全球首顆低軌導航增強衞星投入商業化運行 可以實現釐米級定位

【觀察者網 綜合報道】據“中國航天科技集團”25日消息，同風雲三號D星一同被髮射入軌的全球首顆低軌導航增強衞星通過在軌測試，正式轉入商業化運行階段。

這顆致力於“高精度定位”的衞星被寄予“驅動導航增強產業鏈大變革”的厚望，在它的協助下，地面可以實現釐米級****定位，未來衞星組網運行後能夠為無人駕駛汽車等場合提供高精度導航保障。

這顆試驗星是全球首顆低軌導航增強衞星，已從試驗走向了試用。國內外有許多人從事低軌導航增強的研究，但還沒有做工程驗證的。

低軌導航增強衞星（模擬圖） 圖自中國航天科技集團微信公號 下同

動態釐米級定位來了

據《科技日報》消息，5月16日晚，“天音計劃”星地一體高精度時空服務在上海發佈。誤差只有幾個釐米的動態高精度定位服務，即將在全球推廣。

“天音計劃”為用户提供高精度、高可靠、實時無縫的高精度時空服務，是全球衞星導航領域的中國方案。它包括國家北斗地基增強系統“全國一張網”、星基增強系統、星地一體融合能力和千尋位置的全球站網系統。

報道中提到了16日晚的發佈現場，一台自動割草機器人沿着兩米見方的框架行走，會場大屏幕上，其衞星定位點組成了清晰的正方形軌跡。一段錄像顯示，汽車使用千尋定位，軌跡平滑、看不出誤差；相比之下，傳統導航定位軌跡擺動幅度達十幾米。

千尋位置網絡有限公司表示，其基於星地一體技術的FindCM定位服務，精度是2-5釐米，而行業最重視的“首次定位時間”被縮短到了5秒。

單一星基系統服務首次定位時間大於20分鐘，只用於個別“不着急等”的行業。

千尋位置副總經理李戈楊説，之所以大大縮短首次定位時間，主要因為國內建設了2200個北斗地基增強站。這些站點配合衞星，為用户提供信號。除了無人區，這些站點遍佈整個中國，使用户在任一省區都能快速獲得精確的時空位置。

“在這麼大範圍建設地基增強站，實現動態釐米級定位，是前所未見的大手筆。”千尋位置CEO陳金培説，“我們預期，衞星導航技術將從GPS時代走進北斗時代。”

**千尋位置網絡有限公司於2015年8月由中國兵器工業集團和阿里巴巴集團共同發起成立。**千尋位置基於北斗衞星系統（兼容GPS、GLONASS和Galileo）的基礎定位數據，為用户提供精準定位服務。北斗衞星導航系統總設計師楊長風，中國兵器工業集團有限公司副總經理曾毅等參加了天音計劃的發佈儀式。

千尋位置還在全球建設和接入了120個海外地基增強站點。天音計劃採用地球同步軌道衞星和互聯網雙路播發，將為全球包括沙漠、海洋、高空等無網絡覆蓋區域、網絡覆蓋斷續的區域提供7×24小時高可用的動態釐米級定位服務，預計服務將在2021年覆蓋全球。

可以預見，新一代定位服務，將成為自動駕駛和無人機等領域變革的基礎。

無人駕駛客車

高精度導航需求增強

“中國航天科技集團”微信公號報道稱，隨着無人駕駛、移動物聯網等新興產業的發展，用户對於高精度、全球覆蓋的定位需求越來越強。以無人駕駛為例，有專家分析認為，未來想要實現真正的無人駕駛，汽車除了要安裝激光雷達等傳感器外，還必須要具備釐米級的絕對定位能力。

目前國際常用的增加導航精度的辦法是地基增強體制或天基高軌衞星增強體制。

地基增強體制具有較高的定位精度，但缺點是：單個基站服務範圍小，大面積覆蓋投入成本巨大，更難以實現偏遠地區、沙漠及海洋區域的覆蓋。

天基高軌衞星增強體制利用部署在36000公里軌道上的衞星，可以用相對較小的成本，實現廣域範圍的覆蓋。但缺點是：提升導航精度上困難很大，且存在收斂過程緩慢、鏈路損耗大、地面終端難以小型化等問題，難以滿足當前用户對導航服務的要求。

在業界，大多數專家達成共識：星基增強系統將會是無人駕駛的唯一選擇。因為只有星基增強系統才能快速實現極低成本的全球覆蓋，且能夠同時支持幾十億用户。

另闢蹊徑，打造“高效費比”微納衞星平台

鑑於兩大體制各有缺陷，研究人員另闢蹊徑，尋找一種“兩全其美”的辦法。

2016年，航天科技集團八院509所利用其在衞星領域長期的技術創新積累，啓動了精緻試驗試用衞星的研製項目。按照規劃，通過打造一個具備“高效費比”的精緻微納衞星平台，並把具有自主完整知識產權的算法和軟硬件設計的載荷發射上天，將在全球範圍內首次實現基於低軌衞星星座系統的導航增強技術體制。

2017年11月15日，這顆衞星被髮射入軌，在軌試驗驗證結果表明，5分鐘時間裏可完成從開機冷啓動到30釐米級的高精度定位。分析計算與仿真表明，在算法優化和星座部署後，可具備實時釐米級的高精度定位能力。

2017年11月15日，長征四號丙運載火箭點火升空 李聖成 攝

目前該衞星已轉入在軌業務運行，這或許意味着，以相對較小的投資規模來實現與地基導航增強系統相當的導航性能，將在不久的將來成為現實。

在此基礎上，衞星研製單位決定借力國企體制改革和軍民融合等政策，系統性地開展低軌導航增強星座系統的建設和商業運營。

據衞星研製人員預測，低軌星基增強系統建成以後，可為地面用户提供釐米級的導航增強信號，將廣泛應用於汽車無人駕駛、精準農業無人機、壩體變形、山體滑坡檢測等領域，為國計民生作出新的更大的貢獻。

通過這個項目的建設運營，衞星導航領域有望開闢一個新的空間，形成良性的產業生態鏈，有助於北斗導航系統在國內走進尋常百姓家，在國外落地開花。

**工程院院士：**中國衞星導航產業不必跟着“馬斯克”星鏈計劃跑

在目前國內低軌衞星星座建設越來越熱的情況下，許多做通信互聯網衞星的項目也提出做導航增強，進行導航通信一體化。

據21世紀經濟報道消息，中國工程院院士、武漢大學教授劉經南對此表示，**通導一體化是整個行業的發展趨勢，是智能時代基礎設施升級的必然要求。**這樣可以讓低軌衞星和其他通信衞星、遙感衞星的信息相結合，從而實現相互賦能，達到基礎設施能力的升級。

他提到自己和其他專家早幾年就提出來了“PNTRC”概念，也就是定位、導航、授時、遙感、通信五位一體進行組網，打造出一個空間信息網絡。

劉經南教授表示，

很多人光注意馬斯克星鏈計劃的優勢巨大的移動“通信”功能，我認為未來這上千顆衞星肯定有導航功能，具備高精度、高可用、高可靠的巨大優勢，既可以進行通信，也做用作釐米級定位增強、導航服務。這一方面可大大提升資源利用效率，充分發揮衞星能力，另一方面也可拓展更廣闊的商業空間。

當然，我們也用不着跟着馬斯克方案跑，還有更經濟更高效的方案，要做出中國特色的新性能的低軌星羣和高、中、低軌結合的星座體系。

總之，未來低軌衞星大規模組網發展，必然將會把衞星產業推動至新的階段。未來低軌衞星大規模組網發展，必然將會把衞星產業推動至新的階段。