杏鑫登錄註冊_通信網絡PNT體系覺的建設 將在2020年迎來關鍵時刻

參考中國報告網發布《,》,         如果沒有PNT體系的三個維度和工具,我們追尋的有關“萬物互聯”的一切則很可能淪為“空中樓閣”――這是中科院院士、北斗系統副總設計師楊元喜在北斗年會上表達的觀點。這是一個應該被重視並基於此有所行動的觀點。,         ,PNT體系即定位(Positioning)、導航(Navigation)、授時體系(Timing)組成的時空體系,是我們得以在紛繁信息中準確描述時間和空間的關鍵技術。以大數據為例,其挖掘利用就有賴於用定位、導航、授時來尋找線索、發現規律從而提供決策,否則就是一堆“亂數據”“雜數據”。,         ,目前常見的PNT信息,都是由全球衛星導航系統提供的。不過,不管是美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯,還是中國的北斗,都具有一個天然的“脆弱性”,即“信號弱、穿透能力差、易被欺騙、易被干擾”。,         ,如此一來,通過多手段建立時空領域的綜合PNT體系就顯得十分必要。北斗透露:未來中國擬加快推進以北斗系統為核心的國家綜合PNT體系建設,爭取到2030年前後,構建基準統一、覆蓋無縫、安全可信、高效便捷的國家綜合PNT體系。,         ,在楊元喜的設想里,綜合PNT可能的信息源,除了包括北斗系統在內的高低軌天基無線電,還可以包括地基無線電、重力匹配導航、磁力匹配導航以及天文導航,甚至是量子導航等。,     
   ,PNT演進有四大方向,         ,綜合PNT體系的建設,將在2020年迎來關鍵時刻。,         ,彼時,中國北斗體系的35顆衛星已全部發射完成,北斗二代進入全球範圍內的全面運營,北斗三代會開始考慮,美國的GPS3也會開始投入使用;中國5G通信網絡進入全面建設與運營;互聯網+、大數據、物聯網進入蓬勃發展時期。基於這些基礎條件的鋪設,國內將迎來以互聯網+為代表的智能製造,以自動駕駛為特點的車聯網,以大數據為代表的智能服務等大批量應用爆發的新時代,這些應用需求將強烈催生網絡PNT體系的快速升級與發展。,         ,基於應用需求,以北斗系統為核心的網絡PNT體系升建設,將有四大方向:,         ,一是提高時鐘精度。人類活動離不開對時間信號的依賴,隨着人類對信息量和距離量的要求越來越高,對時間信號精度的要求也越來越高;未來,進入物聯網時代,由於物無智慧,對時間信號的要求會更高。,         ,時間信號以衛星信號傳輸為主要手段。熟悉GPS的人都知道,衛星導航實際上是通過測量衛星和地面站之間的距離以及確定它們之間的時鐘關係,來明確衛星的位置信息。在已知衛星的位置和時間信息之後,地面用戶同時接收到四顆衛星的導航信號之後就可以解算出自己的位置,這就是衛星導航定位的原理。,         ,對於導航衛星本身來說,極高精度的時間系統是最核心、最關鍵的設備之一;一旦失去準確的計時能力,一顆衛星就無法提供可靠的定位服務――相反,它會把問題攪得一團糟。為了解決計時的精度問題,導航衛星上目前普遍搭載了精度極高、但重量和體積又可以接受的原子鍾。,         ,原子鐘的概念,最早在1944年由美國科學家、諾貝爾獎獲得者拉比提出。中國由於前期購買國外的原子鍾,導致自身在原子鍾技術、產品的研发上落後;在加上國外的技術保護,我們得到的產品和服務始終落後於國外,狀況令人堪憂。,         ,近年來,中國改變了策略,強化了自主開發與研究。目前,星載原子鍾技術實現重大突破,研製出高性能的銣原子鍾,使銣原子鍾穩定度從1×10-13/日提高到2-3×10-14/日的國際先進水平。目前,該原子鍾已被選為我國二代系統的核心部分。,         ,二是增加衛星數量。到2020年,中國北斗衛星數量將達到35顆,保證在全球任何地方收到4顆以上衛星信號,亞太地區會刻意加強,可同時接收到更多;同時接收到衛星數量越多,解算精度越高。,         ,三是增加導航頻率。北斗衛星將採用B1、B2、B3三個工作頻率,通過接收機的相位差分算法,進一步減小由於電波傳播變化引起的誤差,提高時間和定位精度。,         ,四是通過地基增強系統。建立地面無線系統,通過固定CORS站的長期固定觀測,減少氣候變化的隨機性誤差,進一步提高精度。建立站點越多,地域分區越小,精度越高。,         ,在邁向北斗全球導航的今天,有科研人員提出了一種新的區域位置編碼體系,支持陸、海、空、天和地下空間的“區域”標識。衛星導航的本質就是定位,能否提供高精度的時空基準服務,是驗證其成敗的標準。而所謂“北斗網格碼”,有人比喻稱其是空間大數據的集裝箱,就是北斗系統專門研發的全球區域位置標識編碼。, 
       ,移動通信運營網絡需進一步完善與升級,         ,要實現綜合PNT體系的發展,離不開移動通信運營網絡的同步升級。未來,移動通信運營網絡仍需在以下幾個方面着重開展工作:,         ,一是升級基站的時鐘系統。基站時鐘板升級到具有B1、B2和L1、L2四頻接收,具有相位差分計算能力。時鐘精度至少提高一到二個數量級(接近1×10-12/日),位置精度可以達到毫米級(1-10mm)。,         ,與之配套的衛星接收天線要採用具有多星多頻的測量級天線,第一代簡易的GPS單頻天線,北斗單頻天線或將兩個天線疊加在一起的雙頻天線,由於其具有窄帶特性和相位中心誤差太大,帶來時鐘和定位解算誤差太大,不能滿足需要,需要進行更換。,         ,二是增加CORS功能模塊。增加多星多頻的綜合解析運算和固定點的統計分析能力。CORS站的精度在1-10mm,終端距離CORS站越遠,結算精度越差,由於現在建設的CORS站太少,結算精度只能達到分米級。如果將基站增加具有CORS功能,終端距離基站非常近,定位精度可以達到厘米級。,         ,三是建立基站與終端之間的修正誤差因子發布機制。增加給終端發布基站所在區域的電波傳播誤差因子/修正因子的發布功能,使得終端能夠及時獲得結算所需當地電波傳播的參數,使得終端結算精度達到厘米級(1-10cm)。,         ,完成這些工作之後,真正的物聯網,車聯網、高速數據傳輸才能進入實用階段,萬紫千紅的應用將迸發出來。比如車聯網,通過這些升級之後,基站位置自我位置測量可以達到毫米級;車載終端位置達到厘米級。現在GPS 單頻定位精度在10-40米(民用),1-10米(軍用);北斗單頻相同;如果採用多頻差分結算,定位精度1-10米(民用),1-5米軍用。,         ,如果車載終端定位精度達到10cm,將車的圖像輸入接收機,再加上电子地圖的匹配技術,自動駕駛將變得更加容易。,     
   ,         ,受科技與經濟實力限制,目前世界上僅有個別發達國家將構建PNT體繫上升為國家戰略。中國加快推進以北斗系統為核心的網絡PNT體系升建設,將有效拓展中國發展的機遇空間。,         ,今年年初,洛克希德?馬丁航天系統公司(簡稱洛馬公司)宣布,經歷過長時間拖期的美空軍下一代導航、定位和授時衛星GPS-3衛星通過了一項關鍵測試,已經“成功完成”熱真空測試。,         ,洛馬公司是GPS-3項目的主承包商,計劃建造8顆GPS-3衛星,此外承包內容還存在可能建造最多達4顆衛星的額外選項。美國空軍已經向美國國會表示,期望執行其中額外的至少2顆衛星的建造。,         ,美國空軍目前正處於開展下一批次GPS-3衛星合同競標的早期階段。第11顆GPS-3衛星是該批次的首顆星。美空軍預計2017年之前不會執行首顆GPS-3衛星的發射。,         ,美國從GPS1.0升級到GPS2.0,目前尚不知其代際之間的兼容性如何處理與運作,對於普通用戶的影響,有但可接受;對於重要的系統比如武器系統、通信系統、電力系統等的影響,還需要進一步觀察與評估。,         ,2020年以後,中國應快速採用以北斗為主用,GPS 等為備用的安全策略,以有效規避GPS可能帶來的戰略風險。,         ,這中間涉及到北斗與GPS的同台競技。眾所周知,GPS提供服務的等級大致三類:美國自己;美國盟友;其他國家。中國就屬於其他國家,只能享受到三等服務。,         ,在不友好的情況下,GPS可以利用降低部分區域的數據精度、干擾部分區域的GPS信號產生盲區、關閉部分功能等,使得第二類和第三類用戶的部分戰略設備、重要設施或網絡癱瘓,為國家戰略服務。,         ,2020年以後,隨着國內綜合PNT體系的建設,中國應該不再擔心軍事和電力、通信等重要國家戰略安全行業的應用GPS的安全問題,有效解除利用GPS對中國的戰略遏制和欺詐,大幅提升國家應對危機能力、國家戰略生存能力。,         ,此外,由於自主的PTN體系形成,國外PNT低等級服務的限制解除,中國戰略產業的設備的能力也將大幅提升。在5G通信、物聯網、大數據、遠洋航行以及眾多領域,可以更便利地進行高端創新,實現產業升級與超越,在全球高技術產業中,由跟隨邁向平等競爭,乃至超越與引領。,

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