姜衛平
武漢大學衛星導航定位技術研究中心主任，長期致力于衛星大地測量學理論及工程應用研究。
在萬物互聯驅動下，北斗通過與人工智能、大數據、云計算、5G通信等新技術的跨界融合，其應用范圍從衛星導航定位延伸到了工業互聯網、物聯網、車聯網等新興應用領域。“在萬物互聯時代，北斗的應用只受限于想象力。通過應用，北斗能讓萬物更互聯。”武漢大學衛星導航定位技術研究中心主任姜衛平教授在接受《定位》雜志專訪時說道。
數字化加速跨界融合
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與人類活動息息相關的信息，簡單概述就是“到哪里去”“什么時間走”“干什么事兒”這三個問題，而這三個問題離不開時間和位置，因此衛星導航技術被應用到各個領域，而它的跨界融合對人們的科技方式和生活方式帶來了深刻的變革。
2020年7月31號北斗三號系統正式為全球提供服務，這對北斗來說是一個非常重要的里程碑事件。在此背景下，姜衛平認為北斗的跨界融合是當前智能化時代基礎性、顛覆性的技術，其服務功能是為全球提供精準時空信息。在此之前，北斗的服務功能經歷了兩個演變：最初的功能是提供區域高精度定位與授時服務，隨后功能進化為為大眾提供高精度位置服務。
北斗服務功能的演變，是社會需求驅動的結果。而北斗提供精準時空服務則為數字化建設所驅動。
目前全世界都在發展數字化，數字經濟、數字社會、數字 *** 是數字化發展的重要組成部分，三者互為支撐，彼此滲透，相互交融。那么，時空信息跟數字化有什么關系？姜衛平回答道：“任何實體目標或事件都具有空間、時間和專題三大特征。時空信息就是描述目標或事件三大特征的信息，反映了地理實體或目標狀態和變化過程的空間位置及其自然社會屬性。”基于此，可以提出“時空信息是數字化發展的新事物、新思維、新技術”這一概念。
對于這個新概念，姜衛平給出了詳細的解釋：時空信息是數字化發展的新思維。目標或事件的數字化描述、分析、決策是數字化發展的基礎，時空信息是在統一的時間和空間基準下描述目標或事件存在狀態與變化過程的時序數據。
時空信息是數字化發展的新資源。數據正逐漸成為驅動經濟社會發展的關鍵生產要素和新引擎，時空信息是驅動實時化、知識化信息服務和信息產業蓬勃發展的基礎和資源。
時空信息是數字化發展的新技術。“時空信息+”，同“互聯網+”“大數據+”“人工智能+”等，成為“物聯、數聯、智聯”數字科技的重要組成。時空信息是實現精確控制、精準分析的基礎和 *** ，例如位置信息被列為“工業4.0”的基礎。
2021年9月16日，國家主席 *** 向首屆北斗規模應用國際峰會致賀信時指出，“當前，全球數字化發展日益加快，時空信息、定位導航服務成為重要的新型基礎設施。”這意味著北斗對國計民生、社會經濟發展非常重要，這也是驅動北斗跨界融合的重要因素。同時當前數字經濟和智慧社會發展建設都需要時空信息來做支撐，這也進一步推動了北斗與各行各業進行跨界融合。
“就智慧城市建設來說，我認為有四大基礎設施，通信 *** 、大數據分析、傳感器 *** 和時空信息。倘若要預警防控，沒有時空信息又怎么智能化防控？所以現在要跟蹤所有人、所有事物的目標軌跡。但是光有軌跡還不行，還需要時間信息。比如你從廣州到武漢，若是2018年來的，那沒關系，因為那年沒有疫情。若是2019年發生疫情后來的武漢，那就要打上時間標志，這個時間標志就會傳達更多的信息，這些時空信息才能更好地實現智能化。”姜衛平舉例道。
多維度融合，產生“化學反應”
“劉經南院士在2018年就明確提出了北斗的跨界融合。”姜衛平說道。在劉院士看來，北斗的跨界融合可以按北斗“+”服務、“+”功能、“+”產業、“+”技術四個維度進行歸納。
首先，“+”服務。北斗與傳統的服務業等行業深度融合，創造出基于時空位置的新商態、新業態，如電子商務物流、移動互聯網金融、移動在線共享娛樂、移動在線共享教育、共享交通等。
其次，“+”功能。北斗+物聯網/輸電網，不僅是傳統意義上的信息 *** ，更是一個集物質、能量和信息互相交融的泛在網，所傳遞的不僅僅是傳統意義上的信息，還包括人類需求相關的物質和能量的傳輸信息。人類活動的實體空間與虛擬的 *** 空間要實現融合。
再次，“+”產業。北斗為制造業向無場所經濟轉型提供時空位置服務，可以從設計生產銷售到售后服務，以及產品的遠程感知運控的全流通，對傳統產業進行空間共享和時間分享，傳統產業則可無需固定場所支撐。
最后，“+”技術，就是北斗與傳感器、多種無線通訊，微機電及其他定位方式等技術集成融合，室內室外多傳感器融合，為各行各業和物聯網提供泛在智能的時空位置服務。
圍繞以上四個維度，姜衛平帶領的武漢大學衛星導航定位技術研究中心開展了很多工作，并取得了成效，尤其是在“+”技術和“+”功能方面。
在“+”技術方面，武漢大學衛星導航定位技術研究中心跟中國移動成立了5G北斗精準定位聯合創新實驗室，共同在5G北斗高精定位技術測試及應用、智慧校區、遠程教育、智慧醫療等領域開展創新性研究。在“+”功能方面，武漢大學衛星導航定位技術研究中心與國家電網合作，共同推動北斗在國家電網的應用；與中國移動合作，共同推進高精度衛星定位基準站建設，并助推北斗跳出測繪行業應用的范圍，向通信、水利、交通、電力、氣象等多個行業延展。姜衛平以氣象行業為例，傳統觀測氣象的做法是放氣球。此 *** 更大的問題難以做到實時、連續的數據采集，主要在于探空氣球施放采樣需要隔一段時間（如一日三放），這會導致天氣預報無法做到精準。“利用北斗高精度基準站可實現連續地、實時地監測對流層，然后根據經驗公式來做氣壓、氣溫、時度等反演分析，最后通過水汽含量變化來服務于災害天氣預報，使預報更精準。”
同時，姜衛平強調，幾乎所有的行業都要用到位置和時間，因此各行各業都離不開北斗。尤其是當數字化經濟發展越深入，北斗的跨界融合就會越廣泛。“比方說電力行業，氣候對電力期貨市場有直接影響，若干旱或者高溫，用電量就大，那么電力期貨價格就會上漲。而對氣候、氣溫及其持續時間等因素的預判，我們可以通過北斗高精度基準站與氣候、氣象結合研究，這不就是經濟嗎？以后這樣深入應用的例子還會更多。”姜衛平舉例說道。
推動北斗在各行各業的應用，是武漢大學衛星導航定位技術研究中心的新使命。作為不僅是國家衛星定位系統工程技術研究中心，也是國際公認的國際全球衛星導航系統服務組織（IGS）三大數據與分析中心之一，同時還是國家科技部指定的導航與位置服務全國科技服務業行業試點單位，全球連續監測評估系統（IGMAS）分析中心和北斗數據與分析中心的武漢大學衛星導航定位技術研究中心，在成立之時的使命是解決衛星導航定位技術難題。“目前我們中心在致力于把衛星導航定位技術的成果轉化，涉及芯片、硬件、軟件、應用等方面，從產業的上中下游全方位推動包括北斗在內的衛星導航技術應用。”
萬物互聯激發挑戰和機會
在姜衛平看來，驅動北斗的跨界融合還有一個重要因素就是萬物互聯。“在萬物互聯的概念中，首先是物與物相連，然后物與人相連，再人與人相連，最后是人與物相連。人也好，物也好，最后都成為了一個目標，通過時空信息去告訴大家怎么用。舉個例子，如果人與車都進入了交通管理系統，每人都能同時收到相關信息就可以想辦法避免堵車。據我們研究，同一個路段，若這樣管理能提高20%～30%效率。”姜衛平解釋道。
在萬物互聯到來之前，北斗的跨界融合面臨著四大挑戰。
一是技術層面的挑戰，解決在沒有信號或衛星條件受限的情況下北斗高精度時空信息的獲取難題。北斗定位精度通常在10米到5米之間，其更高的精度主要通過地基增強系統或星基增強系統來實現。“然而有些地方不適合建地基增強系統，又或是在有少量的地基增強系統的情況下，特別是在沒有信號的情況下，怎么獲取高精度時空信息，這是需要從技術上進行解決的。”
二是應用層面的挑戰。“要把北斗應用到人們的生活中，這會涉及到成本控制問題。因此如何在低成本、低功耗的北斗接收機上實現厘米級甚至毫米級高精度服務，這是需要解決的問題。因為低成本的北斗接收機噪聲大、定位精度差。因此我們需要通過硬件和軟件技術，把噪聲去掉來提高精度，這將是一個挑戰。”姜衛平說。
三是思想認識層面的挑戰。隨著北斗在各行各業得到應用，很容易在一些人的心中樹立“萬能”的意識，但這不利于北斗的應用推廣。姜衛平以北斗變形監測應用為例，目前變形監測主要分兩大類，一類是土木工程監測，如大橋、大壩、高層建筑物等監測；另一類是地面沉降、滑坡等自然災害監測，這種監測要求精度高，很多需要毫米級的監測精度。“北斗要做到幾個毫米甚至一個毫米是非常困難的，但如果問北斗能不能做？答案是能！”姜衛平指出，北斗要做到毫米級監測必須有三個前提條件：非常好的硬件設備、非常好的軟件技術、非常好的工程化。“如果隨隨便便拿個設備和技術去做，只會斷送北斗在變形監測領域的應用前途。所以跨界融合時，我們要本著實事求是的精神去推動北斗應用。”
四是政策層面的挑戰。由于時空信息涉及國家安全，因此國家采取了較嚴的時空信息管理政策。隨著自動駕駛行業的發展，呼吁出臺更寬松的時空信息政策的聲音變得強烈，因為自動駕駛需要北斗提供高精度的時空信息來引路。“如果時空信息全部保密，就會限制自動駕駛等行業的發展；如果時空信息不保密，又會侵犯隱私，甚至危及國家安全，那么要如何制定相應的政策法規，這個很重要，也具有很大挑戰。”姜衛平認為，四大挑戰一旦解決，北斗未來的跨界融合應用范圍會更加廣闊。
如果說萬物互聯是北斗跨界融合的應用愿景，那么人才是實現這一愿景的加速器。因此，做好人才培養尤為重要。
對此，姜衛平對衛星導航定位學科的人才培養有自己的想法。“我覺得學科要朝兩個方面發展，一個是基礎性方向，另一個是交叉方向。畢竟位置服務不僅僅需要測繪技術，也需要通信、計算機、人工智能等技術。”為此，他認為衛星導航定位學科的人才培養一方面要加強測繪技術教育，另一方面要培養交叉型人才，這樣才能實現更有效、更科學、更先進的時空信息服務，才能把技術推廣或者跨界到各行各業去。值得一提的是，為了培養好人才，武漢大學衛星導航定位技術研究中心設立了時空基準、北斗導航、位置服務、導航物聯網和多源智能導航五個研究所。“其中時空基準和北斗導航偏重本學科，位置服務偏重學科交叉范疇，導航物聯網和多源智能導航則屬于學科完全交叉范疇。我們中心之所以這么設置，其中一個目的就是為了培養更多能滿足萬物互聯需求的人才。”
盡管當前衛星導航定位為二級學科（隸屬于控制科學與工程、測繪科學與技術兩門一級學科），但姜衛平相信，在北斗跨界融合的推動下，導航定位有機會發展成為一級學科，與測繪科學與技術、遙感科學與技術形成三足鼎立的局面。“一級學科會更有利于導航定位學科的人才培養，只有培養出好的人才，萬物互聯才能更好、更快地實現。”
在展望北斗跨界融合的未來前景時，姜衛平認為，在數字化建設和萬物互聯的驅動下，北斗的跨界融合會更加深入到社會的方方面面中，讓人們的生活更便捷、更美好。
