中国工程院院士刘经南:中国卫星导航产业不必跟跑「马斯克」星链计划

摘要

「星地结合+通导一体化」已经成为一个新的趋势。

人类对时间与空间位置需求不断升级,卫星导航系统也面临新一轮变革。

而随着北斗三号卫星密集上天和全球组网,通过卫星实现定位增强、网络通信的项目大受关注。在全球卫星市场上,中国卫星导航产业将与各路进军太空的「马斯克」们同场竞技。

对此,中国工程院院士,武汉大学教授刘经南表示,星基与地基增强技术的一体化、通信与导航功能的一体化将是「智能时代」卫星导航系统建设方向。

作为现有系统重要补充,建设具备导航+定位增强能力的低轨卫星系统,是卫星导航产业下一阶段发展重点。如在该项目上提前布局,中国有望率先打造「高、中、低轨卫星与地基增强系统相结合」的「时域和空域连续无缝」的立体化时空基准服务系统,在改变卫星导航产业发展格局同时,也刺激各类物联网产业爆发。


星地结合」的高精定位基础设施

卫星产业在 2018 年备受追捧,星基增强技术更引起各行业广泛关注。利用该技术可在广阔的无移动通信地区,实现亚米级甚至厘米级定位和相应精度时间同步,这对未来无人驾驶、智慧城市等项目建设至关重要。

其中,低轨卫星星座概念特别火热。该类项目具有卫星数量大、信号强度高的优势,一旦建设完成,就可进行卫星群协作,全面提升地面终端定位精度、可靠性和可用性,被认为是未来星基增强技术重要发展方向。

对此,刘经南表示,「高、中、低轨卫星与地基增强系统相结合」才能构建「实时无缝」的理想的卫星高精定位导航系统。面临机遇,中国卫星导航产业应做好「打基础」与「抓机遇」两项工作。

「我国地基增强系统建设已有一定成果,可在我国大部分地区实现亚米级甚至厘米级精度实时定位。星基增强系统应在此基础上建设。」刘经南表示,一方面,星基增强技术大范围使用需全球性地面基准站提供修正信号等支持;另一方面,目前厘米级定位精度星基增强技术还不成熟,结合使用地基增强系统的差分数据和播发能力,才可实现更大范围、更低成本、更高精度的定位服务。

他认为,在做好基础设施建设前提下,我国可充分利用低轨卫星系统建设成本低,启动速度快的优势,加快发展,补充当前仅靠中、高轨导航卫星系统构成的全球性时空基准「基础设施」在高精度、高可靠、实时无缝等性能上的不足。

我国如能提前完成布局,不仅可在该领域取得全球领先,更将刺激相关物联网产业发展。「未来工业智能运行和控制对时间精度要求是纳秒级的,对定位要求可能达毫米级或更高。」他表示,一旦完成「星地结合」的卫星导航系统布局,将催生很多新智能应用,如有一天解决了弱信号接收问题,更可助力人类进入万物互联的智能时代。


中国卫星产业将与「马斯克」 们竞逐

与此同时,「通信与导航功能一体化」也将是未来卫星导航产业发展的大趋势,我国相关产业面临着大机遇,也将遭遇更多竞争。

刘经南认为,「通导一体化」是智能时代基础设施升级必然要求。他和其他专家早几年就提出「PNTRC」理念,认为未来应实现定位、导航、授时、遥感、通信五位一体组网,共同打造空间信息网络。

「很多人光注意马斯克星链计划优势巨大的移动『通信』功能,我认为,未来这数千颗卫星肯定有导航功能,具备高精度、高可用、高可靠优势,既可进行通信,也能用作厘米级定位增强、导航服务。」刘经南表示,「这一方面可大大提升资源利用率,充分发挥卫星能力,另一方面也可拓展更广阔商业空间。」

刘经南认为,面对竞争,中国卫星导航产业用不着跟着马斯克方案跑,应去寻找更经济、更高效的方案,做出中国特色的新性能的低轨星群和高、中、低轨结合的星座体系。

据他估计,3 年后就能出现低轨卫星星座增强系统,而在北斗三号完成全球组网后,我国在该系统上的建设速度会大大加快。刘经南认为,这个产业谁做得早,谁就会有更大发展潜力和市场占有率。中国企业应提前做好准备,参与到全球通导一体化市场竞争中。


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