本文內(nèi)容摘自《中國測繪》2021年第2期

當(dāng)5G遇上北斗，會(huì)怎么樣？有觀點(diǎn)說，“取決于人們的想象力”。

2020年，兩個(gè)“國之重器”相遇了。這一年，北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)，并向全球提供服務(wù)；這一年，5G（第五代移動(dòng)通信）在我國開啟大規(guī)模商用。可謂是“在對的時(shí)間里遇到對的你”，北斗和5G“一見面”便成為一對“好朋友”。

人們期盼著北斗和5G能更快地成長。無論是北斗與5G深度融合，還是5G與北斗相互賦能，北斗與5G均已成為智能應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，成為提升社會(huì)治理能力不可替代的智能化技術(shù)，助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。正如業(yè)界專家所言，北斗和5G的融合將會(huì)帶來新業(yè)態(tài)、新模式，將會(huì)在智慧城市、智慧制造、智慧家庭、智慧農(nóng)業(yè)等未來新技術(shù)、新應(yīng)用方面發(fā)揮更大作用。

“如果說4G改變生活，5G改變社會(huì)，那么‘北斗+5G’將改變世界和時(shí)代。”中國工程院院士、國家衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程技術(shù)中心主任劉經(jīng)南如是說。

融合下的產(chǎn)業(yè)新世界

2020年，5G與北斗“在一起”了，一起見證珠峰新高度。在網(wǎng)友們“云關(guān)注”下，這年5月，中國測量登山隊(duì)成功登頂世界第一高峰珠穆朗瑪峰，舉世矚目。

當(dāng)時(shí)，5G信號覆蓋了珠峰峰頂，“5G上珠峰”“云游世界屋脊”等直播視頻和話題都是通過5G信號傳送到萬千觀眾面前。據(jù)了解，這次珠峰測量首次將5G技術(shù)和北斗導(dǎo)航相結(jié)合，進(jìn)一步提升了高程測量精度。

不可否認(rèn)，北斗+5G應(yīng)用才剛開始。業(yè)界專家坦言，北斗三號終端剛剛推出，所以許多人還來不及感受到北斗“真容”。而事實(shí)上，“北斗+5G”已經(jīng)悄然在各地落地應(yīng)用。比如在傳統(tǒng)領(lǐng)域里，鐵路定位、碼頭裝卸、建筑監(jiān)測、機(jī)場調(diào)度等場景的智能化改造提升；新興領(lǐng)域的自動(dòng)駕駛、自動(dòng)泊車、車路協(xié)同、物流貨運(yùn)、無人機(jī)農(nóng)業(yè)等。北斗和5G跨界融合帶來無人化和智能化的新變化。

在北京，“未來五年，讓城市變得越來越‘聰明’”的城市發(fā)展規(guī)劃背后，看到了更多北斗、5G和人工智能的身影，比如北京將推進(jìn)“V R全景智慧文旅地圖”“數(shù)字孿生景區(qū)”“5G+8K直播”等，在政策扶持下，加快了產(chǎn)業(yè)升級的步伐。

在重慶，有一家大型商城，他們利用5G技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)，在商場里打造了一條AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）空間平臺(tái)，顧客掃描二維碼后，就能在手機(jī)上看到與現(xiàn)實(shí)場景相融合的三維景觀，還可以參加互動(dòng)，使智能化應(yīng)用悄然走進(jìn)大眾，走進(jìn)消費(fèi)者。

燃?xì)庑袠I(yè)是北斗系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用的先鋒和典范。其中，北斗高精準(zhǔn)燃?xì)庑孤z測系統(tǒng)可以精準(zhǔn)地及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，保障一方城市安全。特別值得一提的是，以城市燃?xì)庑袠I(yè)為切入點(diǎn)，北斗應(yīng)用已拓展至全國超過600座城鎮(zhèn)，在供水排水、城鎮(zhèn)供熱、軌道交通等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。如今，有了5G的加持助力，類似這樣的智慧應(yīng)用將更廣泛地助力智慧城市發(fā)展。

在全國各地，許多大型倉庫正在進(jìn)行智能化改造提升?，F(xiàn)場的工作場景是這樣的：無人小車不知疲倦地滿場“奔跑”，自主將貨物運(yùn)送到指定位置，而實(shí)現(xiàn)“機(jī)器代人”的倉庫工作人員，則一改以往“扛大包”搬運(yùn)貨物的形象，只需坐在電腦前輸入指令，指揮無人車搬運(yùn)貨物。這種“高大上”的應(yīng)用，讓倉儲(chǔ)智能化管理更加有序和高效。

可以相信，隨著這些智能化應(yīng)用的不斷深化和拓展，“北斗+5G”的潛能將不斷被挖掘。

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“‘北斗和5G’具有天然的淵源關(guān)系。”中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其在接受媒體采訪時(shí)曾表示，北斗系統(tǒng)本身是國家重要的時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施，提供高精度的位置和時(shí)間信息，二者具有融網(wǎng)絡(luò)、融科技、融技術(shù)、融終端、融應(yīng)用的天然優(yōu)勢。同時(shí)，北斗可以構(gòu)建高精度、高可靠、高安全的新一代信息時(shí)空技術(shù)體系，而物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)都離不開北斗，也離不開5G。

“北斗與5G的融合，可以相互賦能，彼此增強(qiáng)，具有高精準(zhǔn)時(shí)間、高精度位置、高速度通信、高清晰圖像的‘四高能力’?！痹趧⒔?jīng)南看來，北斗全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與5G結(jié)合，可以使人工智能技術(shù)（AI）準(zhǔn)確感知、認(rèn)知、預(yù)測、預(yù)警基礎(chǔ)設(shè)施和社會(huì)安全運(yùn)行的變化態(tài)勢，及時(shí)把握群體的認(rèn)知及心理變化，主動(dòng)決策反應(yīng)，將顯著提高社會(huì)治理能力和水平，對有效維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和發(fā)展具有不可替代的作用。

持續(xù)關(guān)注北斗發(fā)展的知道，在國家政策的推動(dòng)下，“天上好用，地上用好”的北斗產(chǎn)業(yè)正在催生“北斗+”融合應(yīng)用新模式，在“新基建”助力下，“北斗+產(chǎn)業(yè)”將得到更加快速發(fā)展。

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因此，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師楊長風(fēng)認(rèn)為，“北斗+5G”可以帶動(dòng)中國新興產(chǎn)業(yè)加速興起，給經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來革命性的變革；“北斗+5G”將充分發(fā)揮北斗系統(tǒng)的天然特性，實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)在信息領(lǐng)域深度應(yīng)用。在可預(yù)見的未來，“北斗+5G”將成為業(yè)界的大趨勢，除了通信以外，兩者的結(jié)合還將為智能交通、無人駕駛應(yīng)用插上“翅膀”。

數(shù)據(jù)顯示，2019年我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過3450億元，其中北斗的貢獻(xiàn)率超過80%。我國5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展也前景廣闊，開始大規(guī)模商用的2020年，預(yù)計(jì)5G帶動(dòng)直接經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出0.5萬億元，間接經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出達(dá)1.2萬億元，將提供百萬就業(yè)機(jī)會(huì)。另外，隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐步普及，“北斗+5G”技術(shù)的智能化應(yīng)用將有望開辟數(shù)百億新應(yīng)用場景。

“我認(rèn)為，未來中國通過北斗系統(tǒng)與5G的融合應(yīng)用，會(huì)是最早實(shí)現(xiàn)智能化的國家。特別是在時(shí)空高精度應(yīng)用上，包括自動(dòng)駕駛、人工智能、物流、機(jī)器人等各行各業(yè)的精準(zhǔn)位置移動(dòng)應(yīng)用，測繪地理信息行業(yè)將大幅度快速發(fā)展?！逼髽I(yè)界和商界人士的這一判斷來自于國家正在推進(jìn)的“新基建”戰(zhàn)略，“該戰(zhàn)略注重七大領(lǐng)域的高科技產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、智能化建設(shè)，基于‘北斗+5G’的精準(zhǔn)時(shí)空技術(shù)與通信技術(shù)的融合及應(yīng)用，將是這些領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施信息化、智能化升級改造不可或缺的重要手段?！眲⒔?jīng)南表示。

技術(shù)賦能促智能互聯(lián)

“為什么說北斗+5G能改變世界和時(shí)代？因?yàn)楸倍?5G就是解決智能問題?！睒I(yè)界專家認(rèn)為，人類進(jìn)入智能時(shí)代，離不開通信、導(dǎo)航、授時(shí)和決策?，F(xiàn)代通信業(yè)快速發(fā)展，即是使各類信息互聯(lián)互通，而互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，同樣是為解決信息互聯(lián)問題，不同的是信息傳輸速率越來越快。

人類交流或者通信靠“吼”，交通靠“走”，指揮靠“手”的時(shí)代已然成為過往。劉經(jīng)南說，定位、導(dǎo)航、察時(shí)、知時(shí)節(jié)是人類為生存而進(jìn)化的智能，簡稱PNT（Positioning，Navigation，and Timing）智能。生物智能與智慧就是在時(shí)間和空間位置上，通過對外界感知、認(rèn)知，進(jìn)而決策，并付諸行動(dòng)，以適應(yīng)生存。語言、文字、圖像、音頻、視頻……這些都是信息的一種。

隨著科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人類對時(shí)空位置信息的需求從事后走向?qū)崟r(shí)和瞬間，從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)和高速，從粗略走向精準(zhǔn)和完備，從陸地走向海洋和天空，從區(qū)域走向廣域和全球，從地球走向深空和宇宙。目前，正在從實(shí)體空間走向虛擬網(wǎng)絡(luò)空間，從自然走向人類自身和社會(huì)。

正如業(yè)界專家所言，時(shí)空位置信息應(yīng)用只受人類想象力的限制。北斗作為全球性、高精度的時(shí)空基準(zhǔn)，它的高精度導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)與5G通信，無論是需求上、還是在技術(shù)上都有天然通導(dǎo)一體結(jié)合傾向，能夠互相賦能、彼此增強(qiáng)。

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劉經(jīng)南對此深有感觸地說，北斗賦能5G，有感知、認(rèn)知時(shí)空位置的功能，使所有信息從生成開始就具有“出生證”，即時(shí)空位置信息，且是有生命軌跡的信息，能夠進(jìn)行時(shí)空位置定位，使得它在網(wǎng)絡(luò)上的活動(dòng)或者在網(wǎng)絡(luò)上什么地方駐留、待多久的時(shí)空軌跡都能知道。而5G反過來也給北斗賦能，因?yàn)?G可以高速度、大容量，且穩(wěn)定地傳輸北斗地基增強(qiáng)時(shí)空位置修正信號，使得北斗時(shí)空精度更高。這一融合，使得“5G+北斗”不僅是信息時(shí)代、數(shù)字時(shí)代的信息基礎(chǔ)設(shè)施，也是未來智能時(shí)代重要的時(shí)空信息基礎(chǔ)設(shè)施。

劉經(jīng)南告訴記者，世界上的問題可以用一句話來回答就是：感知“何處何時(shí)外界發(fā)生了什么變化”，這是解決問題的根本出發(fā)點(diǎn)，其中涉及的時(shí)間、空間、周邊環(huán)境問題，需要用北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來解決，其他與外界變化關(guān)聯(lián)的相關(guān)信息則需要5G通信來解決。

5G和北斗就像是一對“神助攻”隊(duì)友。5G傳輸相當(dāng)于一條由原來僅有兩車道公路擴(kuò)展到八車道的高速公路，解決了以往道路不通暢問題，公路上的信息流被打開，一瀉千里。尤為重要的是，5G傳輸速度在每秒30萬千米，下載電影大片分分鐘搞定，簡直就是秒級。

同時(shí)，北斗系統(tǒng)又是唯一全球性、高精度、高穩(wěn)定度的時(shí)空基準(zhǔn)，它遠(yuǎn)在高空進(jìn)行持續(xù)不間斷地精準(zhǔn)信息傳輸，能實(shí)現(xiàn)全球時(shí)間的精確同步，可以在廣域甚至全球范圍將感知時(shí)間和空間位置的能力賦給5G或其它系統(tǒng)，如道路、環(huán)境甚至其他衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等。

此外，高精度導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)對移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)賦能，給信息在網(wǎng)上移動(dòng)的瞬時(shí)位置定位，定其去向和瞬時(shí)流速，還能使移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)具有室內(nèi)外無縫化、一體化定位功能。

因此，智能時(shí)代的“5G+北斗”，即將PNT智能賦能給機(jī)器和環(huán)境，發(fā)揮機(jī)器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的智能優(yōu)勢。比如無人駕駛汽車要精準(zhǔn)地感知外界，要求空間位置（距離）精度達(dá)到厘米或者毫米級。在時(shí)間精度上，5G時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)是毫秒級，這種水平仍然無法滿足汽車避障遠(yuǎn)程控制需求。

以汽車時(shí)速120千米計(jì)算，一個(gè)毫秒相當(dāng)于汽車跑了3.3厘米，經(jīng)科學(xué)研究得出，每毫秒時(shí)速保持在2.5～3厘米左右，無人駕駛才能自動(dòng)識(shí)別障礙物，實(shí)現(xiàn)避障，超出這個(gè)界線范圍，就容易發(fā)生事故。顯然，5G時(shí)延1毫秒級標(biāo)準(zhǔn)無法讓無人駕駛安全上路，而且5G網(wǎng)絡(luò)的位置是虛擬空間，不能實(shí)現(xiàn)信息在網(wǎng)絡(luò)時(shí)空位置的感知和調(diào)控。因此，需要北斗賦能。

“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）也有這個(gè)能力，它可以保持時(shí)間同步，并且精度達(dá)到1納秒?！眲⒔?jīng)南解釋道，“厘毫微納”是4個(gè)精度量級，對于時(shí)間來講，就是秒、毫秒、微秒、納秒。秒與毫秒之間相差三個(gè)量級，毫秒與微秒相差三個(gè)量級，微秒與納秒相差三個(gè)量級。所以，三三得九，納秒就是10的負(fù)9次方，即十億分之一秒。這是北斗所具備的能力，北斗能實(shí)現(xiàn)全球時(shí)間的精確同步，可以在廣域甚至全球范圍將感知時(shí)間和空間位置的能力賦能給5G，讓5G時(shí)間更精準(zhǔn)，相當(dāng)于將5G精度提高了至少1000倍，從而成為無人駕駛、智慧城市，以及智能化治理能力非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

如果說4G改變生活，5G改變社會(huì)的話，通過“北斗+5G”給交通行業(yè)應(yīng)用賦以時(shí)空智能，成為實(shí)現(xiàn)區(qū)域、廣域乃至全球范圍的智能、規(guī)劃、決策、協(xié)同控制的基礎(chǔ)，可以解決車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的廣域和全球性控制的難題。

因此，“北斗+5G”還將改變世界，使世界從信息互聯(lián)到時(shí)空位置互聯(lián)，“北斗+5G”還將改變時(shí)代，引領(lǐng)信息時(shí)代向智能時(shí)代邁進(jìn)。

給生活帶來更多可能

國家正在推進(jìn)的“新基建”戰(zhàn)略，注重基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、智能化建設(shè)，基于“北斗+5G”的精準(zhǔn)時(shí)空技術(shù)與通信技術(shù)的融合及應(yīng)用，將是高科技產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施信息化、智能化升級改造不可或缺的重要手段。

然而，“要實(shí)現(xiàn)‘北斗+5G’，目前還需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化過程?！睒I(yè)界專家表示，目前“北斗+5G”相關(guān)的基本技術(shù)和理論已經(jīng)具備，正在進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化階段。假以時(shí)日，相關(guān)應(yīng)用將全面鋪開，未來更多的應(yīng)用取決于人們的想象力。

同時(shí)專家強(qiáng)調(diào)，定位、導(dǎo)航、授時(shí)（即PNT）是人類生活中的必備要素，也是國家信息的基石，是指揮現(xiàn)代戰(zhàn)爭的核心要素，是國家建設(shè)制衡“深空、深海、深地、深藍(lán)”網(wǎng)絡(luò)必不可少的關(guān)鍵支撐，與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)息息相關(guān)。

但不可否認(rèn)，無論是中國的北斗，還是其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，薄弱環(huán)節(jié)是信號弱。信號從幾萬千米的太空傳到地球來，極容易被干擾，極容易被遮蔽，而信號弱，很容易被欺騙。另外，室內(nèi)、涵洞這些遮擋信號的地方都不能提供定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)?？臻g內(nèi)的載荷出現(xiàn)任何異常，地面控制端出現(xiàn)任何故障，都可能導(dǎo)致全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）的服務(wù)中斷。

據(jù)悉，2035年前，我國將建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系，為未來智能化、無人化發(fā)展提供核心支撐，持續(xù)推進(jìn)系統(tǒng)升級換代，融合新一代通信、低軌增強(qiáng)等新興技術(shù)，大力發(fā)展量子導(dǎo)航、全員導(dǎo)航、微PNT等新能力，構(gòu)建覆蓋天空地海、基準(zhǔn)統(tǒng)一、高精度、高智能、高安全、高效益的時(shí)空信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施。

中國工程院院士楊元喜在一次學(xué)術(shù)論壇上曾表示，綜合的PNT（定位導(dǎo)航授時(shí)）系統(tǒng)不僅包括全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，更是綜合了多源信息，即無線電、慣導(dǎo)組件、量子導(dǎo)航、芯片、原子鐘、匹配導(dǎo)航等多機(jī)制綜合PNT，并將充分利用已有信息源，不再受單一系統(tǒng)影響，具有強(qiáng)大的兼容性、互操作性和穩(wěn)健性。

未來以北斗為核心的我國綜合定位導(dǎo)航授時(shí)系統(tǒng)有著怎樣的功力？楊元喜說，“即使在叢林、隧道、水下、敵人故意干擾的環(huán)境中，也能提供準(zhǔn)確的定位導(dǎo)航授時(shí)信息服務(wù)，其為中國建成真正的信息高速公路奠定扎實(shí)基礎(chǔ)、創(chuàng)造良好條件?！睒I(yè)界企盼這一天早日到來，讓萬物互聯(lián)、聯(lián)通共享的時(shí)空基礎(chǔ)，讓“北斗+5G”能力為人類社會(huì)發(fā)展，給百姓生活帶來更多可能，共建美好家園。

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“以‘北斗＋5G’為代表的泛在網(wǎng)絡(luò)和自主可控的交通信息基礎(chǔ)設(shè)施，將融合創(chuàng)新出中國特色的智能交通?！眲⒔?jīng)南認(rèn)為，除技術(shù)賦能外，需求應(yīng)用端也要跟上。眼下，“北斗+5G”賦能自動(dòng)駕駛應(yīng)用已經(jīng)初露端倪。特別是近年來，車聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)聯(lián)車快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)車與車、車與路、車與云端智能信息的交換和共享，這要具備對道路、車輛、人等復(fù)雜環(huán)境的感知、智能決策、協(xié)同控制等能力，以最終實(shí)現(xiàn)人工智能替代人來操作汽車的目標(biāo)。

“實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一基準(zhǔn)服務(wù)，給智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供精準(zhǔn)時(shí)空位置服務(wù)信息，還是要通過‘5G+北斗’構(gòu)建的車聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)?！眲⒔?jīng)南舉例說，比如高精地圖，這是自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)設(shè)施。在靜態(tài)地圖上有道路信息、位置信息、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)路況信息等，還可以遠(yuǎn)程控制彎道車速；而當(dāng)汽車進(jìn)入高架橋下或者隧道里時(shí)，智能系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來彌補(bǔ)北斗信號被遮擋的不足。也就是說，具有感知功能的網(wǎng)聯(lián)汽車，融合了具有全路感知的車聯(lián)網(wǎng)以及具有控制功能的高精度地圖，才能夠保證車輛安全運(yùn)行和自動(dòng)駕駛。

暢想未來，在5G信號覆蓋不到的地方，可以通過北斗進(jìn)行信息溝通，而在北斗領(lǐng)域，5G“神助攻”也在賦能智能化應(yīng)用。在“5G+北斗”新時(shí)空下，打開了一個(gè)新世界，打開了一個(gè)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)，打開了一個(gè)可期的新藍(lán)海大市場。
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