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、高精度的時空基準，它的高精度導航增強技術(shù)與5G無論是需求上、還是技術(shù)上都有天然通導一體的結(jié)合傾向，能夠互相賦能、彼此增強。

• 北斗賦能5G，有感知、認知時空位置的功能，使所有信息能從生成開始，就能夠給它進行時空位置定位，使得它在網(wǎng)絡(luò)上的活動或者在網(wǎng)絡(luò)上什么地方駐留、待多久的時空軌跡都能知道。

• 5G賦能北斗，因為5G高速度、大容量的穩(wěn)定傳輸北斗地基增強時空位置修正信號，使得北斗的時空精度更高。

          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”，不僅是信息時代、數(shù)字時代的信息基礎(chǔ)設(shè)施，也是未來智能時代重要的時空信息基礎(chǔ)設(shè)施。

          當前，我國正在推進的“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”的精準時空技術(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。

         一是智能網(wǎng)聯(lián)汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車指的是搭載了先進的車載傳感器、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)，實現(xiàn)車與車、車與路、車與人、車與云端（就是服務(wù)器）、智能信息的交換、共享，具備復雜環(huán)境的感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能行駛，并最終實現(xiàn)替代人來操作汽車的新一代汽車。

         二是要給智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供各種各樣的信息，通過“5G+北斗”構(gòu)建的車聯(lián)網(wǎng)，來實現(xiàn)V2X車路、車與周邊環(huán)境協(xié)同，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供精準時空位置服務(wù)的一種泛在的信息網(wǎng)絡(luò)。

         三是自動駕駛高精地圖。對自動駕駛地圖來說，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型，可以控制彎道的車速，而進入高架橋下面或者隧道里面就會自動啟用慣性導航系統(tǒng)來彌補北斗這個導航系統(tǒng)的不足。

         另一方面，還要有控制的功能，要含有實時的動態(tài)信息，如交通及道路的實時狀態(tài)、交通突發(fā)的一些事件、某些信號牌是不是倒下等等，實時地告訴運行的車輛，來確保車輛的安全可控，再加上地圖，這樣合成起來，才能夠保證車輛的安全運行和自動駕駛。

          “北斗+5G”賦予了交通運輸時空域內(nèi)的厘米級和納秒級時空位置的管控功能，國際上對于這種車聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)V2X（車路協(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)的車路協(xié)同技術(shù)。中國是支持基于網(wǎng)絡(luò)的車路協(xié)同技術(shù)的，基于通信網(wǎng)絡(luò)的車路協(xié)同技術(shù)和通過直連通信，實現(xiàn)車與車之間直連通信。

          構(gòu)建車聯(lián)網(wǎng)實時控制和信息安全的人、機器，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)。

         因為車聯(lián)網(wǎng)有遠程管控功能，使人、機、物融合，成為能調(diào)控物理世界的CPS系統(tǒng)。因為它可以調(diào)控車輛的速度，通過遠程的控制、命令管理通信，或者由車主本人進行遠程控制，調(diào)控車輛的速度是不是要降速、要變道、要剎車等等。

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

         為了測試其可行性，劉經(jīng)南院士做了相關(guān)的實驗。對信號從A點通過網(wǎng)絡(luò)導線到B點的流速進行精確的測定，目前的互聯(lián)網(wǎng)是測不出兩個不同點之間的信息流速的，現(xiàn)在可以測定了，就是通過一個高精度的北斗授時守時終端，利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)或者未來的互聯(lián)網(wǎng)加精密單點定位技術(shù)，通過特殊的設(shè)計，把北斗整個系統(tǒng)的原子時鐘引入到了授時終端里面來。

         為此劉經(jīng)南院士團隊開發(fā)了北斗精密授時守時秒脈接收沖終端和相關(guān)時戳機，將網(wǎng)絡(luò)信息包到達哪個節(jié)點都打一個時間標記，標記什么時間到達的、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，實現(xiàn)了很高的精度。   

          2019.9.19日，國務(wù)院發(fā)布《交通強國建設(shè)綱要》，明確提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(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)新出中國特色的智能交通。

          如果說4G改變生活，5G改變社會，通過“北斗+5G”給交通行業(yè)及應(yīng)用賦以時空智能，成為實現(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)到時空位置互聯(lián)）和改變時代（引領(lǐng)信息時代向智能時代邁進）。