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王博:导航世界里的畅游者

来源:    发布日期:2017-11-29 14:59:19   阅读量:0

文/记者 李鹏 编辑 陈永杰

●专家名片

▲王博,北京理工大学自动化学院导航制导与控制研究所副教授、博士,中国卫星导航定位协会副秘书长,主要研究方向为北斗导航及应用、惯性导航、组合导航等。

1982年出生的王博是个典型的80后,但是在中国导航科技的研究领域,他已经将自己磨砺成一员主将。这些年来,他不仅致力于最新导航技术的研发,也奔走在大力推动北斗导航系统民用化的大路上。

专心钻研组合导航系统

近年来,除了与北斗导航与定位技术有关的研究,王博一直都在进行组合导航系统的研究,他说所有单一的导航技术都会有自己的短板,比如卫星导航,定位的精度很高,但是很容易受到外界的遮挡和干扰,只有通过将多种技术手段组合在一起才能实现高精度和高可靠的导航。

所谓的组合导航系统,就是用无线电导航、天文导航、卫星导航、重力导航等系统中的一个或几个与惯性导航系统组合在一起。

在组合导航系统中,惯性导航系统一般都不能缺少,主要是因为惯性导航能够提供全面的导航参数,如位置、速度和姿态信息,这是其他导航系统所不能比拟的。比如对水下运载体而言,可以根据地形地貌、地磁场、重力磁场等地球物理场参数的匹配定位与惯性导航系统组合确定比较精确的位置,具有重大的应用价值。

惯性导航系统有两个非常重要的传感器,一个是陀螺仪,还有一个就是加速计,陀螺仪主要是测量物体的角运动,比如转弯儿、姿态的翻滚等,加速计是测量物体的线运动,也就是加速和减速的过程,这两个结合在一起就可以组成惯性导航系统,它的优势就是不和外界发生任何干扰,不用和外界发生任何信息交换就可以实现准确导航,隐蔽性很好,也不受气象条件的限制,因此自发明以来就在军事、民用领域得到了广泛的应用,不管是舰艇、潜艇、战机还是导弹乃至我们日常使用的智能手机都有它的用武之地。

1958年,世界上第一艘核潜艇美国鹦鹉螺号就是依靠惯性导航系统首次成功地在冰层下穿越北极。但是惯性导航系统的劣势也比较明显,在短时间内该系统的精度很高,但是随着时间的推移,系统误差就会逐渐增大,如果不定期校正,就会严重影响导航的准确性,现在王博和研究团队正在发展一种利用重力信息来校正惯性导航误差的方法,这就是重力匹配导航,这种方法由于利用地球本身的信息,因此自主性强、隐蔽性好,能够极大提升水下运载体的工作效率。

目前,我国的海洋深潜水器也在大力推进组合导航系统的应用,这样即使在陌生的深海,依旧能够不“迷路”。在近距离接触海底之后,这样的潜水器会高效、及时地将它的所见、所闻、所感全部转化为信息,穿透万米水深,知晓于世人。

王博表示,任何一项导航技术的发展,如果要成规模的发展,一定要有市场化的推动。尽管有些导航技术现在还无法进入市场,但是未来技术成熟了,也会走上民用化之路,这才能够实现这项技术的最大价值。

大力推动北斗导航产业发展

2000年,我国建成北斗导航试验系统,开始成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。自此以后,北斗导航开始一步步梦想照进现实。

但是王博说我国的北斗系统导航及定位服务是2012年才正式开始规模化的市场推广,尽管我国的北斗系统在国际卫星定位与导航领域是一个后来者,但是发展速度很快,在民用领域,导航和位置服务发展更为迅猛。

2013年我国卫星导航与位置服务产业总产值就超过1040亿元,年增长率接近30%,其中北斗产值超过100亿元。

2012年底,北斗导航业务已经正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务,部分外国企业也开始搭上北斗系统的列车,例如2013年,在智能手机领域,三星就发布了全球首款具备北斗定位功能的手机。

作为中国卫星导航定位协会副秘书长,近些年王博也一直在大力推动北斗导航产业的发展。但是王博表示,在2015年之前,我国北斗导航系统的应用成本还比较高,2015年以后,随着国家项目扶持、企业投入的不断加大,成本已经在大幅下降,为民用产业的发展打开了广阔的空间。

尤为可喜的是,近些年来北斗导航系统已得到国内外大众市场的广泛认可。比如现在有电动车主将开发的北斗定位接收设备安装在车辆隐蔽部位,只要有人企图打开你电动车或者挪动电动车,安全卫士就会发报警短信给车主,相当于24小时保镖保护爱车,既能追踪整车,也能追踪电池,可以为公安部门提供电动车被盗破案的技术手段,从而提高破案率。

北斗导航精度越来越高

王博说,如果只是地面单点定位,目前我国导航和位置服务的精度只能做到5-10米,但是通过地面参考站的辅助,接收终端的精度就可以达到亚米级、厘米级甚至是毫米级的精度。

随着位置服务的精度越来越高,王博说利用北斗系统实施精准农业已经梦想照进现实,比如在我国广大平原地区,收割机、播种机等农业机械使用十分普遍,未来它们被装上可以精确定位的智能化设备以后,种植户只需要在家中,就可以进行精准的农业操作。在装上传感器以后,种植户也可以通过北斗定位系统知道具体位置的土壤性质,一小块儿土地,它适合种什么,不适合种什么,都会立刻知道得一清二楚。

现在的城市建设中,地下管网系统越来越密集,如何在施工建设时就完成管网的精准位置采集,如何精准地确定管网的关键部件和焊口焊缝的位置,如何使管网巡检人员的巡检轨迹与地下管线进行精确匹配,如何精准地测量易燃易爆气体在地下管网的泄漏点,以及出现了事故后如何进行快速部署,这些关系到老百姓生命和财产安全的难题都可以依靠北斗地面参考站所提供的精准服务来解决。

“发现问题以后立马就可以精准定位,下次巡检或者维修时只要将维修人员和故障点的位置进行精确匹配就可以了。不管是燃气管网、热力系统、电力线还是给排水等,都可以做到。”王博说。■