開了自動駕駛領(lǐng)域巨大的市場空間，也在智慧交通領(lǐng)域不斷拓展多樣化的應(yīng)用場景。”中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會會長于賢成說，目前北斗高精度智能駕駛系統(tǒng)已形成規(guī)模化應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢，基于高精度北斗的車道級導(dǎo)航功能已在8個城市成功試點，并逐步向全國普及。
坐標：浙江舟山 應(yīng)用：海洋漁業(yè)
“漁船出入都能服務(wù)保障”
浙江舟山市沈家門漁港，數(shù)千艘漁船排列整齊、桅檣林立。眼下，除釣具漁船、特許漁船可以正常外出生產(chǎn)，余下的1500多艘漁船在港伏休。
“以前出海遇到險情，那真是兩眼一抹黑。”58歲的船主楊岳靖，帶著記者走進駕駛艙，應(yīng)用了內(nèi)置北斗的天通船載衛(wèi)星電話、船載衛(wèi)星寬帶通信設(shè)備等裝置一應(yīng)俱全。指著船上橙黃色的北斗船舶示位儀，楊岳靖贊不絕口：“有了它，出海的漁船不僅能夠精準報位，信號丟失或者發(fā)生險情時還會發(fā)送報警信息。不光能定位，咱們在海上還能收聽天氣預(yù)報和預(yù)警通知。”借助北斗、天通的短信及電話功能和寬帶設(shè)備的應(yīng)用，現(xiàn)在可以將實時漁獲情況發(fā)送給漁商，漁運船便能迅速準確駛向捕魚船所在位置，第一時間拉到新鮮的漁獲。銷售節(jié)點前移，保證了鮮度，才能賣出好價錢。
硬件設(shè)備之外，基于位置信息高速運轉(zhuǎn)的漁船精密智控系統(tǒng)同樣大顯身手。
舟山市海洋與漁業(yè)局信息中心值班室內(nèi)，中心主任孫平華像往常一樣注視著大屏幕。屏幕上實時顯示著裝有北斗導(dǎo)航定位終端的各艘漁船信息?；趯ξ恢眯畔⒌姆治鲱A(yù)判，142.8海里外的一艘漁船與航路上的一艘商船有碰撞風(fēng)險，語音電話隨即撥出：大輪航線，注意安全。隨即收到漁船回復(fù)：“謝謝，我會注意觀察。”
孫平華介紹，舟山市運用電子圍欄劃定事故多發(fā)區(qū)，有漁船駛?cè)腚娮訃鷻趧澏▍^(qū)域，系統(tǒng)就會觸發(fā)預(yù)警信號。“漁船出入都能服務(wù)保障。到了休漁季，漁船有移動并超出一定速度后，系統(tǒng)平臺會對相應(yīng)船只發(fā)出預(yù)警。”
在舟山，除了服務(wù)管理，北斗還孕育出諸多產(chǎn)業(yè)。
嵊泗縣枸杞島的貽貝養(yǎng)殖基地，上萬畝的養(yǎng)殖水域用上了基于北斗研發(fā)上線的數(shù)字化養(yǎng)殖管理平臺。管理平臺研發(fā)者、浙江同博科技發(fā)展有限公司負責(zé)人孫海說，通過安裝定位設(shè)備，建立海上電子圍欄，因為水域劃分不明導(dǎo)致的貽貝養(yǎng)殖糾紛大大減少；北斗海洋檢測浮標可以提供實時精準的水溫、鹽度、溶解氧、pH值、濁度等參數(shù)，幫助養(yǎng)殖戶更好地了解水質(zhì)狀況和環(huán)境變化。
同博公司，是一家深耕北斗產(chǎn)業(yè)及海洋大數(shù)據(jù)服務(wù)領(lǐng)域的浙江省專精特新企業(yè)。公司研發(fā)的北斗船舶示位儀，已經(jīng)覆蓋了舟山當?shù)匕顺梢陨系臐O船。新近開發(fā)的帶有北斗定位裝置的救生衣，能夠在人員落水時，自動感知并不間斷報送位置信息。
從天通船載衛(wèi)星電話到北斗人員求救定位系統(tǒng)，再到北斗通信一體機、船載衛(wèi)星天線……在舟山，基于北斗系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)觸角正延伸到海洋漁業(yè)的方方面面，保護漁民生命和財產(chǎn)安全，實現(xiàn)海洋漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
坐標：廣東佛山 應(yīng)用：智慧能源
“構(gòu)建起巡檢的精準三維坐標系”
廣東佛山市獅山鎮(zhèn)三環(huán)西路，一架搭載可見光和紅外測溫儀的無人機，沿著既定的鐵塔航線，完成了對輸電設(shè)備多個關(guān)鍵零器件的拍照、測溫。
“這次規(guī)劃時間6分28秒，我們利用遙控器終端，通過賬號訪問北斗高精度定位主站系統(tǒng)，選擇自動飛行作業(yè)航線，就可以完成對這幾座基塔的精細化巡視。”南方電網(wǎng)廣東佛山供電局機巡作業(yè)班班長黃豐說，北斗厘米級的高精度定位，可以準確告知無人機位置。
“依托北斗系統(tǒng)，構(gòu)建起巡檢的精準三維坐標系，通過這個空間模型規(guī)劃航線、航點，無人機巡檢時，不會因為誤差撞上線路、變電站等。”技術(shù)人員曾懿輝在一旁解釋。
“絕緣子是否發(fā)熱、螺絲是否松動等，這些部位最容易發(fā)生故障，以前只能憑借肉眼和手持紅外測溫儀來判斷。”回想起10年前，黃豐和輸電班要靠人工攀爬完成對輸電線路的驗收、故障巡查，“當高度超過40米時，能感覺到鐵塔一直在搖晃，一座基塔巡下來，全身都濕透了。”現(xiàn)在用無人機巡檢，拍照傳至后臺，通過點云技術(shù)開展精準分析，生成的報告會及時反饋，提醒相關(guān)部門處理隱患。
通過無人機搭載激光雷達、紅外測溫儀、夜視攝像頭等，輸電線路的巡視工作大部分轉(zhuǎn)為機器作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年底，南方電網(wǎng)公司無人機自主巡檢里程累計超100萬公里，自主巡檢采集的照片超過8000萬張。
“我們從2018年開始建設(shè)由北斗基準站、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成的北斗地基增強系統(tǒng)，最終實現(xiàn)定位達到厘米級。”南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)電力科學(xué)研究院北斗技術(shù)負責(zé)人鄂盛龍說，這個過程中也遇到了不少難題，“比如受太陽活動周期影響，我們處于南方低緯度地區(qū)，電離層相對更活躍，定位效果受到影響。為此，我們先后走訪了武漢大學(xué)測繪學(xué)院和廣東省國土資源測繪院，一并與行內(nèi)設(shè)備及定位服務(wù)廠家進行了多次技術(shù)交流。”
“一開始，大家不習(xí)慣使用這個系統(tǒng)，后來隨著算法的提升、技術(shù)的更迭，越來越得心應(yīng)手。接下來，我們還將持續(xù)開展定位算法優(yōu)化和基準站加密等工作，不斷提升北斗定位可靠性。”鄂盛龍說。
目前，南方電網(wǎng)基于617座北斗定位基準站組成的高精度服務(wù)網(wǎng)，在無人機自主巡檢、輸電桿塔地災(zāi)監(jiān)測、現(xiàn)場搶修應(yīng)急通信等16個領(lǐng)域培育北斗應(yīng)用場景，累計推動12萬余套國產(chǎn)化北斗終端應(yīng)用，支撐輸電線路無人機自主巡檢、主干電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域北斗授時基本全覆蓋，提升應(yīng)急情況下信息傳輸和人員定位、車輛安全智能高效管理等能力，解決無公網(wǎng)或公網(wǎng)信號不穩(wěn)定區(qū)域的電力信息傳輸問題，全面支撐電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
坐標：四川綿陽 應(yīng)用：預(yù)警監(jiān)測
“有了天上‘星星’站崗，踏實多了”
“隱患點監(jiān)測到存在變形、位移風(fēng)險，請立即到現(xiàn)場巡查、核實。”窗外夜色漸濃，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測員廖德華的手機被預(yù)警短信點亮，他迅速出了門。
廖德華是四川綿陽市黃土鎮(zhèn)蓮花村村民，村子地處淺丘，常年被地質(zhì)災(zāi)害困擾。他2011年搬進村，屋子前不遠處的空曠平地在滑坡中塌陷了近8米，現(xiàn)在已變成斜坡。
為了保護鄉(xiāng)親們的安全，老廖擔任了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測員。“在培訓(xùn)中學(xué)習(xí)過防災(zāi)知識，監(jiān)測災(zāi)情時心里還是忐忑。”履職6年多，他的經(jīng)驗是多走多看，地面的情況必須一趟趟巡邏看個仔細。
2021年，當?shù)刈匀毁Y源部門為蓮花村進行了滑坡治理，一批應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地災(zāi)監(jiān)測設(shè)備進場。“滑坡主滑方向布置了兩個監(jiān)測站，借助北斗系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)，對地質(zhì)災(zāi)害表面的形變位移進行監(jiān)測。”行走在隱患區(qū)域，四川九洲北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)有限公司工程師辜旋介紹，雨量計、裂縫計等設(shè)備安置到位，這些前端傳感器能感知毫米級的微小變化，并與北斗系統(tǒng)相連，將數(shù)據(jù)傳輸至安全監(jiān)測預(yù)警平臺。
“有了天上‘星星’站崗，踏實多了。”這兩年老廖的監(jiān)測擔子輕了不少，只需關(guān)注預(yù)警短信，按指示及時巡查。工程師每月對監(jiān)測設(shè)備進行巡檢，及時校準，力求將數(shù)據(jù)誤差降到最小。
走進綿陽市自然資源和規(guī)劃局指揮大廳，四川省地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測預(yù)警平臺正在運行。三維+VR全景地圖上標注著密密麻麻的災(zāi)害隱患點，危害體傾角變化、降水量等數(shù)據(jù)實時傳回，在平臺接受分析，成為下達指令的依據(jù)。
2018年以來，綿陽市自然資源和規(guī)劃局引入北斗系統(tǒng)助力防災(zāi)減災(zāi)，已累計建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害群專結(jié)合監(jiān)測點1000余個。“我們可以直觀看到每個點位的實時環(huán)境信息，一旦相關(guān)數(shù)據(jù)達到閾值，平臺就會做出藍黃橙紅4個級別的預(yù)警。”綿陽市自然資源和規(guī)劃局地質(zhì)災(zāi)害防治科科長劉宏揚介紹。
預(yù)警發(fā)出后，基層監(jiān)測員會立即前往現(xiàn)場反饋情況，再由自然資源部門專業(yè)人員分析決定解除警報或處置災(zāi)情。翻閱平臺的處置記錄，記者看到，去年平武縣溪壩村滑坡隱患點出現(xiàn)裂縫，預(yù)警從藍到紅，裂縫周邊的地質(zhì)數(shù)據(jù)、走勢和現(xiàn)場圖片均在監(jiān)控中，滑坡發(fā)生前周圍住戶就已撤離。
“監(jiān)測精度大大提高，監(jiān)測人員無法到達的山頂、斷崖不再是死角，全天候監(jiān)測也成功實現(xiàn)。”劉宏揚說。
星斗織成安全網(wǎng)。橋梁的傾斜、應(yīng)變、震動以及過往車輛荷載；隧道的變形、結(jié)構(gòu)受力、地質(zhì)環(huán)境動態(tài)，借助北斗系統(tǒng)均能實現(xiàn)全面監(jiān)測。“在此基礎(chǔ)上，我們還將引入數(shù)字孿生、雷視融合等技術(shù)，對重點監(jiān)測區(qū)域進行虛擬建模，借助歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和算法模型實現(xiàn)分析預(yù)測，進一步提升災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測能力。”四川九洲北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)有限公司工程部部長鄧健說。
據(jù)統(tǒng)計，截至2022年6月，“北斗+安全智能監(jiān)測預(yù)警云平臺”已在20個省份的水利、應(yīng)急等領(lǐng)域布設(shè)監(jiān)測點8000多個。
（記者谷業(yè)凱、竇皓、劉軍國、姜曉丹、李凱旋，統(tǒng)稿：吳燕）
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