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劉經南:衛(wèi)星導航與應用

在國家“863”的支持下,我們開展了一個廣域實時精密定位技術與示范系統(tǒng),現(xiàn)在已經通過驗收和初步的鑒定,通過在中國布一些監(jiān)測站來發(fā)出對GPS衛(wèi)星,包括北斗衛(wèi)星他們的三種誤差告訴用戶。

  3sNews訊 以“抱團 創(chuàng)新 機遇 夢想”為主題的2013中國地理信息產業(yè)大會9月15日在山東濰坊拉開帷幕。武漢大學原校長中國工程院院士劉經楠就北斗的進展、衛(wèi)星服務和產業(yè)發(fā)展作了報告。劉院士報告名稱是《衛(wèi)星導航與應用》。

  以下為劉院士的報告文字實錄:

  大家都知道12月27日北斗二代一期系統(tǒng)正式為亞太地區(qū)提供區(qū)域被動導航定位服務,當前的星座有5GEO+5IGSO+4EMO,到2020年星座將會發(fā)展到30個衛(wèi)星,這是全球的星座,5GEO+3IGSO五+27MEO。

  現(xiàn)在標準服務是優(yōu)于20納秒,測速的精度是0.2秒,短信服務是120字符。這種服務還不能滿足很多用戶的需求,一定要有高精度的服務,目前通過增強系統(tǒng),已經開始提供了,很多地方已經開始做實驗了,目前廣域增強實時動態(tài)定位精度到1~1.5M,可以管到車道機的使用,精密響度靜態(tài)定位精度是1~3CM,實時精密動態(tài)定位精度是2~5CM,這些高精度的服務需要非常精確的軌道,現(xiàn)在的北斗精密定軌徑可以優(yōu)于10CM,也需要非常穩(wěn)定的衛(wèi)星星鐘在10的負13微量級。這些優(yōu)勢已經向全球公開了,全球都在用了,在很多重要的會議上和搞衛(wèi)星導航的人都非常驚訝,畢竟中國從第一個北斗衛(wèi)星不會用的到現(xiàn)在就用五年達到了這樣的精度都非常驚訝。他們說北斗的信號質量與GPS質量是相當?shù)模@是荷蘭的科學員院院士在今年的太平洋定位會議上的一個評論。

  我們在這里向大家介紹一下北斗相對于GPS有什么優(yōu)勢?我們說它是全球星座和區(qū)域星座結合的星座,這是世界上唯一的,我們有區(qū)域星座和全球星座結合起來,既可以保證全國的精確度和可用性,還可以包括中國和及亞太地區(qū)的高精度和高可用性。

  另外北斗導航系統(tǒng)在亞太區(qū)域內基本導航系統(tǒng)和天基增強系統(tǒng)是一體化設計,不像其他的系統(tǒng)要另外發(fā)系統(tǒng)。

  我們有短消息功能,而且可以和互聯(lián)網互通。北斗系統(tǒng)有一個最明顯的特點就是三頻的,我們有三種頻率,大大地可以為用戶特點將來的實時性,這是我們的優(yōu)勢,整個系統(tǒng)都是這樣的。GPS到2030年才能夠實現(xiàn)這樣的狀態(tài),我們有十幾年的優(yōu)勢。GPS在我們中國的用戶超過1億,仍處于壟斷地位。

  目前已經開展了推廣,在吧談建立160個CORS站,泰國北斗應用等多個合作項目洽談。

  我們談一下高精準度的現(xiàn)狀和應用。在國家“863”的支持下,我們開展了一個廣域實時精密定位技術與示范系統(tǒng),現(xiàn)在已經通過驗收和初步的鑒定,通過在中國布一些監(jiān)測站來發(fā)出對GPS衛(wèi)星,包括北斗衛(wèi)星他們的三種誤差告訴用戶,一個是實時的衛(wèi)星軌道的誤差,一個是實時的精密衛(wèi)星的中差,再一個就是我們區(qū)域的電離層,這都是影響定位精確度的。一個是通過亞廣衛(wèi)星告訴用戶,一個是通過移動互聯(lián)網告訴用戶,使得雙頻接收機達到亞米(音)級的精度,這是我們的目標。

  利用的地面站,對GPS我們用了全球的實時站,還有一些重點區(qū)域的CORS站,對北斗我們自己建立了實驗網,構建一個監(jiān)測我們衛(wèi)星活動的,現(xiàn)在北斗的高精度的數(shù)據(jù)就靠這個網提供。

  未來我們中國都能夠實現(xiàn)全國高精度的定位,剛才提到的,所以建立一個北斗地基增強系統(tǒng),這是我們的初步設計,在湖北、湖南、廣東都加強一下,把CORS改成兼容的網絡。

  我們要建立這樣的網,剛才說發(fā)三種信號,我們看看精度是多少,對GPS,可以達到4~6CM,中差的是0.1~02的納秒,相當于光走了3CM。對北斗現(xiàn)在有五個衛(wèi)星是靜止衛(wèi)星,我們所有的地方看不到運動,精度要差一些,大概在2M左右,個別的達到3米實時的,這個區(qū)域的結果差不太多,我們全球站也不的不多。但是對北斗的其他兩個衛(wèi)星都是優(yōu)于10CM,幾個厘米的精度,我們地面站也不多,和星座積累的知識也不多,達到10個厘米的精度,對北斗來說是非常高的。

  對電離層的修整也進行了比較,認為也是滿足精度要求的,能夠對單頻優(yōu)伏能夠提供1.2M的精度。

  我們做了很多的實驗,利用北斗看看廣域增強系統(tǒng)在全國范圍內看看怎么樣,雙頻的精度RMS一般都在2~5厘米,單頻是高層在6厘米左右。

  我們也做了其他的實驗,用北斗可以達到作用的厘米機和分米機的水平,這個介紹就不詳細介紹了。總的來說就是印證了前面所說的,雙頻可以達到2-5厘米,單頻可以達到亞米級。為了進一步驗證我們在湖北布了這樣一個實驗網,有30個站,其中東部24個站就是CORS的距離,在湖北的另外6個站是,東部的站覆蓋了湖北一半的面積,平均是5、60公里。

  這個就是在全省進行米級導航的定位實驗,可以看出95%的水平下,RMS為0.6左右,誤差在1.4米以內,可以滿足車道級管理,是我們國家交通部門要推廣的車輛在道路上管理的主要。利用這個系統(tǒng)也進行了一些自駕考試的方式,在地上畫一個這樣的考試的圖,這個車輛的軌跡就以兩個厘米的精度,能夠監(jiān)控駕駛的正確性,壓了邊線就要重來,現(xiàn)在在很多地方都用這個方式。

  一米車道級的管理就可以在一米窄道無法區(qū)分的情況來做,這個是在武漢去年5月份的時候跑的,那個黃色的是GPS,紅色的是北斗米級導航,GPS就可以看出還有一些不規(guī)整的地方,北斗在米級道路上,能夠完全沿著這個邊線跑,在車道上跑。當然還有很多其他的應用,我就不詳細講了,這是這里主要介紹的一些目前可以達到的精度水平。

  北斗位置服務的發(fā)展機遇,位置服務是當前云計算、移動互聯(lián)網、物聯(lián)網、光電子制造主要的載體,不僅是我們剛才提到的很多行業(yè),而且正在深入到公眾的生活,國家智能手機已經有4億部,智能手機所有都安裝了位置服務的東西,所以將來費用極大的發(fā)展,安裝了導航定位的芯片,北斗主要的標準都是高通的公司做出來了,所以我們北斗要擠進去,如果不進去的話,將來用北斗在智能手機上都還是要向高通提供我們的比準使用費用我們要把北斗放到手機上去,這是我們的發(fā)展機遇,還有很多其他的發(fā)展機遇,智能終端設備,平板電腦、車輛都是給我們北斗導航帶來的機遇。另外一個就是現(xiàn)在德威治服務和移動互聯(lián)網、社交網三個結合起來,變成新的服務業(yè)態(tài),叫Solomo,也給我們帶來了新的機遇,我們發(fā)改委、工信部都提供了大量的機遇,這都是我們很好的機會,由于時間的關系我就講這些,謝謝大家。

  (此為報告人現(xiàn)場發(fā)言速記記錄,未經報告人本人審核。)

 

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