劉經(jīng)南院士：北斗+5G為何能引領(lǐng)新基建？

          01 北斗+5G為何能引領(lǐng)新基建？

          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無(wú)論是需求上、還是技術(shù)上都有天然通導(dǎo)一體的結(jié)合傾向，能夠互相賦能、彼此增強(qiáng)。

• 北斗賦能5G，有感知、認(rèn)知時(shí)空位置的功能，使所有信息能從生成開(kāi)始，就能夠給它進(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。

• 5G賦能北斗，因?yàn)?G高速度、大容量的穩(wěn)定傳輸北斗地基增強(qiáng)時(shí)空位置修正信號(hào)，使得北斗的時(shí)空精度更高。

          這就是新型基礎(chǔ)設(shè)施的融合特征，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(lái)智能時(shí)代重要的時(shí)空信息基礎(chǔ)設(shè)施。

          當(dāng)前，我國(guó)正在推進(jìn)的“新基建”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)，而基于“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(jí)改造不可或缺的重要手段。

         一是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)指的是搭載了先進(jìn)的車(chē)載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)、車(chē)與路、車(chē)與人、車(chē)與云端（就是服務(wù)器）、智能信息的交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境的感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能行駛，并最終實(shí)現(xiàn)替代人來(lái)操作汽車(chē)的新一代汽車(chē)。

         二是要給智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)提供各種各樣的信息，通過(guò)“5G+北斗”構(gòu)建的車(chē)聯(lián)網(wǎng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)V2X車(chē)路、車(chē)與周邊環(huán)境協(xié)同，對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)提供精準(zhǔn)時(shí)空位置服務(wù)的一種泛在的信息網(wǎng)絡(luò)。

         三是自動(dòng)駕駛高精地圖。對(duì)自動(dòng)駕駛地圖來(lái)說(shuō)，高精地圖含靜態(tài)信息就跟現(xiàn)在的地圖一樣，如道路的形狀和它的類(lèi)型，可以控制彎道的車(chē)速，而進(jìn)入高架橋下面或者隧道里面就會(huì)自動(dòng)啟用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)北斗這個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的不足。

         另一方面，還要有控制的功能，要含有實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)信息，如交通及道路的實(shí)時(shí)狀態(tài)、交通突發(fā)的一些事件、某些信號(hào)牌是不是倒下等等，實(shí)時(shí)地告訴運(yùn)行的車(chē)輛，來(lái)確保車(chē)輛的安全可控，再加上地圖，這樣合成起來(lái)，才能夠保證車(chē)輛的安全運(yùn)行和自動(dòng)駕駛。

          “北斗+5G”賦予了交通運(yùn)輸時(shí)空域內(nèi)的厘米級(jí)和納秒級(jí)時(shí)空位置的管控功能，國(guó)際上對(duì)于這種車(chē)聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)V2X（車(chē)路協(xié)同）這種技術(shù)有兩種，一種叫做短距通信技術(shù)，一種叫做基于通信網(wǎng)絡(luò)的車(chē)路協(xié)同技術(shù)。中國(guó)是支持基于網(wǎng)絡(luò)的車(chē)路協(xié)同技術(shù)的，基于通信網(wǎng)絡(luò)的車(chē)路協(xié)同技術(shù)和通過(guò)直連通信，實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)之間直連通信。

          構(gòu)建車(chē)聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)控制和信息安全的人、機(jī)器，包括環(huán)境和物理世界，物理世界也包括環(huán)境，互相融合，我們把它叫做信息與物理世界融合系統(tǒng)，這種系統(tǒng)科學(xué)界叫信息物理系統(tǒng)（CPS）、工業(yè)界就叫工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

         因?yàn)檐?chē)聯(lián)網(wǎng)有遠(yuǎn)程管控功能，使人、機(jī)、物融合，成為能調(diào)控物理世界的CPS系統(tǒng)。因?yàn)樗梢哉{(diào)控車(chē)輛的速度，通過(guò)遠(yuǎn)程的控制、命令管理通信，或者由車(chē)主本人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，調(diào)控車(chē)輛的速度是不是要降速、要變道、要?jiǎng)x車(chē)等等。

         所以構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，包括它的基站、路由、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等等的高精度時(shí)空體系，就可實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的時(shí)空位置信息可量測(cè)、可計(jì)算、可溯源、可調(diào)控，這就是它的關(guān)鍵。

         為了測(cè)試其可行性，劉經(jīng)南院士做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。對(duì)信號(hào)從A點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線(xiàn)到B點(diǎn)的流速進(jìn)行精確的測(cè)定，目前的互聯(lián)網(wǎng)是測(cè)不出兩個(gè)不同點(diǎn)之間的信息流速的，現(xiàn)在可以測(cè)定了，就是通過(guò)一個(gè)高精度的北斗授時(shí)守時(shí)終端，利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)或者未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)加精密單點(diǎn)定位技術(shù)，通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，把北斗整個(gè)系統(tǒng)的原子時(shí)鐘引入到了授時(shí)終端里面來(lái)。

         為此劉經(jīng)南院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了北斗精密授時(shí)守時(shí)秒脈接收沖終端和相關(guān)時(shí)戳機(jī)，將網(wǎng)絡(luò)信息包到達(dá)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)都打一個(gè)時(shí)間標(biāo)記，標(biāo)記什么時(shí)間到達(dá)的、位置是什么，其天穩(wěn)可優(yōu)于0.3納秒，同步精度優(yōu)于0.3納秒，實(shí)現(xiàn)了很高的精度。   

          2019.9.19日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，明確提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)研發(fā)，要形成自主可控完整的產(chǎn)業(yè)鏈。而以北斗＋5G為代表的泛在網(wǎng)絡(luò)和可控的交通信息基礎(chǔ)設(shè)施，將融合創(chuàng)新出中國(guó)特色的智能交通。

          如果說(shuō)4G改變生活，5G改變社會(huì)，通過(guò)“北斗+5G”給交通行業(yè)及應(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)，不僅可以解決車(chē)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，“北斗+5G”還將能改變世界（使世界從信息互聯(lián)到時(shí)空位置互聯(lián)）和改變時(shí)代（引領(lǐng)信息時(shí)代向智能時(shí)代邁進(jìn)）。