近日，國內(nèi)導(dǎo)航企業(yè)合眾思壯近日宣布，首個國產(chǎn)星基增強服務(wù)系統(tǒng)“中國精度”正式提供服務(wù)，并面向全球同步發(fā)布，借助“中國精度”。這意味著，中國北斗用戶在無需架設(shè)基站的情況下，可以在全球任一地點享受厘米級的高精度增強服務(wù)。
合眾思壯介紹說，“中國精度”是中國首家覆蓋全球運營的星基增強服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2013年底提出建設(shè)，具有全部自主知識產(chǎn)權(quán)和全部控制權(quán)，不僅打破國際企業(yè)的技術(shù)壟斷和封鎖，保障國家地理空間信息的安全性和自主權(quán)，還彌補了我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的技術(shù)空白。
和之前北斗高精度手機面世的消息時所引發(fā)的大量關(guān)注一樣，“中國精度”也背負著滿滿的驕傲、自豪和強國夢，然而，厘米級的定位是如何實現(xiàn)的?它的現(xiàn)實意義又有哪些呢?
為什么我們興奮于“厘米定位”?
想回答這個問題，需要先對“中國精度”所基于的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理做個簡單介紹，而提到北斗，自然也就少不了拿導(dǎo)航和定位技術(shù)的先驅(qū)GPS做比照。
先來說說GPS的定位原理，GPS系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是空間星座(21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆備用衛(wèi)星)、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及終端設(shè)備(GPS接收器)——24顆衛(wèi)星均勻分布在 6 個軌道平面上，然后通過將軌道面設(shè)定成特定角度，保證了全球任何地點、時間和接收器都能夠接收到4顆衛(wèi)星的信號。
值得一提的是，GPS誕生之初即被設(shè)計成單向傳輸?shù)亩ㄎ幌到y(tǒng)，即終端只接受而不對外發(fā)送信號，而這就牽扯到了一個問題，因為衛(wèi)星只會播報自己的位置，而 GPS又只能接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，那么用戶位置是如何在過程中被確定的?這時候就需要利用終端設(shè)備從從GPS衛(wèi)星收到信號并利用傳來的信息，去計算出用戶的三維 位置及時間。而計算工作的主要仰仗，就是GPS芯片與原子鐘。
GPS芯片的核心作用是讀懂衛(wèi)星發(fā)來的信息并進行相關(guān)運算，而原子鐘則是為了保證時間的精度。
因為衛(wèi)星播報自己位置時，會附上信息發(fā)出的時間，終端設(shè)備在接收到信息后，再用當前時間減去發(fā)送時間后再乘以光速，最終得出終端與衛(wèi)星的距離。而即便是再微小的誤差，因為需要乘以光速，最終的結(jié)果亦都會差之千里，因此，原子鐘在定位系統(tǒng)就顯得極其重要。
而北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS大致上相似，其是由分別對應(yīng)GPS三大組成部分的空間段、地面段和用戶段三部分組成。其中，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的空間段(計劃)由35 顆衛(wèi)星組成，其中包括 5 顆靜止軌道衛(wèi)星、27 顆中地球軌道衛(wèi)星和3 顆傾斜同步軌道衛(wèi)星，而之所以北斗比GPS多出了11顆衛(wèi)星，則是出于衛(wèi)星分布方式不同、工程周期以及滿足其“有源接收”功能等因素所致。
這里需要明確的是，第一代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理屬于有源定位，可靠性較差，而現(xiàn)在的第二代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已采用了類GPS的無源定位技術(shù)。
而因為有著衛(wèi)星數(shù)量上的優(yōu)勢，加上“有源接收”和“短報文傳訊”等GPS所不具備的功能，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在定位信號、精度以及易用性上都有一定的優(yōu)勢，這也是其能夠快速追趕GPS的主因。
而解釋完了導(dǎo)航技術(shù)的原理，也就不難理解，厘米級定位其實就是定位精度上取得突破的體現(xiàn)，而定位精度越高，其所能適用于的領(lǐng)域也就越廣，實際價值也就越大。
厘米級定位是怎么實現(xiàn)的?
從技術(shù)上看，北斗系統(tǒng)之所以能實現(xiàn)從米級到厘米級的進步，“地基增強網(wǎng)”這一系統(tǒng)起到了關(guān)鍵作用。
所謂“地基增強網(wǎng)”系統(tǒng)，是一套兼容北斗、GPS、GLONASS等導(dǎo)航定位系統(tǒng)的綜合性服務(wù)系統(tǒng)，由一系列地面衛(wèi)星基準站組成，通過接收和處理移動通信、數(shù)字廣播、衛(wèi)星等播發(fā)手段及相應(yīng)接收終端來提高定位精度。
而很多人可能無法理解厘米級定位是個什么概念?舉個例子來說，當我們在看好萊塢大片時，看到那種飛機投射炮彈精準射進大樓中的某個房間里，甚至是工廠里的一個煙囪孔中，所依靠的就是厘米級甚至是更精準的定位技術(shù)所實現(xiàn)的。
而除了戰(zhàn)爭和國防領(lǐng)域之外，包括精細農(nóng)業(yè)、災(zāi)害監(jiān)測、土地水利、智能電網(wǎng)、移動通信等方面，厘米級定位技術(shù)也大有可為，比如智慧城市中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——交 通，在有了厘米級技術(shù)之后，就能在地圖上完全顯示實際行走路線，對重點運營車輛、工程車輛、大貨車、校車等進行精確監(jiān)控，對非法超車等行為進行實時智能化 監(jiān)管等等。
再比如，將定位技術(shù)和信息與氣象、環(huán)保、城建等互聯(lián)起來之后，當某地的建筑物發(fā)生沉降或變形，北斗系統(tǒng)也能快速偵測到傳感器的偏移和變化，從而自動報警，類似的方案還可以應(yīng)用于醫(yī)療急救等領(lǐng)域。
有了厘米級定位還不夠，北斗挑戰(zhàn)GPS還道阻且長
然而，雖然北斗在實現(xiàn)了厘米級定位之后，于精度上與GPS已經(jīng)差距不大，但這并不意味著前者就有了挑戰(zhàn)后者的資本。首先，上文提到厘米級定位的主要實現(xiàn) 方式是依靠“地基增強網(wǎng)”來實現(xiàn)的，但是地面基準站的選址和建設(shè)是有限制的，不可能多快，也不可能多普遍的覆蓋，而這么一來，北斗系統(tǒng)的精度相比GPS來 說，實際中優(yōu)勢體現(xiàn)的也就有限了。
而且，北斗系統(tǒng)的起步時間太晚，目前市占率只在1%左右，即便有著雙向通信的獨有技術(shù)優(yōu)勢以及較好的 性價比，但想要彎道超車卻很難，因為技術(shù)上的落后是難以逾越的，比如上文提到的GPS芯片，早前就有統(tǒng)計指出中國衛(wèi)星導(dǎo)航芯片市場高達95%的已被美國 GPS芯片占領(lǐng)，而國內(nèi)大部分企業(yè)不具備研發(fā)此類多模導(dǎo)航芯片的能力已經(jīng)成為了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的重大瓶頸之一，如果不解決這個問題，我國的導(dǎo)航芯 片產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)在低產(chǎn)品附加值狀態(tài)徘徊，實現(xiàn)北斗加GPS導(dǎo)航逐漸替代美國GPS導(dǎo)航的規(guī)劃也將步履艱難——而這就是后來者的無奈。
不過 反過來說，北斗系統(tǒng)起步至今時間還很短，遠不比GPS的20多年時間，而且相比較俄羅斯的Glonass和歐洲的Galileo來說，北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢還是 不小的。更重要的是，它是我國自主控制的，也就是說在這個領(lǐng)域中，中國已經(jīng)無懼美國的壟斷——要知道，美國曾在海灣戰(zhàn)爭時置歐洲盟國于不顧而強行關(guān)閉對歐 GPS服務(wù)，而在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，如果失去了對定位系統(tǒng)的掌握，那么也就基本意味著是任人宰割。
孫子曰：兵者，國之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。
這也就是為什么說，以“中國精度”為首的一系列工程與項目的建設(shè)，既是企業(yè)需求，也是產(chǎn)業(yè)需求，更是國家需求的緣故。