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【一线传真】让“北斗”实现高精度
——施闯教授专访
来源:        作者:实习生 古桂婷        发布时间:2013-04-19 16:01:49        点击次数:

322日,由我校卫星导航定位技术研究中心推动的,我国首个北斗卫星导航地面增强网——北斗地基增强系统湖北示范项目正式通过验收。记者对武汉大学卫星导航定位技术研究中心主任施闯教授进行了专访,带您揭开北斗地基增强系统的神秘面纱。

记者:施教授,可以简要介绍一下“北斗地基增强系统”吗?

施闯:“北斗地基增强系统”也可以称为“北斗精密定位服务系统”。它以北斗卫星导航系统为主,兼容其他卫星导航的地基增强系统。通过地面通信系统播发导航信号修正量和辅助定位信号,实现北斗的高精度导航定位服务,向用户提供精密导航定位服务,以及大众终端辅助增强服务。通俗来讲,它实际是在地面建立“站点”,利用地面的“网络”来增强天上“网络”的定位导航精度,提升北斗系统的性能,使得北斗系统的定位精度和可靠性更高。这也是北斗地基增强系统的一个重要贡献。

这个系统的优势主要体现在三个方面:系统初始化时间更快,稳定性更高,可快速实现高精度定位。该系统的建立其实也证明了三件事:第一,北斗系统能够满足高精度导航的需求;第二,国产北斗接收机的软硬件性能能够胜任北斗系统的工作;第三,北斗三频实时精密定位技术比GPS双频更具优势。

记者:为什么要建立北斗地基增强系统呢?

施闯:卫星导航按用户对精度的需求,可分为大众(导航)用户和特殊行业(精密定位)用户两类。我们提出要建立北斗地基增强系统,一方面希望满足大众用户对高精度导航的需求,另一方面,也可以解决特殊行业对GPS高精度的依赖问题。

在精密定位领域,测绘、国土、城建、规划、水利等行业,以及国家重大工程建设,亟需厘米级甚至更高级的精确定位。目前该领域90%以上采用GPS的基准站差分定位技术,一旦GPS停止服务,这些行业和工程将陷入混乱或停顿。北斗系统的重要职责便是满足中国高端精密定位用户的应用需求。而北斗地基增强系统是开拓北斗精密定位应用的必备设施,是提高北斗系统服务能力和竞争力的必要手段,可彻底解决中国在高精度卫星定位应用领域存在的安全隐患。

记者:在大众导航领域,GPS在中国已经被广泛应用,北斗作为后来的卫星导航系统,如何才能让老百姓接受?

施闯:这就要求北斗必须提供高性能的服务。包括高精度、高稳定性和高可靠性。而要实现这种高性能的服务,有一个办法,就是利用中国的区域特征和地域优势来建立基准站,来对北斗系统的精度和可靠性进行增强,从而大幅度提高北斗终端的定位精度、灵敏度和定位速度等,以提升北斗卫星导航系统与GPS的竞争能力。

记者:目前该系统的应用化程度如何?

施闯:目前,我国首个省级北斗地基增强网北斗地基增强系统湖北示范项目已建成试运行。这也是全球首个采用三频定位技术实现厘米级定位的卫星导航系统。该项目作为国家北斗地基增强网的重要组成部分,由国家统一规划建设,武汉大学卫星导航定位技术研究中心和湖北省测绘局实施。项目已通过验收,总体指标达到国际先进水平。

该项目开发并采用了具有完全自主知识产权的软硬件产品,建成30个北斗连续运行基准站及相应的控制和服务系统,可通过地面基准站网的增强,实现北斗系统高精度导航定位服务。该项目首次在专业应用领域实现厘米级精确定位,达到2厘米和5厘米;大众应用领域实现米级精确导航,实时定位精度达1.5米。可以说,正是得力于“北斗地基增强系统”,武大团队才能为北斗提升“视力”。

记者:我国首个北斗卫星导航地面增强网,为何选择在湖北首先进行示范呢?

施闯:在国内卫星导航与位置服务产业领域,以武汉为中心的华中地区排在第二梯队的前列,具有一定的发展优势。以武汉东湖高新区为例,从事卫星导航与位置服务的企业约200多家,形成了相对完整的产业链,全面覆盖上游GNSS(全球卫星导航系统)芯片、定位导航测站及设备、电子地图,中游定位导航基础设施、服务支撑及配套设施,下游卫星导航与位置服务应用。2011年该地区卫星导航与位置服务产业的整体规模超过100亿元,约占全国卫星导航与位置服务产业的16%。在市场牵引和国家政策的推动下,北斗卫星导航产业化已经具备了一定的规模,而且其产业化进程正在高速发展。随着北斗系统的稳步建设,北斗产业化的前景一片光明。

目前,北斗地基增强系统是区域性的,主要应用在湖北省,是一张“省级的区域网”。但是,在湖北示范应用成功后,将根据国家的统一战略布局,推广全国应用,将“网”遍撒全国。

记者:北斗地基增强系统湖北示范项目建成试用后,对湖北省相关行业有何影响?

施闯:北斗地基增强湖北省示范系统建成后,将会形成一个覆盖全省的卫星定位网络,从而对湖北省地理空间信息服务产生重大的影响。

第一,它可以大大提高基础测绘的速度、效率和精度,实现基础地理信息数据的快速更新,有利于全省测绘事业的发展;第二,它有利于实时监测大气中水汽的变化和地球表面各种类型的形变,从而为天气预报、防汛减灾、地震地质灾害等提供监测预报服务;第三,它将是城市信息化的重要组成部分,在此基础上,建立起我省城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架,从而真正实现城市的数字化;第四,与地理信息系统、通信网络系统有机结合,它可以提高动态信息管理能力,在许多方面发挥重大作用。比如政府行政管理、社会公共服务、基础设施和重大工程建设、发展智能交通推进交通物流枢纽建设、推进农业现代化和发展高新技术产业等方面;第五,通过加强管理、开展多层次的服务内容、丰富用户、提高数据服务质量,它必将在我省国民经济建设的多个领域发挥巨大的作用,为国土资源管理、气象预报、防震减灾、城市规划、水利整治、交通管理、农业、林业等方面提供强有力的基础设施和服务平台。

记者:国内外专家对该系统及该项目有何评价?

施闯:孙家栋院士是北斗全球卫星导航系统的总设计师,他把北斗地基增强系统归结到北斗系统建设的一个重要组成部分。基于这样的定位,孙院士曾指出,“北斗高精度米级差分导航”与“北斗厘米级实时动态精密定位”两项技术成果,对推动我国北斗产业化应用具有重大意义。该系统对国家具有重要战略意义。一方面它可以提升北斗系统的竞争能力,另一方面它可以帮助北斗系统解决关键技术难题,满足我国对高精度卫星导航的迫切需求,有效维护国家安全。

项目验收时,验收委员会验收专家认为,北斗地基增强系统在精密定位、初始化时间和环境适用性等方面优于基于单GPS的增强系统,各项指标达到或优于当前GPS地基增强系统的水平。项目总体指标达到国际先进水平。

记者:武大团队的科研实力在该领域处于何种水平呢?

施闯:在国内,我们是做的较早,也是做的较好的团队之一。从刘经南院士开始,经过几代人的努力,武大的综合实力和学术地位逐渐上升,在科学研究和工程领域处于领先水平。可以说我们是该领域的“先驱者”。无论在基准站建设,高精度数据处理,还是系统软件方面,我们武大团队都具有核心优势。

记者:2012年,卫星导航定位技术研究中心加入了国际卫星导航服务组织(IGS),这意味着什么?

施闯:IGS是一个专业学术机构,它由国际上的顶尖研究机构组成。在将近20年的时间里,IGS都是由欧美一流的研究机构主导。我们要想加入这个“高水平学术沙龙俱乐部”,首先必须获得国际认可,这就必须要有独立自主开发的系统软件。早期我国曾派代表加入这个组织,但是都没有成功。2012年,武汉大学卫星导航定位技术研究中心正式成为IGS分析中心的成员,并且是亚太地区唯一加入该组织的机构。这意味着国际上对武大团队科研实力及综合水平的认可。为了这个目标,我们奋斗了十几年。

    (编辑:付晓歌)

 

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