北斗系统与5G技术的融合,显著提升了定位精度与服务稳定性,推动了位置服务的普及化与标准化进程。这一融合现象在临沂高新区的中瑞5G生产线得到了生动体现。
北斗卫星导航系统的独创之处在于其高精度定位能力,现已逐步在各行业推广,催生出以时空智能为核心的新兴业态。5月17日,长征三号乙运载火箭成功发射的北斗系统第五十六颗导航卫星,标志着北斗三号全球卫星导航系统迈入新阶段,为构建下一代国家综合定位导航授时体系铺平道路。
“精准时空”概念深刻影响着数字经济的繁荣发展。制造强国战略的推进,促使智慧制造成为关键任务。制造工业的革新,依赖于先进的通信技术、实时计算、高精度时空信息以及智能控制。高精度时空基准与万物互联的透明化时代已然来临,感知与网络无处不在。
高精度时空基准赋能智慧制造与工业革命,涵盖工厂、车间、装备、产品的全生命周期。智慧制造需融合精准时空、全面感知、低延迟高可靠通信与深度智能处理。自上世纪70年代起,工业互联网已成为5G的核心应用之一,是新基建的核心信息基础设施。预计到2023年底,工业互联网产值将达到万亿规模。
高精度时空信息对于工业互联网信息安全至关重要。借助工业互联网,工业大数据得以发展,相较于传统大数据,其特征在于可见性和价值性。时空信息作为工业大数据的源头,能解决连续性、准确性、关联性、逻辑性、可视性等问题。时空信息亦是挖掘工业大数据的关键基础,90%以上的工业大数据以时空基准作为数据管理组件。
然而,空间数据精度不足导致数据挖掘不确定性。融合精准时空信息,能有效解决工业大数据中的关键问题,提升工业大数据价值。时空关联多维数据挖掘有助于解决低价值性问题,增强重大生产安全保障能力。
中国作为全球第一大工业生产国,生产安全保障从传统的被动响应转向精准全时空主动防御。发达国家高度重视生产安全保障,全程安全保障是制造业和生产领域面临的挑战。高精度时空信息实现无缝高安全通信、高精度目标感知、智能风险评估与快速可靠处置与救援。
通信与导航的结合面临着三个挑战:复杂地面环境下的精确测量与定位、可靠鲁棒定位难题、多样应用服务需求的智能服务保障能力。通过国家重大项目与产业发展计划的支持,研究团队成功研发设备并应用,实现从单个无线网络高精度到天地一体智能定位导航的技术突破。
在5G时代,定位性能从米级提升至分米级、厘米级,推动中国无线通信网络技术迈向世界领先地位。研究团队创新性地提出“隐嵌信噪”相位定位方法、无线虚拟网格差分定位理论方法,并攻克了多网多源随遇接入和在线同步难题。通过通信网络设备增强卫星定位差分增强与可重构技术,定位精度达到国际领先水平。
通过研究,通信网络赋能高精度定位感知服务,北斗与5G高效融合解决了卫星信号遮挡的定位难题。5G定位性能通过技术突破接近卫星定位性能,信号覆盖全面,解决卫星信号盲区定位问题。北斗与5G融合进一步提升了位置服务的精度与可靠性。
在此基础上,研究团队率先提出5G高精度定位国际标准,为抢占5G定位制高点发挥关键作用。展望未来,市场需求将转向时空信息采集与服务,重塑经济形态,成为数字经济的重要组成部分。
北斗卫星导航系统与移动互联网的融合,不仅改变了产业链、用户类型和应用场景,还扩大了国家综合定位导航授时体系与时空服务产业的范畴,显著重塑了产业生态。
生态和谐、人与自然互联,以及对生物目标的精准定位,成为社会发展的基石。无人化、智能化与高安全性是未来制造业的趋势。保障制造业产业化的健康发展,需要标准、基准与法规的支持。
三十年前,北斗一号首星成功发射,如今,北斗系统惠及全球。科研工作者应传承“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神,将“北斗和5G”打造为驱动经济社会发展的时空基石,成为服务民生福祉、助力美好生活的科技力量。
(作者为国际欧亚科学院院士、灾备技术国家工程实验室主任、北京邮电大学教授)