对话徐颖：北斗本身就是一个最大的黑科技

来源：腾讯科技   2020-09-30 18:44   

9月25日，CMIC2020全球移动互联网大会北京站，腾讯新闻科技频道与中国科学院空天信息创新研究院导航部的副主任、研究员、博士生导师徐颖，围绕导航系统的技术基础、北斗系统的研发与应用、北斗系统的定位精度等话题进行了深入的交流：
  • 北斗作为中国航天一个巨复杂的工程之一，怎么解决无数的关键技术问题，怎么做到合理的系统设计，在各个行业中做深度的融合和推广，这件事情本身就是一个巨大的黑科技。
  • 北斗三号系统的建成，意味着中国的北斗变成了世界的北斗，北斗系统会迎来应用和推广的高峰。北斗地基增强系统是一套可以使北斗定位精度达到厘米级的系统。
  • 北斗一定是商业化的运营模式，希望北斗能经得住市场的检验，真正得到用户的认可。

 

图源丨通信信息报


问：为什么说PNT体系是基础中的基础？它对整体社会的支撑体现在哪些方面？

 

徐颖：PNT体系是导航当中一个术语，事实上北斗系统就是PNT服务的一个提供商。北斗系统是一种时空信息的服务商，它提供的是最基础的时间和空间的信息，PNT在这个基础上加上了一维，也就是导航定位授时体系。衡量导航系统的一个重要的点是PNT能力。时空信息网络就是北斗现在在做的服务，它是互联网、物联网的基础、车联网的基础，是未来智能网络最基础最核心的部分，如果没有一个非常标准的时空基础，我们无从谈起构造空间信息网络。

 

01


北斗本身就是一个巨大的黑科技

 

问：最近有一个狂人马斯克，他提出来要把上万颗卫星送入地球轨道，对于他这个“星链”计划，您是怎么看的？

 

徐颖：“星链”计划就是马斯克的重型（火箭）太空旅行计划当中大家非常感兴趣的新topic，是由上万个低轨卫星构成的低轨通信技术的计划。低轨卫星一定是未来航天领域的兵家必争之地，因为它距离地球更近，到达地面的功率更高，装摄像机会看得更清楚，不管是对于太空安全还是未来太空资源利用来说，这都是一个非常关键的点。马斯克做了“星链”计划之后，国内也有很多星座在规划之中。低轨频率和低轨轨道都是不可或缺的资源，怎么更好的利用低轨空间、怎样从国家的角度出发更好的控制这些资源，是未来几年航空航天发展的重要方向。

 


问：北斗有哪些黑科技？未来北斗有没有可能成为世界的北斗？

 

徐颖：北斗现在已经是世界的北斗了。北斗系统的建设分为三个阶段，第二个阶段在2012年左右，叫做北斗区域系统，现在手机中使用的北斗基本上都是第二阶段。今年是北斗的收官之年，北斗三号系统正式建成投入运行，它能实现全球覆盖，北斗三号系统的建成，意味着中国的北斗变成了世界的北斗。

 

北斗本身就是一个最大的黑科技，北斗作为中国航天一个巨复杂的工程之一，怎么解决无数的关键技术问题，怎么做到合理的系统设计，在各个行业中做深度的融合和推广，这件事情本身就是一个巨大的黑科技。

 

02


与北斗一代、二代相比，北斗三代最大的差别是精度明显提高

 

问：北斗三代和北斗一代、二代有什么技术上的差别，北斗三代会在之前的基础上催生哪些新的应用？

 

徐颖：北斗三代与之前最大的差别就是精度明显提高。有了北斗三号之后，可以把导航的精度提供到1米的量级。比如说自动驾驶中，精度到了米级之后，理论上就可以分清车道，分清楚立交桥的上面和下面，分清楚主路和辅路，这对未来的城市大脑都能起到辅助性的作用。

 


问：北斗系统发展过程中有哪些印象深刻、比较惊心动魄的事情？未来如何突破技术封锁掌握核心关键技术、掌控发展主动权？

 

徐颖：可能谈不上惊心动魄，其实科研和工程建设更多的是发现问题、解决问题的过程。突破封锁这件事情，更多的是整个北斗团队突破封锁，北斗团队是一个特别大的团队。中华民族是特别勤劳和智慧的民族，只要大家有这样的想法和努力，想要去突破一个技术的时候，真的是能够在比较短的时间当中取得这样的技术突破的。比如说北斗当中的新原子钟技术就是一个非常典型的核心应用技术。

 

问：怎么样才可以加入这个团队？

 

徐颖：特别欢迎学生朋友从事科研工作。北斗涉及到非常多的专业，比如结构、卫星、信号处理、计算机、通信、电磁波等，如果你对北斗感兴趣的话，可以关注一下导师的研究方向和科研项目是不是跟我们相关，如果来报考我们的研究生，我们也特别欢迎。

 

03


当我们用手机导航的时候要感谢爱因斯坦？

 

问：刚才聊到了应用，之前了解到北斗系统已经应用于交通运输、公共安全、农林渔业、水文监测等领域，也已经和互联网、大数据、人工智能等新技术融合了。想问一下，在之后我们的商业化落地方面有哪些重要的应用方向？

 

徐颖：您刚才说的这些各种各样的应用方向都属于商业化的落地。北斗系统是一个大国重器，是国家构建的基础设施，但是国家主要构建的是卫星、地面站这样的基础平台，北斗的应用，也就是通常说的终端部分一直是商业化应用的。其实从终端角度来讲北斗是商业化的运营，并不会强制推广，我们更多的还是希望能够把它做的特别好用，让大家爱用它，希望它经得住市场的检验，真正得到用户的认可。

 

问：据说北斗和GPS导航卫星上搭载了精密的原子钟，有人称“当我们用手机导航的时候要感谢爱因斯坦”，可不可以给我们做一下科普。

 

徐颖：相对论（相对论效应导致了）卫星导航中一种误差的产生。卫星导航核心的部件是星载原子钟。北斗上的高精度氢原子钟精度确实非常高，如果不考虑相对论效应的话，会发现天上的时间和地上的时间对不上。实际上考虑到相对论效应，我们对它进行了校正。其实物理学是一切学科的基础，在任何学科发展过程中我们都要感谢物理学家和数学家给我们带来的最基础的科学基石。

 


问：马斯克发射了上万颗卫星，会不会对宇宙产生什么影响？会不会造成对星际生态的破坏？

 

徐颖：大家关心的话题非常有远见。如果“星链”计划的几万颗卫星把所有资源都占掉了，对其他国家来说就是太空资源的掠夺。随着卫星发射越来越多，太空垃圾、太空碎片，怎么防止卫星之间的碰撞，确实是需要关注的问题，这个问题的解决一定需要各个国家、各个有太空计划的公司、第三方一起来形成规则和协议，约束在太空中盲目扩张的行为，才能真正保护星际生态。

 

问：这个协议或者说规则您觉得有可能会由什么样的方式制定呢？

 

徐颖：北斗在建设过程中就有这种协调的问题，因为导航的频段是有限的，但是GPS已经提前做了频段，北斗会跟GPS去协调它的频段和轨位等。未来一定会有一个协议存在的，可能是一种公约的形式，大家到底怎么才能够合理的按步骤的去开发太空。

 

问：我国的导航定位产业现在发展的整体情况怎么样？

 

徐颖：我国现在的导航产业会迎来一个发展的小高峰。北斗系统是从2012年北斗二号系统建成之后就开始进入了建设和应用并举的阶段，今年扩展到了全球系统。之前苹果手机里面不含北斗系统，我们也可以从另外一个角度来理解，北斗二号服务中国和亚太地区，苹果手机就没考虑这个问题，北斗三号系统全球覆盖之后，苹果手机一定会置入北斗系统。北斗系统应用的生态一定往更广、更宽、更深入的方向发展。所以北斗系统是朝阳产业，现在迎来了北斗应用和推广的高峰。

 

问：我国北斗系统现在的技术水平在国际上是处于什么样的地位？

 

徐颖：这没什么可谦虚的，在国际上处于领先地位。

 

04


北斗与GPS系统的精确度差距

 

问：北斗导航真的能达到毫米级的定位精度吗？

 

徐颖：这个是可以的，但要结合导航测量的条件来看。毫米级的精度一般是指北斗用于大地测量当中，在短机性的条件下对一个静止的物体做较长时间的观测。

 


问：北斗有55颗卫星，GPS是24颗卫星，数量为什么会不同？达到毫米级定位精度和卫星的数量是有关系的吗？

 

徐颖：北斗三号是30颗卫星覆盖全球，它和GPS系统24颗卫星不一样，主要是因为星座构形不太一样，GPS系统24颗卫星是中轨道的MEO卫星围绕全球。北斗系统之所以加了GEO和IGSO，一方面为了提高在中国区域和亚洲区域的定位精度和可见性的构形，另一方面，GEO承担了北斗非常重要的使命即通信功能。这是北斗系统比较特殊的设计，全世界只有北斗是这样的混合系统。一般我们认为卫星数目多相对来讲精度会变好，因为卫星更多可以有更好的一致性的检验、排除有故障的通道、选择构形更好的卫星。