杜月嬌

千百年來(lái)，時(shí)空信息一直是人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界、改造世界、進(jìn)行社會(huì)活動(dòng)的重要信息。特別是在今天的信息化社會(huì)中，約80%的信息都與時(shí)間和空間有關(guān)，位置數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性越高，能夠幫助用戶(hù)解決的問(wèn)題就越多。自動(dòng)駕駛、AR/VR、智能機(jī)器人的出現(xiàn)，更是催生出對(duì)精準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)的大量需求，對(duì)時(shí)空的感知分辨率提出了更高的要求。在此背景下，能夠?yàn)槿蛴脩?hù)提供全天候、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施——“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）應(yīng)運(yùn)而生。

2020年7月31日上午，“北斗三號(hào)”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面組網(wǎng)。

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成的背后有這樣一個(gè)身影，他是中國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航重大專(zhuān)項(xiàng)“北斗”接收機(jī)通用數(shù)據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)工程的負(fù)責(zé)人，作為負(fù)責(zé)人為全國(guó)80%省級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航基準(zhǔn)站網(wǎng)及眾多城市基準(zhǔn)站網(wǎng)的建設(shè)提供了技術(shù)支持，有力地推動(dòng)了我國(guó)“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航基準(zhǔn)站網(wǎng)的建設(shè)，為“北斗”衛(wèi)星高精度定位技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，他就是武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心教授劉暉。

時(shí)間的玫瑰

和那些從本科到博士按部就班的科研工作者不同，劉暉本科畢業(yè)后直接選擇了工作，這一干就是整整9年。劉暉先后在全國(guó)城市測(cè)量GPS應(yīng)用研究中心、國(guó)家光電測(cè)距儀檢測(cè)中心和中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院大地測(cè)量研究所擔(dān)任助理工程師、工程師。

“我那個(gè)時(shí)候?qū)W習(xí)成績(jī)很一般，考研三次都失敗了。”劉暉很感謝自己的導(dǎo)師劉經(jīng)南院士，在這9年的工作生涯里，他時(shí)常和劉老師交流工作中的困惑，劉老師則一直鼓勵(lì)劉暉要繼續(xù)學(xué)習(xí)，不能放棄讀書(shū)的機(jī)會(huì)。

2000年，按照教育部等的規(guī)定，劉暉以研究生同等學(xué)力參加了博士入學(xué)考試，多年的堅(jiān)持沒(méi)有白費(fèi)，他如愿地進(jìn)入了武漢大學(xué)。

劉暉至今還記得，正在備考的他跟著團(tuán)隊(duì)前往包頭進(jìn)行野外測(cè)繪，零下二十幾度的氣溫里，他裹著軍大衣一邊看著設(shè)備一邊埋頭看書(shū)?！安荒茌p易放棄是我那個(gè)時(shí)候唯一的念頭。”劉暉說(shuō)，要想工作以后再回爐讀書(shū)，需要很堅(jiān)韌的信念才行，因?yàn)樽约旱臅r(shí)間成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于那些本科畢業(yè)之后直接考上研究生的人，一步落后步步落后，這個(gè)時(shí)候只能破釜沉舟。

劉暉指導(dǎo)學(xué)生

付出的艱辛太過(guò)深刻，也因此，劉暉在博士期間倍加努力。令他尤其難忘的是針對(duì)連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）的理論和技術(shù)進(jìn)行的原創(chuàng)性研究?！澳莻€(gè)時(shí)候，我做的是現(xiàn)在云計(jì)算的雛形，將衛(wèi)星定位從單純的靜態(tài)測(cè)量變?yōu)閯?dòng)態(tài)的測(cè)量?！爆F(xiàn)在，劉暉拿出一個(gè)手機(jī)或者一個(gè)裝置就能很快得到精確的位置信息，但是在20年前，如果想要一個(gè)精確的位置信息，則需要觀(guān)測(cè)幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間。

所以為了讓靜態(tài)的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)測(cè)量，并且大幅度提高原有測(cè)量的精度，就需要一系列的基礎(chǔ)建設(shè)，用劉暉的話(huà)來(lái)說(shuō)就是建參考站。他將網(wǎng)格、服務(wù)科學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等理論和方法運(yùn)用到衛(wèi)星導(dǎo)航與定位領(lǐng)域內(nèi)，首次提出了CORS體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)質(zhì)量等概念并建立模型，提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決方案，其有效性在實(shí)踐中得到了充分驗(yàn)證。

目前，劉暉提出的CORS體系結(jié)構(gòu)已具有規(guī)模大、服務(wù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、定位精度高的特點(diǎn)，CORS系統(tǒng)的建設(shè)已成為國(guó)內(nèi)乃至世界GNSS的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。它不僅能夠建立和維護(hù)城市測(cè)繪的基準(zhǔn)框架，而且能夠全自動(dòng)、全天候、實(shí)時(shí)地提供高精度的時(shí)間和空間信息，成為區(qū)域規(guī)劃、管理和決策的基礎(chǔ)，也能夠提供差分定位信息，拓展了交通導(dǎo)航的新應(yīng)用?！拔覀冏龅氖虑閷?shí)際上是屬于支撐城市建設(shè)的領(lǐng)域，為老百姓的生活帶來(lái)便利，比如說(shuō)出行、智能交通、物流等，未來(lái)都會(huì)成為智慧城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一?！边@也是目前正在建設(shè)的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)地基增強(qiáng)系統(tǒng)的工作內(nèi)容。

9年的工作生涯和6年的博士生涯，讓劉暉這樣一株不起眼的“野生玫瑰”，淬煉成耀眼的一枝獨(dú)秀，這是時(shí)間贈(zèng)予他最好的禮物。

“北斗”國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

博士畢業(yè)后，劉暉進(jìn)入武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心工作，他主持了全國(guó)80%在建和已建省級(jí)系統(tǒng)的技術(shù)支持工作，以及眾多城市系統(tǒng)的建設(shè)工作，有力地推動(dòng)了我國(guó)參考站網(wǎng)的建設(shè)。除此之外，劉暉最重要的工作是將“北斗”寫(xiě)入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

接收機(jī)國(guó)際通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是由專(zhuān)業(yè)國(guó)際組織制定，與全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)。它主要包括國(guó)際海事無(wú)線(xiàn)電技術(shù)委員會(huì)（RTCM）的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際航海電子協(xié)會(huì)（IMEA/NMEA）的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)（IGS）的標(biāo)準(zhǔn)及其與RTCM聯(lián)合制修訂的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)涉及各類(lèi)民用GNSS接收設(shè)備，可以說(shuō)，幾乎所有的通用GNSS終端設(shè)備都會(huì)支持上面的一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)。

那么寫(xiě)進(jìn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的意義又是什么呢？在劉暉看來(lái)，有三個(gè)意義。第一，標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際市場(chǎng)的通行證。如果“北斗”缺位國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)產(chǎn)接收設(shè)備就無(wú)法進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。“對(duì)于國(guó)內(nèi)的衛(wèi)星導(dǎo)航終端的產(chǎn)業(yè)和系統(tǒng)服務(wù)商來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)是不可或缺的?！逼浯?，在各個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)里加入“北斗”的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)中國(guó)走出去是非常重要的助推力量。第三，加入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2012年，我國(guó)“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供服務(wù)。2013年9月，在RTCM的第104專(zhuān)業(yè)委員會(huì)（RTCM SC-104）年會(huì)上，“北斗”系統(tǒng)工作組（BDS WG）成立，武漢導(dǎo)航院韓紹偉博士擔(dān)任該工作組主席，劉暉擔(dān)任副主席。RTCM SC-104是專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)協(xié)議（DGNSS）、接收機(jī)數(shù)據(jù)自主交換格式（RINEX）等標(biāo)準(zhǔn)制訂和修訂的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)。

“我的主要工作就是把‘北斗’相關(guān)的一系列數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)差分等內(nèi)容寫(xiě)進(jìn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)里，然后推動(dòng)國(guó)內(nèi)的廠(chǎng)家向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，使用戶(hù)用不同的終端都能得到‘北斗’的有效服務(wù)?！眲熤?，在沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的情況下，廠(chǎng)商對(duì)“北斗”系統(tǒng)信號(hào)中NH碼符號(hào)規(guī)則的理解各異，不同廠(chǎng)商之間、不同接收機(jī)廠(chǎng)商與軟件廠(chǎng)商之間，以及在參考站系統(tǒng)服務(wù)中，都存在著精密數(shù)據(jù)處理失敗的問(wèn)題，許多用戶(hù)將其歸結(jié)為BDS信號(hào)質(zhì)量差、衛(wèi)星分布不好等系統(tǒng)原因，從而損害了“北斗”系統(tǒng)的聲譽(yù)。所以BDS WG的成立，為我國(guó)專(zhuān)家提供了一個(gè)向國(guó)際社會(huì)澄清的機(jī)會(huì)，“北斗”高精度應(yīng)用中出現(xiàn)的服務(wù)故障、系統(tǒng)兼容性差等問(wèn)題，并非“北斗”系統(tǒng)本身所致。經(jīng)協(xié)調(diào)，BDS WG的建議被各大接收廠(chǎng)商采納。

經(jīng)過(guò)整整7年的不斷突破和創(chuàng)新，劉暉秉承著“從技術(shù)出發(fā)去論證，用標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言去對(duì)話(huà)”的理念，帶領(lǐng)BDS WG開(kāi)展了一系列卓有成效的工作，極大增強(qiáng)了全球用戶(hù)對(duì)“北斗”高精度應(yīng)用的信心。

2020年11月，國(guó)際民航組織導(dǎo)航系統(tǒng)專(zhuān)家組第六次全體會(huì)議（NSP/6）以網(wǎng)絡(luò)會(huì)議形式召開(kāi)。會(huì)上，由民航局空管辦和中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室共同組織的“北斗”國(guó)際民航組織標(biāo)準(zhǔn)化工作團(tuán)隊(duì)成功推進(jìn)完成了“北斗三號(hào)”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全部性能指標(biāo)的技術(shù)驗(yàn)證工作，這標(biāo)志著將“北斗”系統(tǒng)正式寫(xiě)入國(guó)際民航組織標(biāo)準(zhǔn)的最核心、最主要工作已經(jīng)完成。

熱愛(ài)與前行

“我很早以前就很喜歡旅行，考大學(xué)的時(shí)候，我家在北京，但我就是想去外地讀書(shū)，因?yàn)榭吹交疖?chē)就想到旅行，很開(kāi)心?！眲熁叵肫?3年前選擇武漢測(cè)繪科技大學(xué)（現(xiàn)為武漢大學(xué)）的初衷，這可能就是刻在他骨子里熱愛(ài)行走的人類(lèi)基因。

事實(shí)上，劉暉對(duì)旅行的喜愛(ài)，一直持續(xù)到了今天?！皟赡昵拔覄偤迷诿绹?guó)鳳凰城開(kāi)會(huì)，開(kāi)完會(huì)抽了幾天的時(shí)間，前往美國(guó)大峽谷的谷底，來(lái)了一次25公里當(dāng)天來(lái)回的徒步旅行。”

每年有300多萬(wàn)人來(lái)到大峽谷國(guó)家公園，但其中99%的人都是坐車(chē)來(lái)這里，他們無(wú)法知道谷底的美麗景色，只是下了車(chē)拍幾張紀(jì)念照片、買(mǎi)幾件T恤就走了。而劉暉選擇徒步穿越，身臨其境去體驗(yàn)。

這是一段25公里長(zhǎng)、下1750米、上1500米的路程，他一天就走完了?！巴挡畈欢?0個(gè)小時(shí)，沿途沒(méi)有水和食物補(bǔ)給，所有東西都必須自己背，非常鍛煉人的體力和毅力。我覺(jué)得這種親近大自然的活動(dòng)非常棒?！?/p>

當(dāng)劉暉來(lái)到峽谷深處的火山口時(shí)，他能看見(jiàn)巖層接近彩虹的顏色，非常醒目。蜿蜒的科羅拉多河通過(guò)漂亮的絲帶——高30公尺的瀑布，在微風(fēng)中向他招手示意。而當(dāng)劉暉到達(dá)底部，仰望的時(shí)候，他又會(huì)覺(jué)得自己像螞蟻一樣渺小。

這是很多人一生都無(wú)法體會(huì)到的絕美風(fēng)景。就像參與“北斗”的建設(shè)，推進(jìn)“北斗”寫(xiě)入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這也是很多人無(wú)法觸碰到的研究工作。但對(duì)于劉暉來(lái)講，他看見(jiàn)了美國(guó)大峽谷的絕美風(fēng)景，也觸碰到了“北斗”背后最重要的工作。

劉暉不會(huì)停滯不前，就像他喜歡的旅行要keep going（繼續(xù)前行）一樣，他還有很多事情沒(méi)有做完。帶學(xué)生和做科研仍然是他今后人生中最重要的兩個(gè)部分。

“對(duì)于碩士，我希望他能解決別人提出的問(wèn)題；而對(duì)于博士生，我希望他能自己提出并解決問(wèn)題。”劉暉對(duì)不同階段的學(xué)生有著不一樣的要求，同時(shí)他也希望學(xué)生的性格是開(kāi)朗的，有很強(qiáng)的抗壓能力，這樣才能在科研過(guò)程中孜孜不倦，持之以恒。

劉暉一直認(rèn)為導(dǎo)師的作用并不完全是教授知識(shí)，更重要的是教授方法和做人之道，同時(shí)提供機(jī)會(huì)，開(kāi)闊學(xué)生的視野?！耙咔橹?，國(guó)際會(huì)議就很少了，但我還是會(huì)督促他們?nèi)⒓訃?guó)內(nèi)的行業(yè)大會(huì)，比如成都的導(dǎo)航年會(huì)，多去交流才有意義?！?/p>

除此之外，劉暉每周都會(huì)和學(xué)生開(kāi)組會(huì)進(jìn)行匯報(bào)，關(guān)心學(xué)生的研究方向，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)際工程項(xiàng)目的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。當(dāng)然學(xué)生的心理方面也不能忽視，“我辦公室旁邊就是學(xué)生機(jī)房，我經(jīng)常去學(xué)生機(jī)房看看他們的狀態(tài)，狀態(tài)好了我就會(huì)很放心”。

目前“北斗”系統(tǒng)正式寫(xiě)入國(guó)際民航組織標(biāo)準(zhǔn)的最核心、最主要的工作已經(jīng)完成，其他未完成的部分也在有條不紊地進(jìn)行中，劉暉將繼續(xù)跟進(jìn)這部分的工作?！拔覀儸F(xiàn)在研究的是地面，未來(lái)還想把多GNSS融合導(dǎo)航定位理論與算法研究等諸多技術(shù)，發(fā)展到深空、海洋，做相關(guān)的高精度定位，基于我們現(xiàn)在的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，做出相關(guān)的產(chǎn)品來(lái)，是我們研究中心下一步的方向?！?/p>

劉暉的導(dǎo)師劉經(jīng)南院士提出，“北斗”是一種賦能技術(shù)，通過(guò)與其他技術(shù)的融合，“北斗”為這些技術(shù)賦予時(shí)空新功能，使這些技術(shù)升維增效，隨著時(shí)代發(fā)展，其未來(lái)應(yīng)用有極大的想象空間。如果能實(shí)現(xiàn)“5G+北斗”融合和相互賦能，將有大量的機(jī)遇，能產(chǎn)生顛覆性的技術(shù)，能創(chuàng)造跨世紀(jì)的輝煌。這是一個(gè)更加廣闊的、更激動(dòng)人心的新領(lǐng)域，劉暉將帶著熱愛(ài)行走的人類(lèi)基因在這個(gè)新的領(lǐng)域繼續(xù)前行和探索。