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日前,“第四屆全球未來(lái)出行大會(huì)(GFM2020)”在德清召開(kāi)。本次大會(huì)旨在探討未來(lái)的城市、未來(lái)的出行、未來(lái)的汽車(chē)如何為居民提供更加經(jīng)濟(jì)、便捷、安全、科技友好的新出行方式。
在論壇的演講中,中國(guó)工程院院士、國(guó)家衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程中心主任劉經(jīng)南就北斗+5G引領(lǐng)新基建進(jìn)行了發(fā)言。在劉經(jīng)南院士看來(lái),“北斗+5G”作為一種融合基礎(chǔ)設(shè)施,可作為基礎(chǔ)設(shè)施支撐著車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,并且在新基建中發(fā)揮重要的作用。
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。
02 未來(lái)的自動(dòng)駕駛,需要什么智能基礎(chǔ)設(shè)施?
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。
03 北斗+5G如何賦能車(chē)聯(lián)網(wǎng)?
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))。
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