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北京卫星导航中心总工程师周建华作报告

2014-09-27 16:46:12

摘要:   周建华:尊敬的各位来宾,下午好!我的报告题目是强化优势,推动北斗产业与应用。我主要讲三个方面的问题。  第一,北斗的认识,我们面临的形势和挑战。北斗这个系统经过二十年的努力,应该说取得了很大的成

  周建华:尊敬的各位来宾,下午好!我的报告题目是“强化优势,推动北斗产业与应用”。我主要讲三个方面的问题。

  第一,北斗的认识,我们面临的形势和挑战。北斗这个系统经过二十年的努力,应该说取得了很大的成就,在2011年底开通试行以来,从设备制造到产业应用,应该说得到了很大的发展,目前发展到今天这个规模,实际上也是我们做北斗系统的建设者,也没有想到今天能够取得这么大的效果。但是面对成绩的时候,我们也一直在思考,我们北斗目前作为世界上第四大运营商之一,我们所提供的系统,它在国际上究竟处于什么样的地位?有怎样的和竞争力?我们成绩今天上午大家也可以看到,展会规模在逐年增大,在这个形势下,我们开始清醒的认识到北斗还有很多问题需要我们面对的。我们可能面对的问题很多,我今天想要谈的是我们作为一个北斗建设者和服务提供者,应该怎么看待这件事。

  我们知道国家工业基础和产业化水平,发展到今天,应该说和世界上先进国家相比,还是有一定差距的。它体现在卫星制造水平,我们用户的终端设备和工业化程度,以及整个卫星的应用,大家知道我们还是和国际相比有一定差距。我们北斗系统提供的能力,应该说经过二十年的努力,现在我们已经能够连续提供我们国家,在我们区域以及周边地区,提供连续的导航定位服务。在我们提供的精度、稳定性和可靠性上,和国际上先进导航系统相比,可能我们在精度上差异性不是很大,但是我们提供的信号连续性和可靠性和系统稳定性相比,还是有一定差距的。我们在中国要把系统运行好,当然我们面临的形势也非常困难,因为我们国家地处电磁各种扰动比较剧烈的地区,我们工业基础相比,相对来说还是差,比如我们做芯片的工艺生产线,也和世界上最先进的线有相当的差距,我们的卫星和地面设备经常出现很多的故障,而且我们国家做北斗运行,我们是在一个虚的范围内,来操作全球运转的系统,所以我们对它的监测条件,外部允许的条件,就明显存在着不足。像GPS这样的精度和地面监测站,可以做到对任何一个卫星,至少有两个站进行跟踪,而我们北斗会有很多卫星长达十几个小时之内,处于看不到的地方,这样对于我们高精度服务和连续稳定运行都存在一定挑战。我们系统从试运行到现在,我们操作地面系统,地面设备,虽然我们的系统服务没有终端,但是系统设备故障经常发生,可以有数百次故障,我们空间站卫星运行过程当中也会出现一些故障,正是我们在这样的条件下,应该说我们提供的空间信号精度还是达到了跟GPS,基本上相当的水平。GPS和我们北斗相比,我们在空间信号精度上和国际上基本上一个差别,但是我们北斗系统里面因为有差分的原因,在差分条件下,可能会比GPS更好,我们想看到的优势是什么呢?因为我们系统是在GPS发展了三十年以后起步的,所以我们从设计角度来说,我们一开始服务就是把差分和北斗短信服务和基本的导航服务,在一体实现,这个就使我们能够提供一个远远好于GPS的空间服务性能。目前我们也经常了解到,我们的产业可能面临的国际竞争形势也很激烈,我们企业,我们项目的ICT文件也在逐步开放,到目前为止,我们在很长时间内都没有开放这个文件,认为我们的企业和产业还需要准备时间,今后我们将逐步开放ICT文件,国家在这方面也推出了一些政策,这个对于我们产业发展来说都是不得不做的事情,但是从我们做技术的人来看,从我们做产品制造的角度来看,这个都是一时之计。作为我们北斗建设者和运营服务商提供者,如果希望我们北斗能够走向世界,能够在产业竞争当中得到更多优势,北斗应该要提供更好的性能和功能更强大的服务。所以这个就是我今天想讲的,我们北斗在刚才所说的,我们已经实现了我们原来的建设目标之下,为了推进产业,我们所希望能够做的事情。

  我们最能够看到的事情,一个是我们的北斗在一开始的时候,就有一个短信的定位的能力,我们叫做RD服务,这个服务是我们有优势的服务,这个服务应该是得到增强和推进的。第二,我们现在所提供的GPS的ROS定位性能,也要进一步改进。这两方面都列进了我们统筹的国家相关规划当中,也都在做这些工作,也是在国家863项目支持下,相关工作方面的改进努力,我们也做了一些基础研究和试验,后续我们也希望引导用户完善我们的系统,使我们的北斗,在我们地区得到非常强的发挥和推进产业应用。所以我想围绕这两方面,向所有北斗的开发者谈一下我们现在所做的工作和我们一些构想和建议。

  一、我们北斗的广域分米级增强,国家在2000年以后,实际上从98年以后就开始做增强系统研究,最早是在北斗一号建立北斗GPS增强系统,当时叫做中国卫星导航增强系统一期工程,在国家863项目支持下,也做了广域实时定位系统的攻关,这个系统是做的GPS的服务,对北斗目前示范范围也正在进行当中,它可以提供服务范围在全国范围内,能够提供1米左右的定位精度和双频的定位。北斗系统在系统的建设方案当中,它直接能够有这样的增强服务,它的指标要求是10米,目前经过不断现代化以后,它的性能上为了更好的强化北斗,性能上的提高,可能就是势在必行的一项工作。我们设想在下一步,在现在的试验基本上已经完成了基础试验,在我们现代服务当中,希望通过一到两年的努力,能够使我们北斗用户,直接能够得到分米级的增强服务。我们的办法是什么呢?首先我们要进一步改进我们现在能够提供的空间信号精度,我们希望能够在轨道当中,能够提供厘米级轨道卫星综差的参数,这个工作就要改进我们北斗现有运行处理的模式。再有用户端,得到参数以后,我们会在我们现在的发挥的导航电流当中,用户能够获取的参数当中,来参加卫星轨道的发波参数,同时增发一些区域相对的扭矩改正数。这些参数的增发,可以通过叠加谐影,增加服务的方式进行。我们直接收北斗卫星导航系统的时候,它不需要再去收其他播发的参数,而是直接能够获取高精度性能,从导航电子当中获取。这样的参数如果系统能够用的话,将来我们的补充协议文件当中会说明这些参数数据怎么获取。我们通常大家所说的基本导航和我们现在系统正在提供服务的增强系统,和目前我刚才说的通过进一步改进我们的轨道和增发参数,增加协议以后,能够得到一个类别,从这里面看以后,通过我们这种方式以后,我们的性能将会得到大幅度的提升,这里面的数据是基于我们的导航尾局的用户,他可以得到米级的性能。我们统计下来的结果,现在我们的水平能够提高到1—2米。在此基础上,还有一些更高精度的用户,我们会在参数当中,根据区域增发一些相对高精度的相位参数改进数,来修正现有的观测值,进一步消除理论误差。可以使得利用相位观测用户,能够很快速的搜见。两到三年内就可以达到这个效果,当然用户利用现在的技术也可以消除公共系统差。这样的改进效果,我们可以看到,它可以在我们的区域内,综合使用以后,能够在一千公里效果更好,大概在500—1000公里范围之内都能实现我们希望得到的目标,都能达到比较稳定高精度的效果。

  通过这样的操作,我们的增发改正数,我们现在是18秒的增发改正数,如果能够在30秒获得有效的改正数的话,再加上用相位综合使用,可以通过这个路径实现将来北斗用户直接获取米级。通过我们现有的协议当中,不改变我们原来产品的定义,原来的参数可以直接使用,通过新的协议获得很好的效果,按照我们的性能来发挥它的效果,目前试验工作已经完成,下一步我们会发一些试发的信号,如果我们的终端厂家,具备接受这些条件的时候,可以参与相关事情的推广,并且终端同样条件下,终端制造的成本没有任何增加。

  那么怎么来强化北斗现有的短信服务,北斗短信业务,是我们中国北斗所独有的,这个特点已经得到全世界包括卫星导航用户和其他运营商的认可,认为我们中国在这方面走在了世界的前列,但是目前为止,像RDSS用户,在我们国家目前没有突破20万,它的问题主要原因是,你的容量有限,无法满足它的规模化,产业化推广的需要,军用和民用没有有效的分离,它是受服务商推广的壁垒和限制,而且目前来看,还没有很好的分离,到境外使用,仍然受到安全体制方面的限制,而且用户终端制造成本还很高,虽然我们从原来最早5万的成本,到市场上降到5000甚至还便宜的成本,但是在手机大市场竞争,它的终端小型化,低功耗很难实现,使得它的成本很高,成为了产业化推广的瓶颈。

  我们应该看到我们也是做了很多需求调研,应该说这种系统,对它的需求来说,应该还是有广泛需求的,也就是说,到2020年的时候,我们会认为有上千万的用户,希望能够用这样的系统,甚至有的设备制造商,如果你的体制支持我的话,我发展上亿的用户也是可能的。但是取决于系统能有什么支持,所以我们希望能够大力推广和拓展RD的能力和系统服务。我们的思路是这样的,设计一套新的传输体系,建立一套新的RDSS接收处置分发中心,建立一些大众公用的社会化服务平台,就是让这个终端很好用。那我们来做的时候,我们希望对北斗的现有系统,我现在有的容量,对我所有的信号影响,我来实现目标,使我新的体制能够进行应用,能够对现有系统增加十倍以上,能够达到这样的每小时两千万次以上的服务能力,它的现有终端价值能够大幅度缩小,降低它的十倍以上的价格。它的功能还是要能够实现通信定位,原来那些功能都要具备,它的服务区能够涵盖五颗卫星的出入服务区。我们将来这个短信业务,会使得普通用户,你的功率能够控制在一兆瓦时,因为我们希望服务于三千万或者更大的用户,我想我们的思路和我们下面要做的事情,因为时间关系,不能展开讲,我们会在信号体制上,在原来计划体制下,我们会有一些新的体制,对用户按照新的标准,来进行布设。重点考虑是,将来我们会增加一些编码,特别是我们将来定位通讯,你的用户发送速率会进行差异化设置,速率的发射功率是可调的,如果你的手机通讯量不是很大,你可以进行低速发送。第二,进一步简化信号模式,优化通信能力。这样的终端小型化、低成本的标准,用户终端考虑对接口进行封装使用,也会根据新的体制,采用一些成熟芯片来做套片,天线就能达到我们手机通常信号的模式。这样的话,所有体制和协议当中,都是可以和现有系统进行很好的分离,这样的系统,也可以方便的便于推广我们的外部使用,可以构建相关的海外中心。我想我们北斗在地区内,我们要把性能做得比GPS更有优势,我们的特色短信业务,能够更好的发扬光大,使得在中国,北斗在全球服务上没有达到全球的能力,但是要在我们中国,我们自己周边的地区,提供比其他GPS服务提供更好更优质的服务,这样使得我们产业在全球卫星导航产业当中占据先机,另外也可以取得一定的优势。当然在我们系统应用过程当中,也听到很多厂家很好的设计思想,在这个过程中,我们也可以进一步跟所有的用户,终端厂家能够更好的交流一些标准和技术方面的想法,能够使得北斗特色优势服务,在这些地方得以实现,得到更好的发扬和使用。谢谢大家!

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