北斗导航增强卫星投入商业化运行 可实现厘米级定位

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据“中国航天科技集团”25日消息，同风云三号D星一同被发射入轨的全球首颗低轨导航增强卫星通过在轨测试，正式转入商业化运行阶段。

这颗致力于“高精度定位”的卫星被寄予“驱动导航增强产业链大变革”的厚望，在它的协助下，地面可以实现厘米级定位，未来卫星组网运行后能够为无人驾驶汽车等场合提供高精度导航保障。

这颗试验星是全球首颗低轨导航增强卫星，已从试验走向了试用。国内外有许多人从事低轨导航增强的研究，但还没有做工程验证的。

低轨导航增强卫星（模拟图）图自中国航天科技集团微信公号下同

动态厘米级定位来了

据《科技日报》消息，5月16日晚，“天音计划”星地一体高精度时空服务在上海发布。误差只有几个厘米的动态高精度定位服务，即将在全球推广。

“天音计划”为用户提供高精度、高可靠、实时无缝的高精度时空服务，是全球卫星导航领域的中国方案。它包括国家北斗地基增强系统“全国一张网”、星基增强系统、星地一体融合能力和千寻位置的全球站网系统。

报道中提到了16日晚的发布现场，一台自动割草机器人沿着两米见方的框架行走，会场大屏幕上，其卫星定位点组成了清晰的正方形轨迹。一段录像显示，汽车使用千寻定位，轨迹平滑、看不出误差；相比之下，传统导航定位轨迹摆动幅度达十几米。

千寻位置网络有限公司表示，其基于星地一体技术的FindCM定位服务，精度是2-5厘米，而行业最重视的“首次定位时间”被缩短到了5秒。

单一星基系统服务首次定位时间大于20分钟，只用于个别“不着急等”的行业。

千寻位置副总经理李戈杨说，之所以大大缩短首次定位时间，主要因为国内建设了2200个北斗地基增强站。这些站点配合卫星，为用户提供信号。除了无人区，这些站点遍布整个中国，使用户在任一省区都能快速获得精确的时空位置。

“在这么大范围建设地基增强站，实现动态厘米级定位，是前所未见的大手笔。”千寻位置CEO陈金培说，“我们预期，卫星导航技术将从GPS时代走进北斗时代。”

千寻位置网络有限公司于2015年8月由中国兵器工业集团和阿里巴巴集团共同发起成立。千寻位置基于北斗卫星系统（兼容GPS、GLONASS和Galileo）的基础定位数据，为用户提供精准定位服务。北斗卫星导航系统总设计师杨长风，中国兵器工业集团有限公司副总经理曾毅等参加了天音计划的发布仪式。

千寻位置还在全球建设和接入了120个海外地基增强站点。天音计划采用地球同步轨道卫星和互联网双路播发，将为全球包括沙漠、海洋、高空等无网络覆盖区域、网络覆盖断续的区域提供7×24小时高可用的动态厘米级定位服务，预计服务将在2021年覆盖全球。

可以预见，新一代定位服务，将成为自动驾驶和无人机等领域变革的基础。

　　高精度导航需求增强

“中国航天科技集团”微信公号报道称，随着无人驾驶、移动物联网等新兴产业的发展，用户对于高精度、全球覆盖的定位需求越来越强。以无人驾驶为例，有专家分析认为，未来想要实现真正的无人驾驶，汽车除了要安装激光雷达等传感器外，还必须要具备厘米级的绝对定位能力。

目前国际常用的增加导航精度的办法是地基增强体制或天基高轨卫星增强体制。

地基增强体制具有较高的定位精度，但缺点是：单个基站服务范围小，大面积覆盖投入成本巨大，更难以实现偏远地区、沙漠及海洋区域的覆盖。

天基高轨卫星增强体制利用部署在36000公里轨道上的卫星，可以用相对较小的成本，实现广域范围的覆盖。但缺点是：提升导航精度上困难很大，且存在收敛过程缓慢、链路损耗大、地面终端难以小型化等问题，难以满足当前用户对导航服务的要求。

在业界，大多数专家达成共识：星基增强系统将会是无人驾驶的唯一选择。因为只有星基增强系统才能快速实现极低成本的全球覆盖，且能够同时支持几十亿用户。

另辟蹊径，打造“高效费比”微纳卫星平台

鉴于两大体制各有缺陷，研究人员另辟蹊径，寻找一种“两全其美”的办法。

2016年，航天科技集团八院509所利用其在卫星领域长期的技术创新积累，启动了精致试验试用卫星的研制项目。按照规划，通过打造一个具备“高效费比”的精致微纳卫星平台，并把具有自主完整知识产权的算法和软硬件设计的载荷发射上天，将在全球范围内首次实现基于低轨卫星星座系统的导航增强技术体制。

2017年11月15日，这颗卫星被发射入轨，在轨试验验证结果表明，5分钟时间里可完成从开机冷启动到30厘米级的高精度定位。分析计算与仿真表明，在算法优化和星座部署后，可具备实时厘米级的高精度定位能力。

2017年11月15日，长征四号丙运载火箭点火升空李圣成摄

目前该卫星已转入在轨业务运行，这或许意味着，以相对较小的投资规模来实现与地基导航增强系统相当的导航性能，将在不久的将来成为现实。

在此基础上，卫星研制单位决定借力国企体制改革和军民融合等政策，系统性地开展低轨导航增强星座系统的建设和商业运营。

据卫星研制人员预测，低轨星基增强系统建成以后，可为地面用户提供厘米级的导航增强信号，将广泛应用于汽车无人驾驶、精准农业无人机、坝体变形、山体滑坡检测等领域，为国计民生作出新的更大的贡献。

通过这个项目的建设运营，卫星导航领域有望开辟一个新的空间，形成良性的产业生态链，有助于北斗导航系统在国内走进寻常百姓家，在国外落地开花。

　　工程院院士：中国卫星导航产业不必跟着“马斯克”星链计划跑

在目前国内低轨卫星星座建设越来越热的情况下，许多做通信互联网卫星的项目也提出做导航增强，进行导航通信一体化。

据21世纪经济报道消息，中国工程院院士、武汉大学教授刘经南对此表示，通导一体化是整个行业的发展趋势，是智能时代基础设施升级的必然要求。这样可以让低轨卫星和其他通信卫星、遥感卫星的信息相结合，从而实现相互赋能，达到基础设施能力的升级。

他提到自己和其他专家早几年就提出来了“PNTRC”概念，也就是定位、导航、授时、遥感、通信五位一体进行组网，打造出一个空间信息网络。

刘经南教授表示，

　　很多人光注意马斯克星链计划的优势巨大的移动“通信”功能，我认为未来这上千颗卫星肯定有导航功能，具备高精度、高可用、高可靠的巨大优势，既可以进行通信，也做用作厘米级定位增强、导航服务。这一方面可大大提升资源利用效率，充分发挥卫星能力，另一方面也可拓展更广阔的商业空间。

　　当然，我们也用不着跟着马斯克方案跑，还有更经济更高效的方案，要做出中国特色的新性能的低轨星群和高、中、低轨结合的星座体系。

　　总之，未来低轨卫星大规模组网发展，必然将会把卫星产业推动至新的阶段。未来低轨卫星大规模组网发展，必然将会把卫星产业推动至新的阶段。