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在如今这个抬起手表就能看到“时间”，打开手机就能知道“位置”的时代，人们获取时间、空间的方式变得极为简单，简单到人们可能都意识不到，在没有卫星导航系统提供时空基准服务之前，定位“我在哪”是根本无法想象的事情，更不必说步入所谓的万物互联时代。
继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后，北斗系统让中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家，正是这些卫星导航系统，以广泛、便捷、廉价的方式连接了时间和空间，为万物互联提供最基本的可能。在前不久举行的第八届中国卫星导航学术年会（以下称“北斗年会”）上，有关北斗的最新情况披露：今年下半年将正式开始全球组网，拉开面向全球服务的帷幕。
届时，所谓北斗，将不再只是太空中遥远而又高冷的卫星，通过北斗芯片的研发升级，手机、共享单车等设备的应用，地上的人类和天上的北斗之间将建立一种“穿越大气层和时间”的联系，甚至为全球用户提供高精度、全天时、全天候定位导航授时服务。
正如北斗系统总设计师杨长风在北斗年会上所说：北斗卫星导航所提供的位置和时间信息，将成为万物互联不可或缺的要素，既是至关重要的物品标签，也是一切经济活动的记录，更是世界生生不息的见证。
经纬度定位为何取代不了门牌号
在北斗年会上，北京大学工学院航空航天工程系教授、北京大学先进技术研究院副院长程承旗连续问了几个和“经纬度”有关的“位置”问题——
“影视作品里通过某个经纬度，可立即查出某个地方的位置，但现实生活中，为何我们家里的门牌号码没有用经纬度来标识？”
“怎么才能快速计算物体之间的相对位置关系，比如对飞行器进行航路规划，用经纬度串成组的矢量矩阵就可以吗？”
在程承旗看来，经纬度之所以难以解决这些问题，根本原因在于经纬度的“点”特性，对描述空间“区域”存在一定局限。说白了，有了经纬度，可以知道你家在哪个小区甚至哪个楼，但具体到哪一层即三维空间里的“高”，以及你家有多大空间时，就不得而知了。
程承旗说，几百年来，人们建立经纬度位置体系，可以方便地确定地球上每一个“点”的位置。但长期以来，人们想描述一个“面”，或一个“体”的区域位置却十分复杂，通常要用一串经纬度坐标来描述。如此，既不方便报送，也很难标识索引，所以大家干脆用各种代码来代替，比如ID码、门牌号、电线杆号、井盖号，等等。
在迈向北斗全球导航的今天，科研人员提出了一种新的区域位置编码体系，支持陆、海、空、天和地下空间的“区域”标识。程承旗所研究的“北斗网格码”就是在这一背景下提出的。
事实上，卫星导航的本质就是定位，能否提供高精度的时空基准服务，是验证其成败的标准。而所谓“北斗网格码”，有人比喻称其是空间大数据的集装箱，就是北斗系统专门研发的全球区域位置标识编码。
程承旗说，未来这一技术一旦走进人们生活，每个人都可能会记住几个常用的北斗码，比如家庭门牌北斗码，单位停车位北斗码等；而每个城市基础设施部件上都能见到北斗码，电线杆、消防栓，甚至是建筑物上的一个螺栓，都有可能拥有专属的北斗码。
“不妨设想一下，当我们的北斗卫星导航终端都能自动输出北斗网格码的时候，那将会是一个什么样的场景？” 程承旗说，这意味着，北斗网格码有可能作为一个入口，开启“万物互联”。今后任何人走到任何地方，也许就不再需要扫码，通过北斗网格码即实现智能推送。
卫星信号走过两三万公里削弱了咋办
所谓万物互联，有一种形象的说法，即将一切还未联接起来的人、数据、流程和万事万物都联接起来，而目前全球仅有1%的事物与网络相连。有人就认为，要想实现这一点，“互联网+”“大数据+”是前提。
不过，在北斗年会上，中科院院士、北斗系统副总设计师杨元喜却表示，如果没有PNT体系即定位(Positioning)、导航(Navigation)、授时体系(Timing)——这三个维度和工具，一切很可能沦为“空中楼阁”。以大数据为例，如果没有PNT，就是一堆“乱数据”“杂数据”。他说，大数据的挖掘要根据定位、导航、授时来寻找线索、发现规律从而提供决策。
目前最常见的PNT信息，都是由全球卫星导航系统提供的。不过不管是美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯，还是中国的北斗，都具有一个天然的“脆弱性”，即“信号弱、穿透能力差、易被欺骗、易被干扰”的问题。
正如中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其所说，一颗距离地球两三万公里的卫星，发出的信号抵达地面后不可避免地会有所削弱，而且，空间段卫星的长期安全稳定运行也极具挑战，卫星本身和卫星的重要载荷可能出现故障，等等，这样，单靠导航卫星提供PNT服务，很难做到百分之百的保障。
如此一来，通过多手段建立一个时空领域的综合PNT体系就显得十分必要。这次北斗年会上，冉承其也透露，未来中国拟加快推进以北斗系统为核心的国家综合PNT体系建设，争取到2030年前后，构建基准统一、覆盖无缝、安全可信、高效便捷的国家综合PNT体系。
在杨元喜的设想里，综合PNT可能的信息源，除了包括北斗系统在内的高低轨天基无线电，还可以包括地基无线电、重力匹配导航、磁力匹配导航以及天文导航，甚至是量子导航等。
以量子导航为例，杨元喜说，既然量子可以通信，为何不能导航？至少从理论上来看，通过“测站点”发送具有纠缠特性的脉冲信号到“已知点”，测定脉冲到达的时间，即可计算距离。而且，量子导航可能还具有保密性、安全性等方面的优势。
在北斗年会上，一位北斗产品厂商代表问杨元喜，“如果说北斗系统的一些芯片是从国外采购的，那么未来即将建设的PNT系统还能称得上是国产吗，生产厂商又该如何追求‘国产化’呢？”
杨元喜说，他只能提出希望，希望我国的科研团队和相关厂商，花大力气研究自己的北斗芯片等产品，毕竟这些是北斗系统真正实现自主应用的一个前提。
芯片国产化加速北斗应用迈向物联网时代
在北斗年会期间，一款仅有铅笔尖大小的28纳米北斗芯片对外发布，业内专家称，这款芯片有望让北斗应用加速步入“物联网时代”。杨元喜说，这意味着至少在中国生产的全球卫星导航系统终端以及接收机，已经是“中国芯”。
来自中国卫星导航系统管理办公室的消息显示，目前我国已经启动了北斗三号全球系统建设，而在北斗三号前期论证中，就明确提出元器件和器部件国产化自主可控的目标。
北斗卫星导航系统副总设计师谢军说，截至目前，随着我国元器件生产厂家技术能力和工艺水平的提升，北斗三号关键部件目前全部实现国产化。他说，2015年我国发射了几颗新一代北斗导航卫星，目前在轨运行良好，这也证明我国国产化能力已满足可靠性要求。
谢军说，元器件国产化作为整个北斗工程的一个重要缩影，对我国基础工业有极大的推动和牵引作用，同时，国家工业基础的进步也保证了北斗系统的发展，两者互相促进。
北斗人流传着一句话：“国产化我骄傲，国产化我心跳。”前者是说我国自主技术已经涉及北斗系统建设的各个方面，后者则折射出其国产化道路上遭遇的种种不易。
北斗卫星导航系统卫星系统总设计师杨慧透露，午夜12点是卫星最易出问题的时间段，不同于部分国外成熟的技术，我国国产化是在不断摸索、不断归零中提升的。“曾几何时，最怕夜间接到来自卫星厂房的电话，因为不知道要面对哪些新的难题。”她说。
如今，在这次年会上，一家共享单车公司和一家生产北斗芯片的公司正式签约，对外宣称要推出北斗智能锁，实现车辆精细化管理，有望解决当前困扰大家的单车定位不准、人找车、单车乱停乱放难管理等难题。一位专家告诉记者，这种签约的底气，正是来自北斗国产定位芯片的研制成功。
业内有这样一句名言：“卫星导航定位系统的应用只受想象力的限制。”冉承其说，作为典型的国家重器，北斗将像水、电，还有公路一样，保障社会的运行发展。
他告诉记者，目前，公交车、出租车的北斗应用已相当成熟，网约车加入北斗系统、物流电商平台与北斗对接、北斗自动驾驶汽车诞生、北斗高精度车辆后视镜应用也已经开展。未来，以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链十分可期。
中国青年报·中青在线记者 邱晨辉
