實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星導(dǎo)航的全面融合

● 文|北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心 薛峰

實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星導(dǎo)航的全面融合

● 文|北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心 薛峰

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)大的階段，并即將經(jīng)歷第四個(gè)階段（以主要流量來源和用戶行為目標(biāo)為劃分依據(jù)）：第一階段是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，主要是傳統(tǒng)的網(wǎng)站當(dāng)?shù)?，這個(gè)階段持續(xù)了十幾年。第二階段主要是網(wǎng)站和內(nèi)容流型社交網(wǎng)絡(luò)并存，這個(gè)階段目前正在趨于尾聲，已經(jīng)持續(xù)了七八年。第三階段，則是網(wǎng)站弱化、移動(dòng)客戶終端（APP）與消息流型社交網(wǎng)絡(luò)并存的階段。這個(gè)階段是目前正在發(fā)生的，卻也持續(xù)有兩三年了。第四階段則是即將發(fā)生的，超級(jí)APP將以用戶為基礎(chǔ)，承載一切的內(nèi)容與服務(wù)，最終完成互聯(lián)網(wǎng)信息的全面整合。

參照互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段，衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展階段可以進(jìn)行如下劃分：衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展到現(xiàn)在，主要經(jīng)歷了三個(gè)大的階段，并即將經(jīng)歷第四個(gè)階段（以主要載體和用戶行為目標(biāo)為劃分依據(jù)）：第一階段是軍事導(dǎo)航，主要是滿足軍用載體，武器平臺(tái)傳統(tǒng)制導(dǎo)，這個(gè)階段持續(xù)了約20年。第二階段主要是私家車自駕游熱帶來的車載導(dǎo)航終端大爆發(fā)，這個(gè)階段目前正在平穩(wěn)期，已經(jīng)持續(xù)了10年。第三階段則是衛(wèi)星導(dǎo)航與物聯(lián)網(wǎng)相互結(jié)合的階段，這個(gè)階段是目前正在發(fā)生的，正在蓬勃發(fā)展。第四階段則是即將發(fā)生的，以廉價(jià)嵌入式衛(wèi)星導(dǎo)航模塊結(jié)合各類APP以信息融合為主要標(biāo)志，將位置信息納入互聯(lián)網(wǎng)承載的內(nèi)容與服務(wù)，最終完成衛(wèi)星導(dǎo)航與互聯(lián)網(wǎng)的全面整合。

一、衛(wèi)星導(dǎo)航與互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)階段聯(lián)系

當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)信息化的社會(huì)，在這個(gè)信息高速流通的社會(huì)中，互聯(lián)網(wǎng)遍布全球，與人類的生活越來越近。家電網(wǎng)絡(luò)化、車輛網(wǎng)絡(luò)化、生活網(wǎng)絡(luò)化，也許未來只需要利用手中的智能手機(jī)和各類APP就能遠(yuǎn)程控制身邊的一切。

衛(wèi)星導(dǎo)航過去在人們眼中是非常高大上的技術(shù)，只有業(yè)內(nèi)人士才能玩得轉(zhuǎn)、玩得好。確實(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航是為了滿足武器系統(tǒng)大范圍高性能制導(dǎo)的軍事需求產(chǎn)生，但隨著技術(shù)進(jìn)步和民用推廣，特別是車載導(dǎo)航終端爆炸式發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航終端已經(jīng)成為每個(gè)人都用的起的普通消費(fèi)產(chǎn)品，特別是智能手機(jī)集成導(dǎo)航終端后，衛(wèi)星導(dǎo)航已經(jīng)徹底揭開神秘面紗成為每個(gè)人都能使用的尋常之物，成為日常生活的一部分。

衛(wèi)星導(dǎo)航形成的信息是位置、速度和時(shí)間。對(duì)于直接輸出的經(jīng)緯度、衛(wèi)星時(shí)間，沒有一定測(cè)繪技術(shù)基礎(chǔ)的人恐怕無法直接使用；只有與地圖結(jié)合后才能直觀地進(jìn)行導(dǎo)航，這也是導(dǎo)航系統(tǒng)最大的特點(diǎn)。

☆ 北斗授時(shí)手表

目前階段衛(wèi)星導(dǎo)航與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系不夠緊密，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

1）設(shè)備層：傳統(tǒng)的導(dǎo)航終端分為手持、車載（機(jī)載、船載）、集成等幾類，分別滿足個(gè)人、交通工具、設(shè)備內(nèi)部集成的導(dǎo)航需要。這些終端通過專用接口（一般為串口）與外圍軟/硬件通信，把各類測(cè)量數(shù)據(jù)、位置、速度、時(shí)間信息送給控制顯示機(jī)構(gòu)。使用傳統(tǒng)導(dǎo)航終端的載體或用戶沒有連接互聯(lián)網(wǎng)的需求，因此終端沒有與互聯(lián)網(wǎng)連接的任何設(shè)計(jì)。

2）信息層：從衛(wèi)星導(dǎo)航和互聯(lián)網(wǎng)各自發(fā)展的階段看，前兩個(gè)階段兩者處在平行線上沒有交點(diǎn)，只有第三階段物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)以后才出現(xiàn)了簡(jiǎn)單信息融合。因此應(yīng)用需求的牽引、終端成本的廉價(jià)，以及生活互聯(lián)網(wǎng)化是促成衛(wèi)星導(dǎo)航與互聯(lián)網(wǎng)信息融合的必要條件。

二、衛(wèi)星導(dǎo)航與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合

衛(wèi)星導(dǎo)航要實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的真正結(jié)合，必須解決終端和信息兩個(gè)層面上的結(jié)合，可從底層硬件和協(xié)議兩方面實(shí)現(xiàn)。

1.終端結(jié)合

終端結(jié)合主要從傳統(tǒng)導(dǎo)航終端的互聯(lián)網(wǎng)功能改進(jìn)和互聯(lián)網(wǎng)終端的導(dǎo)航功能改進(jìn)兩個(gè)方面開展。

（1）傳統(tǒng)導(dǎo)航終端的互聯(lián)網(wǎng)功能改進(jìn)

傳統(tǒng)導(dǎo)航終端只具備串口和圖形界面兩種輸出方式，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)改進(jìn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接口需要增加WLAN或手機(jī)功能，在具備WiFi或手機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，終端增加WLAN后變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)訪問、自動(dòng)軟件升級(jí)和狀態(tài)維護(hù)等。

例如傳統(tǒng)車載導(dǎo)航儀增加手機(jī)模塊，基于中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，不僅可以為司機(jī)提供更新、更準(zhǔn)、更便捷的位置導(dǎo)航，還可以為司機(jī)提供更多關(guān)于位置的服務(wù)。

☆ 車載智能手機(jī)系統(tǒng)

1）地圖數(shù)據(jù)更新服務(wù)：依托強(qiáng)大的后臺(tái)數(shù)據(jù)和資源做支持，地圖數(shù)據(jù)和POI點(diǎn)及相關(guān)信息都能實(shí)時(shí)更新，避免了城市發(fā)展過快引起的地圖頻繁更新問題，可實(shí)現(xiàn)每次開機(jī)都使用最新地圖。

2）地點(diǎn)搜索服務(wù)：通過語音控制，告知客服中心想去的地方以及需求（例如景點(diǎn)瀏覽地最佳路線，沿途吃住要求），掛機(jī)后網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航終端語音介紹幾條路線，根據(jù)用戶選擇結(jié)果自動(dòng)開始導(dǎo)航。

3）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)：可以通過網(wǎng)絡(luò)在線看視頻、聽音樂、聽新聞，了解路上交通擁堵情況及建議路線、沿途風(fēng)土人情介紹及旅游建議，還可以通過智能家電為家里提前預(yù)約空調(diào)、加濕器服務(wù)等。

4）軟件升級(jí)服務(wù)：導(dǎo)航終端軟件自動(dòng)升級(jí)，解決舊版本軟件漏洞，獲取更多功能。

值得注意的是，傳統(tǒng)導(dǎo)航終端與網(wǎng)絡(luò)融合可以解決城市內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)易受建筑遮擋無法定位的問題。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有較長的初次捕獲時(shí)間或首次定位時(shí)間（TTFF），特別是接收機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，需要十多分鐘才能完成對(duì)衛(wèi)星的搜索和電文的接收。如果導(dǎo)航終端處于室內(nèi)、高大植物下、建筑物旁或衛(wèi)星信號(hào)無法覆蓋的地方，由于可見的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)量較少，定位速度更慢，誤差更大，甚至無法完成定位。

而基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案需要導(dǎo)航終端發(fā)出信號(hào)并且由多個(gè)固定位置的基站接收，通過測(cè)量導(dǎo)航終端到基站的信號(hào)的特征參數(shù)，再根據(jù)特定的算法計(jì)算出被測(cè)物體（導(dǎo)航終端）的位置。由于基站間時(shí)間同步精度有限，這種方案的定位精度不高，受基站周圍電磁環(huán)境、多路徑效應(yīng)、用戶運(yùn)動(dòng)速度、基站信號(hào)切換等影響較大。

盡管網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星導(dǎo)航適用場(chǎng)合都有局限性，但它們之間可以相互結(jié)合取長補(bǔ)短。比如在基站覆蓋不全的城市外，導(dǎo)航終端可以搜索到4顆甚至更多的衛(wèi)星，主要采用衛(wèi)星導(dǎo)航體制；在密集的城市地區(qū)和高大建筑物內(nèi)，導(dǎo)航終端檢測(cè)不到足夠的衛(wèi)星信號(hào)，主要采用基站定位體制。例如高通公司開發(fā)出的GPSOne定位方案，是一種混合的無線輔助全球定位系統(tǒng)（Hybrid AGPS），不僅首次定位時(shí)間短、定位精度高，而且適用于各種地形。它綜合利用了無線蜂窩網(wǎng)和GPS衛(wèi)星二者的優(yōu)勢(shì)，極大提高了定位服務(wù)的適用范圍、精度、連續(xù)性、可用性和完好性。

（2）互聯(lián)網(wǎng)終端的導(dǎo)航功能改進(jìn)

互聯(lián)網(wǎng)終端增加衛(wèi)星導(dǎo)航功能最成功的設(shè)備就是智能手機(jī)。早期智能手機(jī)是具備管理備忘錄、計(jì)算器及日程表等功能的PDA（個(gè)人數(shù)字信息助理終端）與手機(jī)相互融合的產(chǎn)品。在20世紀(jì)90年代智能手機(jī)剛剛問世的“黎明期”，手機(jī)沒有衛(wèi)星導(dǎo)航功能；在2000—2006年商務(wù)智能手機(jī)繁榮發(fā)展的“商用機(jī)擴(kuò)大期”，芯片供應(yīng)商成功將GPS、手機(jī)通信、數(shù)據(jù)傳輸以及WLAN等功能集成在單一芯片內(nèi)，極大降低了用戶使用衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)的門檻，但這一階段地圖和GPS結(jié)合的不夠完善以及更新方式等問題，衛(wèi)星導(dǎo)航僅僅是作為智能手機(jī)的附加功能存在，沒有與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合；直到2007年以后逐步走進(jìn)普通消費(fèi)者視野的“大眾普及期”，隨著手機(jī)上網(wǎng)速度的不斷提高，作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端的手機(jī)應(yīng)用及各類增值業(yè)務(wù)成為關(guān)注熱點(diǎn)，利用衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品位置信息的服務(wù)開始大量出現(xiàn)?？梢灶A(yù)計(jì)，未來的智能手機(jī)必然集成了單模甚至多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)功能模塊，成為位置服務(wù)的主要載體。

☆ 帶有導(dǎo)航功能的智能手機(jī)

2．信息結(jié)合

隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，電信服務(wù)商與制造商除了傳統(tǒng)語音服務(wù)外，紛紛推出各種增值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與設(shè)備，以尋找新的收入來源。消費(fèi)者也希望手機(jī)除了通話、收發(fā)郵件、上網(wǎng)外，還能有其他功能。公開統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：人們?nèi)粘Ｉ钚畔⒅杏?0%與空間位置有關(guān)，而企業(yè)所使用的信息中有60%的信息與空間位置有關(guān)。因此，基于位置的服務(wù)（LBS），正受到前所未有的關(guān)注與投入。LBS可以提供基于實(shí)時(shí)路況信息的自適應(yīng)導(dǎo)航、基于位置的信息與社交服務(wù)、公共安全和管理、位置監(jiān)視與追蹤、個(gè)人定位服務(wù)、娛樂和緊急救援等多項(xiàng)應(yīng)用?；谠朴?jì)算理念，引申出了位置信息與互聯(lián)網(wǎng)云概念相結(jié)合的“位置云”，這是一種基于3S技術(shù)、IT技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的綜合性位置服務(wù)體系，包含基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)與開發(fā)平臺(tái)、產(chǎn)品解決方案等部分，吸納所有與位置相關(guān)的資訊，能夠?yàn)樯鐣?huì)各領(lǐng)域提供基于位置的多需求解決方案。

“位置云”將基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的多層平臺(tái)和數(shù)據(jù)統(tǒng)合到一個(gè)開放共享的計(jì)算中心，用戶通過手中的互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航終端提交各自的服務(wù)需求，中心通過海量數(shù)據(jù)、用戶模型和云計(jì)算得到結(jié)果并反饋用戶，以滿足不同類型的需求。政府用戶可以獲得環(huán)境、交通、醫(yī)療、教育、公共安全與城市管理方面的服務(wù)；對(duì)于行業(yè)用戶可以提供基于位置的數(shù)據(jù)服務(wù)，包括消費(fèi)、旅游、物流、供應(yīng)鏈等；對(duì)個(gè)人用戶可以提供自駕導(dǎo)航、居住、餐飲、購物、娛樂等生活服務(wù)。

☆ 帶有導(dǎo)航功能的自行車

三、未來構(gòu)想

衛(wèi)星導(dǎo)航與互聯(lián)網(wǎng)的融合以及由此產(chǎn)生的位置服務(wù)會(huì)極大改變?nèi)藗兊纳?，目前位置服?wù)在智能手機(jī)和平板電腦上的應(yīng)用居多，除此之外還應(yīng)用在一些專用設(shè)備上，例如追蹤設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)和健身工具等。2015年3月，歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)管理局（GSA）發(fā)布了《全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）市場(chǎng)報(bào)告》（第四版），報(bào)告中指出2014年全球在用GNSS設(shè)備數(shù)量為36億部。另據(jù)有關(guān)報(bào)道，目前大約有30億個(gè)移動(dòng)應(yīng)用依賴于位置信息。LBS市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大，利用多種導(dǎo)航星座和混合定位技術(shù)的高端設(shè)備已經(jīng)非常普遍。2013年全球超過10億臺(tái)智能手機(jī)上市，亞太地區(qū)占較大市場(chǎng)份額。另外，安卓操作系統(tǒng)占據(jù)了80%的市場(chǎng)。到2019年，依靠位置數(shù)據(jù)下載的APP將達(dá)到75億個(gè)，超過2014年的28億個(gè)。從2020年起，每年都會(huì)有超過20億臺(tái)智能手機(jī)上市，2023年會(huì)超過25億臺(tái)，每年將增長6.2%。

可以預(yù)期在不遠(yuǎn)的未來，人們駕駛汽車的同時(shí)就可以動(dòng)態(tài)獲取周邊道路通行信息，從而自動(dòng)調(diào)整導(dǎo)航路線避免擁堵；周末休閑時(shí)可以向互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航終端提出自己的目的需求、飲食需求、住宿需求、人員需求，由終端依據(jù)后臺(tái)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)生成路徑，引導(dǎo)前往；在駕車前往餐廳用餐時(shí)可以自動(dòng)獲取停車場(chǎng)車位信息、自動(dòng)排號(hào)、自動(dòng)點(diǎn)餐；未來車輛自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟后，互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航終端成為車載電腦的主要信息輸入輸出節(jié)點(diǎn)，成為與外界通信的主角。