● 文|北京衛(wèi)星導航中心 薛峰

實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星導航的全面融合

● 文|北京衛(wèi)星導航中心 薛峰

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要經(jīng)歷了三個大的階段，并即將經(jīng)歷第四個階段（以主要流量來源和用戶行為目標為劃分依據(jù)）：第一階段是傳統(tǒng)網(wǎng)絡，主要是傳統(tǒng)的網(wǎng)站當?shù)?，這個階段持續(xù)了十幾年。第二階段主要是網(wǎng)站和內容流型社交網(wǎng)絡并存，這個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、移動客戶終端（APP）與消息流型社交網(wǎng)絡并存的階段。這個階段是目前正在發(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APP將以用戶為基礎，承載一切的內容與服務，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)星導航發(fā)展階段可以進行如下劃分：衛(wèi)星導航發(fā)展到現(xiàn)在，主要經(jīng)歷了三個大的階段，并即將經(jīng)歷第四個階段（以主要載體和用戶行為目標為劃分依據(jù)）：第一階段是軍事導航，主要是滿足軍用載體，武器平臺傳統(tǒng)制導，這個階段持續(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航終端大爆發(fā)，這個階段目前正在平穩(wěn)期，已經(jīng)持續(xù)了10年。第三階段則是衛(wèi)星導航與物聯(lián)網(wǎng)相互結合的階段，這個階段是目前正在發(fā)生的，正在蓬勃發(fā)展。第四階段則是即將發(fā)生的，以廉價嵌入式衛(wèi)星導航模塊結合各類APP以信息融合為主要標志，將位置信息納入互聯(lián)網(wǎng)承載的內容與服務，最終完成衛(wèi)星導航與互聯(lián)網(wǎng)的全面整合。

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

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

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

衛(wèi)星導航形成的信息是位置、速度和時間。對于直接輸出的經(jīng)緯度、衛(wèi)星時間，沒有一定測繪技術基礎的人恐怕無法直接使用；只有與地圖結合后才能直觀地進行導航，這也是導航系統(tǒng)最大的特點。

☆ 北斗授時手表

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

1）設備層：傳統(tǒng)的導航終端分為手持、車載（機載、船載）、集成等幾類，分別滿足個人、交通工具、設備內部集成的導航需要。這些終端通過專用接口（一般為串口）與外圍軟/硬件通信，把各類測量數(shù)據(jù)、位置、速度、時間信息送給控制顯示機構。使用傳統(tǒng)導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)連接的任何設計。

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

二、衛(wèi)星導航與互聯(lián)網(wǎng)結合

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

1.終端結合

終端結合主要從傳統(tǒng)導航終端的互聯(lián)網(wǎng)功能改進和互聯(lián)網(wǎng)終端的導航功能改進兩個方面開展。

（1）傳統(tǒng)導航終端的互聯(lián)網(wǎng)功能改進

傳統(tǒng)導航終端只具備串口和圖形界面兩種輸出方式，進行互聯(lián)網(wǎng)改進時，網(wǎng)絡接口需要增加WLAN或手機功能，在具備WiFi或手機網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域，終端增加WLAN后變?yōu)榫W(wǎng)絡上的一個節(jié)點，可以實現(xiàn)遠程控制、數(shù)據(jù)訪問、自動軟件升級和狀態(tài)維護等。

例如傳統(tǒng)車載導航儀增加手機模塊，基于中國移動網(wǎng)絡，不僅可以為司機提供更新、更準、更便捷的位置導航，還可以為司機提供更多關于位置的服務。

☆ 車載智能手機系統(tǒng)

1）地圖數(shù)據(jù)更新服務：依托強大的后臺數(shù)據(jù)和資源做支持，地圖數(shù)據(jù)和POI點及相關信息都能實時更新，避免了城市發(fā)展過快引起的地圖頻繁更新問題，可實現(xiàn)每次開機都使用最新地圖。

2）地點搜索服務：通過語音控制，告知客服中心想去的地方以及需求（例如景點瀏覽地最佳路線，沿途吃住要求），掛機后網(wǎng)絡導航終端語音介紹幾條路線，根據(jù)用戶選擇結果自動開始導航。

3）網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務：可以通過網(wǎng)絡在線看視頻、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約空調、加濕器服務等。

4）軟件升級服務：導航終端軟件自動升級，解決舊版本軟件漏洞，獲取更多功能。

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

衛(wèi)星導航系統(tǒng)有較長的初次捕獲時間或首次定位時間（TTFF），特別是接收機冷啟動時，需要十多分鐘才能完成對衛(wèi)星的搜索和電文的接收。如果導航終端處于室內、高大植物下、建筑物旁或衛(wèi)星信號無法覆蓋的地方，由于可見的導航衛(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)絡的定位方案需要導航終端發(fā)出信號并且由多個固定位置的基站接收，通過測量導航終端到基站的信號的特征參數(shù)，再根據(jù)特定的算法計算出被測物體（導航終端）的位置。由于基站間時間同步精度有限，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、用戶運動速度、基站信號切換等影響較大。

盡管網(wǎng)絡和衛(wèi)星導航適用場合都有局限性，但它們之間可以相互結合取長補短。比如在基站覆蓋不全的城市外，導航終端可以搜索到4顆甚至更多的衛(wèi)星，主要采用衛(wèi)星導航體制；在密集的城市地區(qū)和高大建筑物內，導航終端檢測不到足夠的衛(wèi)星信號，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，極大提高了定位服務的適用范圍、精度、連續(xù)性、可用性和完好性。

（2）互聯(lián)網(wǎng)終端的導航功能改進

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

☆ 帶有導航功能的智能手機

2．信息結合

隨著移動通信的發(fā)展，電信服務商與制造商除了傳統(tǒng)語音服務外，紛紛推出各種增值數(shù)據(jù)業(yè)務與設備，以尋找新的收入來源。消費者也希望手機除了通話、收發(fā)郵件、上網(wǎng)外，還能有其他功能。公開統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：人們日常生活信息中有80%與空間位置有關，而企業(yè)所使用的信息中有60%的信息與空間位置有關。因此，基于位置的服務（LBS），正受到前所未有的關注與投入。LBS可以提供基于實時路況信息的自適應導航、基于位置的信息與社交服務、公共安全和管理、位置監(jiān)視與追蹤、個人定位服務、娛樂和緊急救援等多項應用?；谠朴嬎憷砟?，引申出了位置信息與互聯(lián)網(wǎng)云概念相結合的“位置云”，這是一種基于3S技術、IT技術、網(wǎng)絡與通信技術的綜合性位置服務體系，包含基礎設施、服務與開發(fā)平臺、產(chǎn)品解決方案等部分，吸納所有與位置相關的資訊，能夠為社會各領域提供基于位置的多需求解決方案。

“位置云”將基于衛(wèi)星導航定位技術的多層平臺和數(shù)據(jù)統(tǒng)合到一個開放共享的計算中心，用戶通過手中的互聯(lián)網(wǎng)導航終端提交各自的服務需求，中心通過海量數(shù)據(jù)、用戶模型和云計算得到結果并反饋用戶，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；對于行業(yè)用戶可以提供基于位置的數(shù)據(jù)服務，包括消費、旅游、物流、供應鏈等；對個人用戶可以提供自駕導航、居住、餐飲、購物、娛樂等生活服務。

☆ 帶有導航功能的自行車

三、未來構想

衛(wèi)星導航與互聯(lián)網(wǎng)的融合以及由此產(chǎn)生的位置服務會極大改變人們的生活，目前位置服務在智能手機和平板電腦上的應用居多，除此之外還應用在一些專用設備上，例如追蹤設備、數(shù)碼相機和健身工具等。2015年3月，歐洲全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)管理局（GSA）發(fā)布了《全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）市場報告》（第四版），報告中指出2014年全球在用GNSS設備數(shù)量為36億部。另據(jù)有關報道，目前大約有30億個移動應用依賴于位置信息。LBS市場持續(xù)擴大，利用多種導航星座和混合定位技術的高端設備已經(jīng)非常普遍。2013年全球超過10億臺智能手機上市，亞太地區(qū)占較大市場份額。另外，安卓操作系統(tǒng)占據(jù)了80%的市場。到2019年，依靠位置數(shù)據(jù)下載的APP將達到75億個，超過2014年的28億個。從2020年起，每年都會有超過20億臺智能手機上市，2023年會超過25億臺，每年將增長6.2%。

可以預期在不遠的未來，人們駕駛汽車的同時就可以動態(tài)獲取周邊道路通行信息，從而自動調整導航路線避免擁堵；周末休閑時可以向互聯(lián)網(wǎng)導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)后臺互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成路徑，引導前往；在駕車前往餐廳用餐時可以自動獲取停車場車位信息、自動排號、自動點餐；未來車輛自動駕駛技術成熟后，互聯(lián)網(wǎng)導航終端成為車載電腦的主要信息輸入輸出節(jié)點，成為與外界通信的主角。