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施闯:羲和将实现室内室外导航位置服务

羲和系统核心是实现广域多种精度室内化室外导航位置服务能力,主要目标是推动北斗迅速应用,特别是大众市场运用,提升北斗市场占有率,跟北斗系统应用相互配合从室内定位从地图、从服务几个角度配合北斗推广。

  羲和系统是在北斗系统之后服务于导航产业的一个系统,导航和位置服务是在经历了十几年二十年的发展,应该说最近几年它遇到了非常好的机遇,那就是移动互联网的兴起,移动互联网里有一个规律,价值和用户的数量平方成正比,我们国家已经拥有了10亿手机用户,汽车拥有量超过1个亿,位置服务将成为移动互联网的标准配置,这是大家达成的共识,专家预计导航系统产业将以30%—40%的复合增长,预计到2015年用户达到5亿,所以说它在中国的经济发展中起了非常大的作用。

  第二个需求就是我们国家北斗系统在今年正式投入区域服务,以北斗为核心的导航与位置服务产业成为战略性新兴产业,广泛深入应用是打造国家新的优势竞争力的关键,北斗导航系统走向行业和大众,必须满足不同精度的服务需求,满足不同用户的特色需求,面临着GPS和GLONASS的竞争。

  另外一方面从人们对导航和位置服务的需求来看发生了一些变化,过去我们对于车辆导航只要求引路,而目前我们对精度要求非常高,卫星导航对监管提供了一个车道级的导航应用的一个能力。另外一方面人们对导航需求逐渐从室外扩展到室内,而室内我们还没有很好的手段,除此之外我们车辆导航也发展到移动通信手机的导航,行人导航。除此之外除了人们对导航的需求还增加了对位置服务的需求,和他所需要和地理位置相关的信息需求,这样从经济的发展,从人们对导航的需求以及对国家北斗系统推广应用的需求来看,对于我们导航和位置服务提出了一个重要的市场需求。

  导航服务于这样一个需求所需要的要素我们认为有三个方面,第一个是卫星导航,现在我们的北斗已经实现了这个能力,第二个是要对于卫星导航进行增强,人们现在需要对室内定位,对车道型的导航需要精确定位提出要求。现在对于北斗实现的区域导航之后,需要做的是对于北斗的米级到分米精确服务,另外补充室内不足,这是在定位方面的要素需求。

  第二个是地图的需求,我们有了定位,给这个坐标还不够用,需要一个地图,这个地图将满足人们对导航位置服务的全信息的需求,所以我们要叫它全息导航,除了地理位置要素以外还增加各种人们所感兴趣的POI的数据,比如说这个地图上酒店,这个将来在四维地图,逐渐已经发展成为这种全信息一体化导航和地图信息服务。

  第三个要素是智能和位置服务,目前我们现在采用的地图的服务还是谷歌和苹果所提供的手机定位服务,这个对于国家信息安全来说存在着重大隐患,因为我们获得谷歌,苹果所提供的位置服务同时又泄漏了自己的位置信息,对一些重要设施进行标记也泄漏了国家的位置和安全信息。而服务的平台在我们国家没有很好建立起来,因此说要形成对于用户导航和位置必须形成我国自主的可以控制的导航和位置服务能力。我们对它的设计将是一个在城市区域,室内达到米级,室外达到分米级的定位服务,并且提供内容丰富的米级的室内外导航地图和丰富的人事物动态的位置信息库以及满足一级用户在线式的服务,这是自主的可控的位置服务能力。

  所需要的服务系统分三个部分,第一个是泛在精确定位系统,精确定位我们用羲和系统实现。第二个是全息导航地图,这个是需要提供位置信息和地理信息的内容,第三个是提供服务的网络,我们叫中国位置网,三个大系统共同支撑中国自主可控的定位和位置服务。今天我汇报的主要内容就是羲和系统。

  羲和取意是中国的古代太阳神,上古时期掌管时间历法的神,出现在商书尧典里,人们主要生活在白天,绝大部分时间是利用太阳和方位进行导航,所谓取名羲和是提供全空域全时和无缝的导航定位服务。

  羲和系统目前已由国家的科技部导航与位置服务重点项目来支持前期的研究和系统的示范,它的总体目标就是形成我国自主可控的位置服务的室内外定位服务能力,促进北斗系统应用与产业化,提升北斗竞争力和大众市场占有力,而这个从定位、增强、地图和位置服务网这几个方面来提升北斗全面的应用。从而完善我国自主的导航位置服务产业链,提升国家自主创新能力,支撑导航与位置服务战略性新兴产业发展,促进传统产业结构转型。

  具体的目标分为这么几个方面,第一个是构建国家和区域级的行业级的实时精密定位系统,对普通大众用户室外优于1米,室内优于3米的无缝定位导航能力。预计2015年实现10个城市面向公众导航与位置服务范围,在交通,农业,国土,海洋,公共安全,救灾等几个方面开展示范,并且催生一条从定位芯片,终端,定位和服务软件以及到用户系统和服务提供商这样一条长长的产业链。

  这个计划已经在科技部部署,下面主要介绍一下进展情况。羲和系统是基于协同实时精密定位,所谓协同实时精密定位是实现卫星导航,增强移动通信以及广域实时定位和室内信息定位多协同,增加移动通信信号连在一起,实现无缝的多精密导航定位服务直接与北斗系统相连接。

  在室外部分目前我们已经实现了从北斗米级到厘米级的定位服务能力,这个孙院士已经给予了高度评价,认为这个技术是对推动北斗应用与产业化具有重要意义,并且已经研制了面向专业用户的分米级的手持导航定位终端以及厘米级的专业用户终端,并且开展研制1米级的高精度车载导航终端和面向手机用户的精密定位标准。

  在室内定位部分我们认为是一个研究的热点,美国的PAT研究员认为该技术将在2015年到2017年得到大量部署和实施,可见这个达到一个共识,在室外外形导航之后大量建设室内服务。

  与此同时诺基亚,三星等20多家大通信企业成立了室内定位联盟,来对技术方案确保高精度,低能耗,移动,易用和可部署的室内服务系统,符合这一标准的手机将在2013年上市,而我们国家也在这方面做了很多前期部署,包括多种室内定位技术手段,包括WIFI移动通信等,最近在863计划支持下,和北京航空大学研究了智能TC—OFDM信号定位原理的系统,它可以在广域范围内实现室内外无缝的3—5米定位系统,可以说在室内外取得了重要的进步。

  羲和系统在国内外引起了广泛的关注,10月23日美国国务院发表了一篇报告研究全球卫星导航发展状态,主要提到中国将建设羲和系统来增强北斗系统的服务能力,并且形成室内外无缝的定位服务能力,可以说得到了国际社会的一个关注。除此之外上海、天津和中山也都开展羲和系统的城市级的应用示范,中国电信,华为,诺基亚,谷歌等产业领军的企业积极参与到羲和系统的建设和示范中来。由于时间关系我就不仔细的介绍它的具体细节。

  总结起来羲和系统核心是实现广域多种精度室内化室外导航位置服务能力,主要目标是推动北斗迅速应用,特别是大众市场运用,提升北斗市场占有率,跟北斗系统应用相互配合从室内定位从地图、从服务几个角度配合北斗推广。第三个特点是抓住现代新兴产业发展的机遇,移动互联网对于导航位置服务的促进将抢占国际新技术制高点,可以说这项研究跟国际的规划是同步进行的,羲和系统是后GNSS时代,我们把握机遇的一个选择,它的实施和部署将迅速的提升我国在导航服务方面的能力,信息的服务能力以及产业的竞争力。

  作者简介

  施闯,博士,教授,武汉大学卫星导航定位技术研究中心主任。主要从事高精度卫星导航定位理论、方法、软件、系统及其应用研究。在空间大地测量基准建立与维持、导航卫星实时精密定轨、广域实时精密定位、中低轨对地观测卫星高精度定位、高频GNSS的地震监测等方面,取得创新性的研究成果,并在国家相关的重大工程和重大科技攻关项目中得到成功应用。

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