戴在手指头上的天线

戴在手指头上的天线

厘米级导航护航“无基础设施道路”

作者 | 杨艳

春天如期而至,伴随着春日明媚,疫情的阴影也在中华大地日渐消散,久困的人们早已按奈不住远足的冲动。

在羌塘的高山草甸,看藏羚羊呼啸而过;或是在阿拉善积雪的原野,在零下四十度的严寒里仰望星空;或是在荒芜的旷野中驰骋,在险要的山岭中盘旋......

尽情放飞自我,一吐胸中块垒,让困顿的身体和心灵在大自然的造化中得到休憩和抚慰,思之令人神往。

但是,有朋友却拼命摇头:“太冒险,这太冒险了。哪怕是成群结队,这样做也太冒险了!”

风险难测的“无基础设施道路”

为什么会有这样严厉的警告?因为这些我们神往的远足之地,用专业术语来讲,叫做“无基础设施道路”。

何为“无基础设施道路”,学术界暂时还没有一个明确的定义,大致上是用来形容那种可以通行车辆,但完全没有信息提示的地面。这样的地面有些铺设了硬质道路,有些则只是土路,还有些压根就是自然形成的平缓地面。在这样的地面上开车,对于方向的把握,大抵是“存乎于心”的。

其实在信息时代来临之前,除了少数中心城市,世界上多数能开车的地方都算是“无基础设施道路”。即使某个地方铺着像样的柏油马路,但除了熟悉道路的老司机,新手或者陌生人往往根本就不知道自己在什么位置。著名的美国动画片《汽车总动员》第一部,就讲述了这样一个发生在“无基础设施道路”上的故事:

一辆著名的赛车麦昆,因为事故,从自己的拖车上掉落到高速公路上。慌乱之中,麦昆开上了古老的66号公路。他完全不知道自己到了什么地方,只好胡乱前行,闯进了几乎废弃的油车水镇,把小镇上的道路破坏得不成样子。他被关进了拘留所,被判罚修复道路…

无限风光在险峰,可可西里等无人区越刺激就有越多人向往,而在这些“无基础设施道路”上自驾,本身就存在着不可预测的风险。由此可以看出,大喊“太危险了”的朋友的立场还是有一定的道理的。

传统导航的盲区

也许有人会说,手机不是可以用来导航吗?但是在真正的原野上,甚至在乡间小路上,有过经验的人们都知道,这种为了城市和高速公路导航而设计的电子地图多少也会遇到问题。如果人们需要驾驶汽车进入完全陌生的地域,去从事严肃的工作,情况就更不容乐观。

石油和矿业勘探、工程建设、抢险救灾、人道主义援助,几乎全都是这样的场景。在满目苍凉的可可西里,科考队员和志愿者们追踪着藏羚羊的踪迹;在一片荒漠的塔里木盆地,钻井队员们在寻找着油田的中心;当暴烈的台风把村镇变得面目全非,抢险队员们在废墟中艰难寻找着营救幸存者的路径……

人道主义援助更是一个典型的场景,许多针对欠发达国家的国际救援行动就必须在“无基础设施道路”背景下展开。

在过去的十多年中,中资企业、中国维和部队在广袤的非洲荒野上,就经常要面对野外导航的巨大困难。有什么办法能让这样的驾驶更加安全和精确呢?

以北斗为代表的GNSS星座显然是不可缺少的。然而根据设计参数和人们的实践,仅仅依靠GNSS无法提供足够精确的时空数据,来支持精确的驾驶和导航。更加完善的办法就是用误差改正信息来减少GNSS信号的误差。从上世纪90年代开始,就出现了导航增强技术。但迄今为止,还没有任何一种导航增强系统,包括天基增强系统,能够实现真正的全球覆盖。即使欧洲和日本的静止轨道增强卫星,也无法覆盖高纬度地区和南北两极。

但是,低轨道小卫星星座可以做到。

厘米级导航意味着什么?

通过合理的轨道设计,低轨道小卫星可以有效覆盖全球。它们本身未必需要具备差分改正信息的生成能力,但是可以通过星地链路和星间链路,把地面导航增强台站获取的信息转发出去。因为轨道高度低,所以卫星只需要用很低的功率发射就可以让手机大小的终端接收到信号。但是再低轨的小卫星距离地面也有几百千米,这就意味着一颗卫星能覆盖直径几百千米的区域,足够在地面增强台站和车辆之间,建立起一条单向的信息发布通道。

这是一个很直接的想法,从华为离职后,80后的王洋就开始了行动。他主持了嘉定一号卫星的研制、发射;随后又受命主管了中国三大卫星AIT中心之一的上海格思信息技术有限公司,该公司承接以中科院微小卫星创新研究院研制为主的卫星AIT工作,成功实现了北斗三号卫星系列、遥感三十号卫星星座的批量生产工作。

最近,时空道宇科技有限公司宣布,变更王洋为该公司法人代表。这代表正式筹建出行星座的基本条件已经具备。据了解,按照设计,该星座可以为人们提供分米级乃至厘米级的导航精度。

厘米级导航意味着什么呢?举例说明,如果把导航天线戴在手指头上,它甚至可以记录下你划过手机屏幕的轨迹。对于不认路却又难耐的人们来说,这是个具有诱惑力的消息。

很多人会说,“无基础设施道路”没有那么吓人,风景总在最险处嘛。但是,我们出去,目的是放飞一下心情,很多人,并非冒险家。因此,和大多数人一样,我们还是期待能够有企业按计划把星座打上去,早点让大家都能够更加安全地出去玩。

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