第三届位置服务科技论坛(LBSTF)(武汉大学)即将开始!!敬请期待!!
【主持人-周文】尊敬的李睿副省长、超智理事长,尊敬的李德仁院士、王家耀院士、张祖勋院士、沈昌祥院士、刘先林院士,大家上午。
五月鲜花盛开,赢得贵客到来。我们相聚多彩贵州,爽爽贵阳,共赴第三届位置服务科技论坛,畅谈创新发展,诉说未来,在此时我谨代表论坛承办单位向大家的到来表示诚挚的欢迎,向本次论坛的举办表示热烈的祝贺。
借此机会也向有关部门、领导和院士、专家们,长期以来对贵州自然资源工作的关心和支持表示衷心的感谢。习近平总书记十分关心贵州的工作,十分重视数字经济发展,多次亲临贵州视察指导,多次对贵州工作做出重要指示,特别是今年2月3日-5日,再次亲临贵州视察调研,指示贵州要在实施数字经济战略上抢新机,贵州省委省政府高度重视,将习近平总书记指示精神作为贵州高质量建设,国家大数据实验区,推动新阶段大数据战略行动的根本遵循,在全力推动数字产业化、产业数字化,推动大数据与实体经济融合发展,大力建设全国一体化数据中心,建设中国数谷,强化贵州大数据先行优势方面大下功夫、大力气,取得了可喜的成绩。
位置服务作为大数据战略的重要支撑,是经济社会发展的重要信息保障,国家经济和社会发展第14个五年规划和2035年远景目标纲要明确指出,要深化对位置服务相关的北斗与导航、遥感、通信等应用和产业高质量发展,并将其纳入国家新型基础建设,第一二届位置服务科技论坛上,院士、专家、行业精英齐聚一堂,共商大计,有力促进我国位置服务产业发展。本届论坛大家齐聚贵阳,以空间位置服务新基建建设主题,共同畅谈位置服务前沿科技,谋划产业融合发展,将有力推动数字经济战略的实施。
主办单位:中国国际大数据产业博览会组委会(国家发展和改革委员会、工业和信息化部、国家互联网信息办公室、贵州省人民政府)
承办单位:中国卫星导航定位协会、中国遥感应用协会、中国通信工业协会、贵州省自然资源厅
执行单位:国家卫星定位系统工程技术研究中心、卫星导航系统与装备技术国家重点实验室、中国测绘学会位置服务工作委员会、中国卫星导航定位协会大数据专业委员会、中国遥感应用协会建设工程遥感分会
协办单位:中国电子科技集团第五十四研究所、千寻位置网络有限公司、贵阳市自然资源和规划局、贵州省测绘地理信息学会、贵州省测绘行业协会、联通数字科技有限公司贵州省分公司、云上贵州大数据产业发展有限公司、贵州省北斗星防灾应用大数据创新中心、贵州省北斗导航位置服务中心、建研智慧(北京)科技有限公司
支持单位:中国工程院土木、水利与建筑工程学部、中国测绘学会、武汉大学、清华大学、同济大学、国家减灾中心、国家基础地理信息中心、国家地理空间信息中心、国家气象信息中心、水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心)、文化和旅游部信息中心、中国交通通信信息中心、中国地震台网中心、南京信息工程大学、中国科学院空天信息创新研究院、中国科学院上海天文台、中国资源卫星应用中心
会议嘉宾:
李睿:贵州省人民政府副省长、省政府党组成员
宋超智:中国测绘学会理事长
李德仁:中国科学院院士、中国工程院院士
王家耀:中国工程院院士
张祖勋:中国工程院院士
沈昌祥:中国工程院院士
刘先林:中国工程院院士(因要务不能到现场,线上视频演讲)
王秉科:中国通信工业协会会长
林刚:贵阳市人民政府副市长、市政府党组成员
张锐:中国地震台网中心副主任
李军:国家地理空间信息中心副主任
宋溱:中国交通通信信息中心副主任
唐新明:自然资源部国土卫星遥感应用中心总工程师
姜卫平:武汉大学卫星导航定位技术研究中心主任、中国卫星导航定位协会副会长、中国测绘学会位置服务工作委员会主任委员
金双根:欧洲科学院院士、中国测绘学会位置服务工作委员会副主任委员、
中国遥感应用协会建设工程遥感分会会长
陈锐志:芬兰科学与人文院院士、测绘遥感信息工程国家重点实验室主任
刘济宝:河南省自然资源厅党组成员/省测绘地理信息技术中心党委书记/主任
娄松:贵州省大数据发展管理局党组成员、副局长
王龙:贵州省自然资源厅二级巡视员
卫征:中国遥感应用协会秘书长
蔚保国:卫星导航系统与装备技术国家重点实验室主任
陆化普:清华大学交通研究所所长
景贵飞:北京航空航天大学北斗丝路研究院研究员
李刚:中国测绘学会位置服务工作委员会副主任委员兼秘书长、中国卫星导航定位协会大数据专业委员会秘书长、中国遥感应用协会建设工程遥感分会副会长兼秘书长
李戈杨:千寻位置网络有限公司副总裁
专家聚集、院士聚集,在这里对到来的各位专家有遗漏之处,敬请多多包涵。
论坛共五项议程:领导致辞,签署北斗5G场景大数据创新应用战略合作协议,向中国测绘协会位置服务工作委员会专家委员办法聘任证书,院士和专家就位置服务主题演讲,专家规划,观摩全球最大口径球面射电望远镜“天眼”。
下次对参加论坛的各方代表表示热烈的欢迎和衷心的感谢。
接下来的议程,有请省人民政府副省长李睿同志致辞,大家欢迎。
李睿:尊敬的各位来宾,女士们、先生们:初夏时节,万物勃发,很高兴与大家相聚在爽爽的贵阳,共同出席第三届位置服务科技论坛。在此,我谨代表贵州市人民政府对出席本次论坛的各位领导和嘉宾表示诚挚的欢迎,对论坛的举办表示热烈的祝贺,对社会各界长期以来给予贵州发展的关心、支持和帮助表示衷心的感谢。今年来我国卫星导航与位置服务已经进入高速爆炸式发展时期,在经济社会发展中的作用更加凸显,已经渗透到经济社会发展的诸多领域和人们日常生活,成为高新技术产业成长的助推器。目前,国内形成了以北斗为核心的导航与位置服务技术创新体系,国产芯片、模块等关键技术不断取得突破,2020年我国卫星导航与位置服务,产业总产值达到4033亿元,较2019年增长16.9%,衍生带动的关联产值达到了2738亿元,卫星导航与位置服务领域企事业单位14000家,从业人员超50万,国产北斗兼容型芯片及模块销量已经超过1.5亿元,发展大数据是贵州省坚定不移的战略选择,近年来我们着力完善大数据发展思路,推动大数据发展应用,开展大数据探索创新,推进大数据开放共享,推出一系列首创之举,引进一批领军企业落户贵州,千方百计在数据集聚、数据应用、数据引领上抢先机、求突破、做贡献。
本次论坛旨在聚焦位置服务科技,推动政界、商界、学界的交流,分享北斗产业化、智能位置服务应用创新成果,我相信通过大家的集思广益、交流互动和思想碰撞,一定能够达到广泛共识,取得积极成果,希望通过数博会这个平台和窗口,建立合作机制,推进交流,发展壮大卫星导航与位置服务产业,以大合作分享时代机遇,以平台推动创新升级,用大数据成就跨越梦想。
我们将进一步优化产业政策,大力推动要素推动和高校聚集,推动产业创新链双向融合,培育卫星导航核心业态、关联业态和衍生业态,构建更加融合、更加智能、更加安全的新时空服务体系,打造具有重要影响力和核心竞争力产业集群,招引更多投资者、创业者、应用商加盟贵州,在位置导航和位置服务领域开展更高层次、更深程度的互利合作,共同打造大数据创新、创业的首选试验田。
我们将进一步拓展应用空间,聚焦自然资源管理的新需求,建立全天候、空天地一体化自然资源调查、监测技术体系,提升卫星减灾救灾能力,积极提供应用场景,推进三农、移动大健康、智能交通、物流管理、科技教育等领域的高精度大众化应用服务创新,深挖位置服务的政用、商用、民用价值。我们将进一步搭建平台载体,建立共享服务平台,培育专门的服务供应商,创新科技服务模式,促进卫星导航服务业专业化、网络化、规模化发展,培育科技创新平台,开展科技攻关,推进产学研用一体化,吸引更多科技成果在贵州转化。
我们将进一步加强人才建设,引进专业人才,制定和实施更加优惠、更具吸引力的引才政策,以一流人才带动一流团队,发展一流产业,培养专业人才,充分发挥高职院校、科研院所、顶尖企业等阵地作用,加大研发人才、管理人才的培养力度,建设一批善于攻坚、能力解决产业发展关键技术的创新团队,夯实产业发展基础,增强产业发展后劲。
数聚爽爽贵州,融成多彩贵州,热情欢迎各位专家学者到贵州这片融海乘风破浪,欢迎全球大数据企业到贵州这片热土垦植开拓,我们相信有国家大力支持,有各方积极参与,多彩贵州一定谱写云上贵州精彩华章。
最后预祝本次论坛取得丰硕成果,祝各位嘉宾在贵州期间身体健康,工作愉快,谢谢大家。
宋超智:尊敬的各位院士、各位专家、各位嘉宾,与会的各位代表,大家下午好。
非常高兴在气侯宜人,在贵州参加第三届位置服务科技论坛,与大家共聚一堂,分享科技成果,交流应用经验,激荡思想、启迪智慧,共同探讨卫星服务科发展机遇和美好的前景。
我在这里代表中国测绘学会,同时受中国卫星导航定位协会,中国遥感应用协会、中国通讯工业协会委托,向各位位置服务领域行业管理者、科技工作者、企业家和创业者表示诚挚的欢迎。
党和国家高度重视位置服务相关产业,位置服务相关领域的北斗导航、遥感通讯等新型基础设施建设,已经纳入到国民经济和社会发展第十四五,第14个五年规划和2035年远景目标纲要,以及今年克强总理做的工作报告,病人提出要加快深化应用和高质量的位置服务发展。位置服务信息,它既是大数据重要组成部分,也是产生大数据的重要来源,更是大数据分析应用重载体,它正以前所未有的广度和深度进入到我们生产生活各个领域。
随着北斗三代全球卫星导航系统正式开通和逐步实现全球化服务,北斗成为测绘基准和社会系统建设和运营,维护国家队国土空间统一定义的核心基础设施,更成为营造我国位置服务相关产业生态的重要支撑,也必将为我国位置服务产业快速发展起到更加积极的推动作用。导航和位置服务作为国家重要的基础性、战略性资源,是战略性新型产业和生产型服务业重要的结合点,其开发利用的潜力巨大,但是目前在研究和应用方面应该说整体上与国际先进水平还有一定的差距,需要我们加倍努力,迎头追上。
希望今天的第三届位置服务科技论坛,能够激发与会者对基于位置服务信息基础上的大数据、人工智能、物联网和云计算等新一代信息技术提供的新机遇的新认识,加深对数字经济新时代新需求、新思维、新模式的新理解,积极思考和交流探讨位置服务技术的发展趋势、创新应用,使其在大数据产业链中占据更加有利的位置,在产业链中实现更大的增值,在生态链中得到持续的发展,抓住信息科技革命与产业变革交汇融合重要机遇,继续发展新动力,培育发展新动能,形成位置服务领域新的增长点。深入融入国家大数据战略,加快建设数字中国,更好服务我国经济社会发展和人民生活的改善。
最后,我代表中国测绘学会向共同承办本次论坛的中国遥感应用协会,中国通讯工业协会、贵州省自然资源厅以及各执行单位、协办单位、支持单位等积极参与本次论坛的参会代表和各位新闻媒体的代表,表示衷心的感谢。预祝第三届位置服务科技论坛取得圆满成功,谢谢大家。
【主持人-周文】感谢超智理事长对位置服务重要意义的介绍和论述,预祝论坛取得圆满成功,下面主持交给中国遥感应用协会秘书长卫征秘书长。
【主持人-卫征】非常荣幸受大会委托主持后续议程,首先举行【北斗+5G+场景大数据创新应用战略合作签约】
代表:蔚保国、李刚、金双根、张平副县长、梁世红、杨云勇、周晓刚、张廷立
【中国国测绘学会位置服务工作委员会专家委员聘任仪式】宋超智、姜卫平为到场各位委员颁发证书
【主持人-卫征】下面是院士和专家主旨报告,首先有请中国科学院院士、中国工程院李德仁院士上台,有请。
李德仁:各位领导、各位专家、各位同行,很高兴在贵阳相聚,我们参加今年的数博会,我今天要给大家讨论的是位置大数据走到今天已经达到了时空智能、万物互联,数字孪生的时代。
2020年4月1日,习近平总书记在浙江考察时说,“要抓住产业数字化、数字产业化赋予的机遇,加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设,抓紧布局数字经济、生命健康、新材料等战略性新兴产业、未来产业,大力推进科技创新,着力壮大新增长点、形成发展的重大机遇。”
我们从新基建说起,说到5G、6G,再说到北斗+、+北斗,新基建是新型基础建设,以新发展理念为引领,以技术创新为驱动,以信息网络为基础,面向高质量发展需要,提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。它包括了三个方面,信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施,其中都有我们时空大数据的工作。
信息基础设施,包括5G、物联网、工业互联网,卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以天空地对地观测与北斗卫星导航代表空间信息基础要求,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施,数据中心、智能计算中心为代表算力基础设施,加一起构成我国信息基础设施。
融合基础设施,把上面信息手段拿来推动各行各业基础设施升级,把传统基础设施转型升级,进而形成金融基础设施,比如智能交通基础设施、智慧能源基础设施。
面向未来创新基础设施,科学研究、技术开发、产品研知的基础设施,重大科技基础设施,产业技术创新基础设施等等。我们要在未来基础创新设施里面,进一步提升我们的水平。
5G、6G,实现万物互联,第五代移动通信技术是5G,原来4G改变生活,5G要改变社会,4G服务的是人,5G要服务到各行各业,支持万物互联,我们人民生活的是物理空间,是地球,我们要有网络空间,通过万物互联反过来掌控物理空间活动,让它更科学、更智能、更协调,更实现综合可持续发展,这就是我们所处的时代,在网络空间中掌控物理空间,产生数字经济、数据生活和智能化时代。
5G的特点:首先是快。比现在快20倍,视频、社交,AR、VR、密度很大,我们做物流、计量、智慧城市、智慧环境监测,它的延迟1毫秒以下,就可以做自动驾驶、远程医疗、智慧电网、工业互联网,这是5G的三个特点,拉动了垂直行业,包括视频,从人脸识别、移位检测、全景实时检测,我们做RV/AR可以推动各种工作,实现超超清的远程数据传送,还有工业互联网、智慧交通,推动垂直行业发展。
但是我们要分析5G的问题,5G的问题有:关键元器件很薄弱,典型应用不够,垂直面临着跨界融合问题,最后5G的运营成本比较高,基站距比较短、耗电比较大,急需要我们解决。5G在地球的陆地面积上,地球陆地占地球29%,海上没有,而城市占陆地面积20%,严格来说,5G跟移动通讯只能覆盖地球的6%,要全球覆盖靠什么?所以要向6G发展,把空、天、地、海全部实现无线高速网络联系,实现通信、计算、导航、感知、智能一体化,建立空、天、地、海无所不在的网络,这样6G希望有更高的速度、更高的融合,能够实现全球无缝全覆盖。
目前美国5G发展不如中国,所以美国就发展6G,6G的情况占领天上的位置,6G的频次毫米波、太赫兹、可见光,这是要靠抢的,所以美国的计划,SpaceX宣称1.2万个卫星,卫星数量4425+7575,轨道高度1100-375,6G发展不可以小看。中国的GW,国网宣传中国要高12992个卫星,其中有Ka和V频道,V在雄安成立了第一家卫星互联网公司,这个竞争咱们要注意,这是世界性竞争,我们不能麻痹。我们的第一步,发72颗极地轨道,这是红色的,再加144颗倾斜轨道。但是美国人步伐在我们前面,我们要发挥5G的发挥,也要正式6G的竞争,平地抢了后,你就抢不着了,没有5G、6G,万物互联实现不了,不可能通过数字孪生把物理空间活动送到网络空间去,就不会进入数字经济时代。
北斗是卫星导航定位系统,美国军方用得最早,GPS,我们的北斗比GPS做得晚一些,但是我们的北斗第一代是2000-2003年是实验系统,2007-2012年建设北斗导航定位系统(北斗二代和BDS),我们有5个在赤道面上,14颗组网,5颗GEO卫星,4颗MEO卫星,5颗IGSO卫星,覆盖亚亚太地区。
我们的三个优点,我们有短报文,我们渔船在海上捕鱼的时候,根据后方通讯,我们告诉他什么时候有台风,要加快回来,鱼产在哪儿,有人呼救我们可以抢救回来,我们有1千多个汉字,可以提供1000多个用户同时工作。我们有三个频率,B1/B2/B3,有三种轨道组合。这三个优点,GPS下一代都学走了,它也搞三种不同轨道,也把两个频率变成三个频率,所以这就是现在世界各国之间互相学习、互相竞争,我们的优点人家会学,人家的优点我们也会学,这是科学的本质。
我们在湖北省做的系统,GPS双频可以达到4.8厘米的精度,我们的成功率高于它,初始化更好,我们可以做一个增强系统,把北斗中心兼容GPS、BDS,如果用多模的方法做有更好的性能,一般不对立的情况下都可以用,只有三种情况下,可能美国人GPS可以搞SA增值(音),那我们不用它,正常情况下是可以用的,这是当前导航卫星的状态。
这是150块钱的RTK北斗小芯片,我们把它放在电动自行车上,电动自行车可以记录轨迹的位置到0.5米,由5G通信送到交管局,交管中心就知道电动车在路上的轨迹,这个买卖才能做,如果没有的话,很多城市不准电动车上路,因为会扰乱交通。要停到该停的位置,才可以打单计算,所以就可以进行规范停车进行管理,划电子围栏,让电动车停在该停的地方,也可以自动查处违章,什么时候逆行,什么时候违规了,可以自动监管。这样的大数据构成了城市公共交通管理的数据,分它一个比特币奖励它,我们可以知道城市的交通情况,提供智能维护系统,这是大数据的作用,就150块钱装在电动自行车上,当然如果要把它压到50块钱很有难度,但是一定不能太贵。
北斗时空体系,去年在疫情中,也应用到卫星导航应用,进入房间没有信号,用4G、5G信号都可以做,用声、光、电、场都可以做。我们用各种方法解决室外到室内高精度导航定位,这是我们正确努力的工作,我们有能力做到亚米级。把APP送到手机里面去,手机定位,就可以达到亚米级。我们放在医院导航,设备跟踪管理、养老院护理,解决智慧医疗问题,我们还用在明年的冬季奥运会打冰球,我们也可以用在充电桩,自动收集充电桩位置,可以知道在那里充电,有一个红外预警监测,保证安全充电,最后在网上支付,我们在很多城市都推广这个技术。
武汉大学成立了一支团队,研究用音频信号导航,这个音频信号是16-21KhZ,精度是12厘米,现在正在做芯片,我们在广东做的试验,跟华为合作的,这个小伙子拿着手机,手机有4个音频发射器,我们可以看地图显示的位置,这样可以室外室内高精度,在疫情常态化期间,人与人的距离自动感知,就知道这个人是近距离接触者,上面是安全距离,这样可以实现疫情安全距离自动感知。黄的是可疑的,其他人是安全的,不影响我们生活、学习、工作,可以在疫情常态化之下,避免大范围隔离和封城。所以我们工程院向中央建议,利用中国北斗和中国系统计划成果,在公共场所大基建里面推动安全距离感知,把数据放在公安部云上,每个人可以从里面得到信息,我是安全的,或者我可能出了问题,不要大家操心,用我们的大数据位置服务来解决这个问题。这个费用多少钱?把中国所有飞机场、火车站、医院搞起来,500亿,就像国家公安部门做平安计划,花5千亿装摄像头一样,光装摄像头没有解决问题,要把这个做起来,这是院士给中央提的建议,这可以推动时空大数据在疫情常态化的应用,我们武汉大学能提供的技术服务。
如果我有位置服务,倒在地上没有人知道,手机也可以报警,比如说脑溢血了,也可以及时抢救。老人如果没有人管他,手机数据收集过来,医生就知道老人的生理医学、心理医学,这就是大健康。利用北斗和实地导航定位,可以在中国推行公共安全与大健康新产业,这就是我们可以做的事情,但是这个事情原来没有,这是中国人的创造。
李德仁:下一个是智能交通,我们都在推行自动驾驶、智能驾驶,人的驾驶靠什么?靠眼睛看、耳朵听、大脑想,所以我在武汉开始,我有武汉的记录,我走到哪儿都很清楚,如果现在没有人了,就用传感器,摄像头、激光雷达、北斗、GPS、导航地图,就可以取代人的大脑、眼睛、耳朵,指挥自动驾驶。这就需要在汽车上做一个智能感知、认知、定位定制装置,这个装置我们到上海汽车厂实施,我们要考虑路和系统的结合,路上可以加很多感知器,路上的感知器不增加老百姓的支出,汽车上也要有,路端感知、云端决策、车端控制,这是新基建带来位置服务的大产业,很多省都在做试验,贵州也在做试验。
怎么解决车路协同?我认为智能传感器,尽可能多放在路上,让所有汽车共享,让政府买单。路上保证车辆高精度、高完好率连续导航的增强系统,光靠北斗的信号不够,要增强信号,我们可以做各种增强,把原来告诉驾驶员交通标志,改为汽车接受信号,把标志改为信号,不是让人去看,而是让车去看。把人、车、物状态的传感器、如视频、测速雷达尽量放在路上,如果路上没有,我自己也可以智能感知、定位定姿传感器和智能驾驶系统,汽车厂说这个最好几千块钱,就是在为这几千块钱去努力。
(见视频)这是我们做的自动驾驶与实时感知,L4等级的智能驾驶即将在量产车型上实现,实现城市峡谷,地下车库等复杂条件下最后一公里的自动驾驶,这个我们做出来了,但是1.8万他们觉得贵了,他们说3千块钱。
(见PPT)我们跟东风汽车有合作,他们做的农用汽车无人驾驶,晚上去田里施肥作业,因为晚上虫子才出来,白天不出来,这是东风无人驾驶的农用汽车,价格很便宜,这是在农田工作的农用汽车。
从数字化到智能化。首先城市,数字孪生城市。要把物联网加进去,构成数字孪生的智慧城市。构建城市物理世界与网络虚拟空间一一对应、相互映射、协同交互的复杂巨系统,在网络空间再造一个与之匹配、对应的“孪生城市”,实现城市全要素数字化和虚拟化、城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化、智能化。
我们为此研究一个国产软件,共产管理、实时分析,对政府各个部门,告诉城管、公安、交通、水务部门你现在应该干什么。如果把城市出行数据收集过来,有手机轨迹、视频轨迹、出租车轨迹、公交地铁刷卡轨迹等等,我们做一个交警智慧应急管理,跟公安部一起,在武汉市做了交通管理大脑和交通应急管理大脑。
智慧交通应急大脑效果,李克强总理去武汉参观这个系统,本来10分钟,总理在这里看了50分钟,这个系统在中央电视台、全国进行推广。
我们在深圳做了无人值守的停车场,装了基础设施,包括各种传感器,ID、射频、摄像头各种传感器,车辆风、排水电梯运转各种传感器,又形成大数据,通过IPB、IPI应用,这个系统变成了智能综合停车场,无人值守。首先是人脸识别管控,包括安全,还有就是车辆调度全生命周期管理,采用BIM管理车场,把管理精细到每一个车位。能够在室内精准导航,人找到车、车找到位置都很方便。应急预案联动管控,包括按照。资产管理,这样综合车场无人值守。
这是智慧电网的案例,电网的发电、送电、卖电、收费等等。安全很重要,这个关系国家经济命脉,要在数字空间建模,进行分析,保证电力安全,我们解决了人工巡视,用机器人代替人工巡视,利用无人机LiDAR系统去巡检,用红外热去巡视子系统、倾斜摄像诊断子系统,用深度学习软件进行实时分析,我们在15个省市及地区进行推广。我们还用机器人在车间里做自动巡逻、自动抄表,做图像识别、红外测温、实时视频回传等功能,都用机器人进行解决。
(见PPT)这是我们的各种机器人,可以代替人工工作,成本跟雇佣一个人的成本差不多,但是它的寿命至少十年。这是立德巡检机器人产品系列,这是防爆的巡检机器人,这个稍微贵一点。
这是我们做的智慧电网,可以查到每一个部件是否有问题,可否正常运转。如果再把家庭上网,通过网关就可以管理底下的电器,在高峰期间自动关掉你家洗衣机,晚上半夜再开洗衣机,让你省电。如果家里没有人,就把取暖关掉,节省能源,这个我们也有实验。智慧电网是新基建重要内容。
这是石油天然气工厂数字孪生,我们用精细化三维模型对石油天然气工厂进行描述。很多的问题可以进行修正、检查。对厂区环境进行监测,可以显示温度多少度,易燃易爆浓度可以自动采集,还有安防监控,所有摄像头位置可以自动查控、监管,对于应急方案,可以做出各种预案,可以保证安全。
大家可以看一段视频(视频播放)
它的优点:1、稳定可靠,免维护设计。2、智能大数据分析,在线故障预警、诊断修复建议。3、融合一体的远程。4、降低运维成本。
通导遥一体化的空天信息实时智能服务,发展现状与问题,我国现有通信、导航、遥感卫星系统各成体系,我们的通信卫星正在研究,但是目前全世界遥感、导航、通信卫星是互相孤立的,信息分离的,服务滞后的。我们海军在巡逻,抓海盗,图像拍到后,卫星下船处理要6小时。所以我们要进行改造,实现通导一体化、系统联通、服务畅通的状态,这就需要我们发展研究,通导一体化实施智能服务,美国人做的定位导航PNT,我们要做PNTRC。
我们在中国的卫星上,海上目标,原来数据很大,传回来再处理要几个小时,甚至一天,现在我们实时找到目标检测,一个不落,在压缩传输到中国通信卫星,传到地面再到用户手上,整个时间小于1分钟,我们已经做成功了。
首先是要有基础支持我们做这件事情,我们在武汉大学小卫星上做了一个工作,美国说北斗不能去美国接地面增强系统,这是它的霸道,我们就用低轨卫星导航增强系统进行建设,我们不到地面上,在上控游,地轨卫星增强,可以达到米级毫米级精度,这个实验已经成功,所以下一步要在北斗做低轨增强卫星,有几公斤,可以放在遥感卫星上,也可以放在通信卫星上,但是我们最近知道,美国特斯拉跟斯坦福大学搞了一个360度卫星,竞争很厉害,所以我们不能麻痹,我们还是慢,美国人抢了先机,尽管第一次成功是中国人,但是不代表美国人不做,所以我们要低成本、300多公斤的洛珈卫星。
我们要发一个卫星在天上可以找目标,我们希望一分钟可以满足老百姓对遥感卫星的服务需求,你在外面航行、旅游,调查都可以提供,这是我们今年年底和明年武汉大学有3颗这样的星作为科学实验上天,上天后,我们要研究压缩算法,数据要压缩,因为数据太大了,我们可以压缩500B,信号不损失。如果第一步做实验,40颗这样的卫星,1-3颗GEO高轨通信卫星,可以实现0.5m分辨率和10分钟,亚米级,90个波束覆盖全亚太。
中国一带一路,大约100颗低轨通信、导航增强卫星,120颗低轨多角度遥感卫星,优于0.5m/5分钟,也是亚米级,这是军民融合的项目。第三步就是全球服务系统,300颗低轨通信导航增强的卫星,200颗低轨遥感卫星,具备星间通信能力。位置服务到了这一步,就是走向千家万户,用到每一个老百姓手上的工具。它可以用于军用,把所有目标(移动、固定、侦查)的一清二楚,保卫我国安全。民用各行各业都可以用这个系统进行实时服务。
我今天就在这个大会讲这几个概念,我们要理解国家新基建,把它理解清楚,要有新发展理念,要及时创新,融合发展,智能升级,我们按照这样的要求,产业数字化,数字产业化、智能化要求,做融合发展,实现从数字化到智能化。我们做导航时空大数据,到会所有的专家,应该用这个技术、手段为国家万物互联,数字中国、智慧社会建设,做出我们应有的贡献。
这是我今天跟大家交流的报告,谢谢。
【主持人-卫征】谢谢李德仁院士的精彩报告。相信在李院士和在座各位院士专家指导下,我们一定会加快社会领域信息导航旅游服务的发展,以及各个应用场景的结合,更好推动大数据新时代开启新征程,推动数字经济创新发展。
下面有请中国工程学院张祖勋院士报告,有请。
张祖勋:今天我跟大家讲的题目是大数据(云控)摄影测量。李院士讲了,要用测绘技术做出更好的位置服务信息,为社会服务,在这里我想说的是,位置服务既可以服务于社会,同时也可以服务于测绘自身,当然我是搞摄影测量的,所以我今天讲的题目是:大数据摄影测量。
一、前言。
位置服务,疫情期间,健康码是最典型的位置服务产品,如果没有位置服务,没有通信发展,这是绝对不可能做道德。这是我上次回苏州的时候,一下就会通知我,我到过六安市,实际上不是我到六安,是火车经过六安。位置服务应用最多的,大家到某一个地方,经常会发一个位置定位。
我主要讲一下摄影测量,摄影测量长期以来有一个很大的问题,所以要做地面的控制,要做控制测量。这是困扰我们摄影测量发展的大问题,如何用大数据,用位置服务为摄影测量提供服务。如果说不要做控制更好,就做无控,但是我们的办法更加反过来,不做无控,而是做云控,控制非常多,但是云控也好、无控也好,不需要人去做控制,做无控不需要人去做,这是最好的一条。云控和无控是孪生姐妹,是不同的技术道路,也是不同的结果,但是在大数据时代,云控可能会给我们提供一条更加适合的方法,前景更优先。
二、大数据摄影测量,问题的提出——利用已有空间地理信息更新空间地理信息。
在2004年时,当时还没有大数据的概念,我们提出如何利用已经有的生产地理空间信息,生产新一代地理空间信息,也就是需要更新,这是我们当时在北京一次论坛时提出的,如何利用DEM、DOM、DLG,都可以成为生产新一代摄影测量数据的控制,传统摄影测量,首先做数据获取,然后做加工生产升级产品。除了影像获取以外,还要做下空测量,按照现在的大数据里,数据已经不再是数据加工生产的结果,而是数据本身是一个新的活动,可以反过来替代掉下空点,可以做生产加工数据,也就是说原来是一个闭环数据,可以拿回来重新生产。设计产品,不光DEM、DOM,甚至包括DLG,包括原始影象、空三结果,都可以进行控制生产。DLG做控制生产,大家可能不太理解,DLG怎么做控制点,下空点我们可以看出,这是水系分水线,也可以做控制。
(见PPT)这是道路的,配置好之前和配置好之后,当地图和原来的控制点不能移动了,就可以做好。这里用了广义点理论,在2008年时,有PE、RS文章解释这个问题,这是道路控制线,实际上不光可以做生产地图,甚至可以做工件零部件加工,这是影像,可以做控制确定飞行姿态。
这是我国早期遥感影像定位精度低的问题,当时传感器进度比较低,定位精度很差,差到一两公里、几公里,这时候我们用结构线控制,蓝色是原始影像,绿色是正射影像线上的特征,原来9000多像素,对应地面2的公里,从9000像素变成50像素,一下就拉过来了,完全不一样。所以数据是非常重要的,数据就是控制。
DOM+DEM,更新地图。DOM提供X、Y,DEM提供Z,这样就可以了。在2008年,我们最初应用于广东省影象图,上面探针都是云,后来有一个名词叫点云,所以我们取了一个名字“云控制”,就是控制点太多,多得像乌云一般。这是当时在会场上,运用云控制后,不需要人去点,工作效率提高到10倍以上。
大数据云控制摄影测量,到了21世纪第一个10年,跟上世纪已经不一样了,上世纪我们自己生产了很多产品,就为了做控制,到21世纪第一个10年和第二个10年后,云上、网上,不需要钱的可以下载下来大量的公众地理信息产品,而且越来越完善。这是Google影象图。现在高程的地理控制信息,最有名的就是SRTM,基线是60米,我们建成后,它们也有用,但是DEM是绝密资料,如果查出来是很大的问题,所以他们用网上下载的SRTM,美国人做了干涉雷达后,把原来1公里1个点的全球高程模型变成30米,当时用的是航天飞机,用的干涉雷达做的,而且做了后,花了将近3.64亿美元,获得雷达影像数据经过两年多的处理,制成全球数字地形高程模型。这是我们用的最多的高程地理控制信息。
日本的Alos影像,这是2006年2.5米生产的,现在也发布了ALOSDSM30米的高程模型,有了这个东西后,它既不保密,网上谁都可以下载,谁都可以用,所以非常方便,而且也没有保密条例,大家都很喜欢用这个东西,但是我们的控制是非常够用的。
高程信息化除了这个以外,ICESat-1,2003年开始,2009年终止,到2018年发射单光子激光雷达,他们都是用地面激光点,因为地面有很多高程控制,这个数据已经大量下载下来,已经足够用了。除了谷歌影像以外,还有大量高程信息,所以都足够使用,对高程控制来说非常有用。
公众-GLG-OSM,大家更多知道高德地图,包括百度地图,还有一个全球的地图,就是OSM,OpenStreetmap,要求全球人都来参与,就是OSM基金会,我们国家正在做全球地图生产,但是有一条很难做到,地名总要靠别人做。各种各样的文字,不光中文名字,还有英文名字,巴西斯坦、希腊文等等都有。
这是OSM影像,是全球的,上次我们去英国海德公园,你无论是用高德、百度,它都不是全球的,要做全球地图,地名是做不出来的。所以公众地理信息非常重要。还有各个公司生产大量的空间信息。如果要做测图,还不如叫大数据摄影测量,因为不光做控制点,可以生产各种各样的地图,可以提供很多有用的信息进行帮助。
地理公众信息可以补充进来,代替原来的控制信息。除了这个以外,因为激光点云也可以做高程控制信息,但是还是有一定的问题,因为下空点基于LiDAR能不能做控制还是一个问题,这个点要是明显点,可以辨认出来,这是非常重要的条件。我们遥感院有一个老师,2014年提出用LiDAR云做控制。计算机需求,两个点云如何配置,点与点之间并不需要明显点,两个点云可以进行配置,这是PR和PB两个点运,也叫ICP算法,其实这并不是摄影测量,原理是把两个点云距离靠得最近,就可以做到实现这个目标进行控制。我们最早时是跟宁波院一起做的试验,精度可以达到7公分到6公分,无控自由网,所以这个就非常的有用。
除了这个以外,中科遥感做了大量试验,一个是山洞25平方公里的试验,有33个外业检查点,原来他们做了33个控制点,现在把它用来做检查点。还有广东省新会常规下的影像案例。
(见PPT)这是山东临沂的案例。
基于公众地理信息,DOM+DEM的云控制,主要跟资源卫星中心长期合作的数据,1.07亿空三连接点生成的概略DSM,平面记录达到4.82m,高程精度3.8m。
基于DEM的云控制,测绘立体卫片,DEM包含地形信息,不仅可以用来作高程控制,还可以用于作平面控制,这些只要有高程信息就可以。这是AW3D30米的数据,结果也非常满意。
这是天绘一号和资源三号的案例,资源3号是2.6米,1.5米,天绘一号是2.9米。山东省将近有500多个点,最后用控制点做的精度并不比公众地理好,甚至差不多。
这是国产陆地观测卫星姿轨精化系统应用的证明,这个我就不再讲了。
三、大数据摄影测量应用举例外,还想讲一下新的进展。
我们跟天文中心做的新一代集群系统,我们发现一个问题,数据自动化程度越来越高,数据越来越大,过去搞分布式,多台并行计算,但是发现一个大的问题,就是数据拥堵的问题。所有计算机都有数据,就会发生数据拥堵的问题,同时容错性比较差,因为就只有一份数据,而且很难扩展,所以我们发现5台计算机比较好,如果计算机往上加,速度会降下来,甚至会更差,到8台以上,数据就会下降,CPU不是满负荷的运行,计算机也会偷懒,你也管不了它,所以我们必须要解决这个问题。第三代集群系统就是解决这个问题,基于HDFS的分布式文件系统POSIX管道引擎,就是分布式存储能力,计算能力近似线性扩展,我们计算机既是计算工具也是存储工具,每天都是计算+存储。
(见PPT)我们可以看一下负荷情况,这里11台服务器,8台用于并行计算,3台台管理,2台交换机,一台交换数据,一台交换信息。
这是天绘中心,57台服务器,49台用于并行计算,当时验收的人非常震撼,CP不偷懒,大家都在干活,现在不是管人是否偷懒,而是管计算机是否偷懒,解决计算机偷懒问题才行。57台计算机全部运行起来,非常的厉害。
应用方面:这是珠峰高程测量,这也是一件大事,测高我们测不上,珠峰第一次进行了航测,珠峰第一次用了LiDAR点云,在LiDAR飞机上,业带来了一台航空相机,也可以测量三维模型,也可以测量高程信息,同时飞了一台ADS100相机,各飞各的,测量的人不可能说没有误差,套不起来。这是误差情况,LiDAR点云,我们看一下绘差,最大的达到9.5米,所以搞不清楚哪一个准,不知道用哪一个数据,最后我们加了云控制,用LiDAR点云做控制,结合影像,一融合做完后,数据非常好,数据专家验收时,认为这个数据处理非常好。这是第三控制点,过去传统的正设影像我们全部去掉。
这是云标定场,中山有一个标定场做卫星影像标定,后来他们发现前段时间,有几个大所用了几个大相机,结果标定不起来。照完后,控制点都不够用,相片照的点太少。高分大面阵相机,4台相机,4个镜头,要标定起来,我们想的办法是用云标定,这个标定场不可能花那么多钱人空去测,我们最简单的办法,用刘院士的这个相机,先飞一遍,大概9个平方公里,然后做空三,做完空三后,9平方公里,全部是我的控制点,原来我们做了30个实时控制点,9平方公里,为了做空三需要,这样我们全部可以连起来,这是20个大面阵,有了控制点后,确定了点后,下面就是平差计算,确定每一个相机的变化参数,大概60几个参数,用方程解出来就可以了,实际上也是很简单的事。做完后,子面阵CCD上匹配的同名点,这是云,不是简单三五个点。这是定向参数,然后就把影像拼出来了,这是拼接线。
四、结束语。
1、云控是建立于摄影测量大数据基础之上。2、云控制,颠覆了像控点传统观念。3、以云控为基础大数据摄影测量正在逐步拓展。因为不仅仅可以做控制点的问题,而且可以做测图。4、位置服务不仅仅可以服务于社会,而且可以服务于测绘自身的发展,促进测绘的生产发展。
很遗憾的是,我们用的云上的数,公众地理信息没有国产的,这是我最大的遗憾。谢谢大家!
【主持人-卫征】感谢张院士的精彩报告,下面有请清华大学交通研究所所长陆化普做北斗系统在交通领域应用展望的报告,有请。
陆化普:各位院士、各位专家,各位朋友,大家下午好。
我从交通领域展望一下位置服务可能的应用场景,作为学科交叉互相启发。我的题目是:北斗系统在交通领域的应用展望。
三部分内容,这三部分内容:目标、应用需求以及如何实现这样的目标,换交通角度进行说明。
一、交通强国目标与智能交通使命。
2019年9月19日,中共中央国务院发布了《交通强国建设纲要》,这对我们思考位置服务在交通领域的应用有十分重要的意义,我简要理解一下。这个解读不是我整理的,是交通运输部杨书记和李小鹏(音)部长在解释《交通强国建设纲要》时做的概括,其中的一些内容值得强调,所以我用一个页面向大家进行分享。我挑重要的分享一下,我认为“三”很值得思考,三是三个转变:一是由追求速度规模向更加注重质量、效率转变。我们宏观思考位置服务时,我觉得它很有指导意义。二是由各种交通方式相对独立发展向更加注重一体化融合发展方向转变;三是交通领域要由依靠传统要素驱动向更加注重创新驱动转变。
除了“三个转变”,还有“四个一流”这也是对交通系统基本构成和相互关系的揭示,一流的设施、一流的技术、一流的管理、一流的服务,它们四者有着很强的逻辑关系,交通运输首先必须有设施,有技术,也就是主要以装备为核心,有设施、有装备,还不能构成完整的交通服务,这里有交通组织和管理,最后我们要实现的是交通服务,所以交通强国建设诸多方向里面,我们要实现世界领先的部分,不是所有的方向都能实现世界领先,我们的用词是“世界前列”,但是交通服务应该成为“世界领先”的领域。
“五”,未来交通系统的整体特征,安全、便捷、高效、绿色、经济的主体特征。为了实现上面这些目标,《纲要》提出九大任务,这和位置服务都可以一一对上号,这九大任务也有很强的逻辑关系,也可以认为分三个大主,涉及到设施、装备和服务,具体的要求,或者要奋斗实现的具体目标,基础设施要布局完善立体互联,位置服务领域也强调了空天一体化服务,交通装备要先进适用,自主可控,在这个基础上实现的交通运输服务,要便捷、舒适、经济、高效。
第二组强调交通运输关键解决要素,一是科技创新,这是实现目标重要的基础部分和前提。科技创新要富有活力,智慧,既强调了它的态势,也强调了它的重点。绿色发展,这是交通领域强调的另一个关键主题,绿色发展要集约、节约、低碳、环保,交通运输领域,从发展理念生态,实现由传统向生态理念的过度,我们追求的是可持续的交通运输系统,这跟过去的显著不同,过去以满足需求为核心,也就是说优化目标是单一的,现在我们不仅仅要满足需求,同时要考虑资源节约,环境友好。以最好的资源投入、最小的环境代价,最大程度满足交通运输发展需求。安全保障,这是我们基本要求,我们认为是一票否决权,没有交通安全,就谈不上交通强国,安全保障我们强调完善、可靠,然后反应快速。《纲要》中安全方面已经由传统狭义的交通安全走向广义系统安全,包括交通事故要少,死亡人数要少,也包括了反应快速和国家整体安全。
位置服务往前走一步,我们在勾画交通强国建设目标时,大家经过分析,从技术角度提出四个关键突破点,其中有一个是交通智能化,交通智能化、绿色化,一体化、共享化,是我们四个关键突破点,我这里有一张图,智能交通有很多使命,最核心的首先要缓解城市交通拥堵,提升交通运输系统效率,减少交通事故,提升服务质量,这几个点是我们和国际交通运输领域整体发展水平差距比较大的点,也是和大家有切身感受的点,中国交通拥堵,大家每天都会有体会,我们已经由高峰拥堵向平峰,由中心拥堵向边缘,由中心城市向二三线城市,这是必须要解决的。
还有交通服务水平问题也要提高,为了做好这一点,从发挥智能的角度来看,我们需要做的核心步骤,做好需求分析,系统功能设计,我这里强调的第三个点,就是业务联动设计。从应用的角度来看,我们已经由单方向应用向综合应用方向需求发展,不同领域联动起来发挥作用,取得了及其显著的效果。比如说一般性说明,像刑侦、交管结合起来,破案水平大幅度提高,作案大部分离不开手机和交通工具,事情发生后,调动视频图像,特定作案工具,圈定嫌疑人,很多事件侦破速度大幅度提高,几个月甚至几年的案子,现在变成了几十个小时侦破。我只是举大家熟悉的例子,还有很多方面,比如说气象和交通管理的结合,可以显著提高交通安全水平和更科学的指导交通运营。
所以当前阶段,从交通领域来看,我们基本上处于业务联动发展新阶段,系统设计、监理、验收,系统的评价、反馈等等,当前的差距,基础研究还缺乏支撑,系统功能实现不够,系统应用广度和深度不够,究其原因,缺乏规律的解释和探索,从环节来看,数据共享需要建立交通大数据共享平台,包括平台功能构成等等,也包括系统整合,识别影响因素,指出发展方向,实时系统体检、提出框架方案等等。业务联动要解决机制与效率、评估与反馈,我们认为在我们这个领域要推动智能化深度发展,最终实现自我进化的过程,业务联动不断升级,系统功能不断优化,然后是闭环系统,应该通过自动评估反馈,不断的形成,不断走向更先进、更高级、更自动的系统。
这是绘制的一张交通智能化一览图,我作一个说明,大致是交通智能化范围、领域以及相互之间的关系和一些关键环节。
我挑了一些重点解释一下,中间部分,城市智能交通管理,首先要实现世界一流,我们面对的管理系统是一个复杂系统,面对的场景在世界范围内也是复杂的,面临的挑战也是很艰巨的,社会需求也非常紧迫,要想实现这个一流,刚才谈到了一些要点,要解决这些问题,我们需要强化、分析、决策、执法、优化以及服务诸多环节,这些诸多环节需要一系列的技术支撑,比如说实时分析、态势判断、安全运行、拥堵诊断、交通组织信息服务等等,左侧是车路协同,李院士也做了精彩的说明,我们在推进研究过程中认识到实现车辆自动驾驶可以由多个技术途径,两个主要技术途径,一个是车辆自身自动化,通过大量传感器采集、分析、决策、控制实现自动化自动驾驶进。另一方面,除了车辆自身自动化,还有道路自动化,一起共同构成车路协同的自动驾驶,这样的路径可能实现的速度更快,需要的成本更低,带来的综合效益更好。
首先,车路协同本来是指基础设施上的移动体和基础设施、交通管理者之间的沟通协调。这个即使没有自动驾驶目标,也是非常需要的,因为我们要对交通运行进行组织、诱导,进行判断、提示等等,都需要这些。所以车路协同,路侧的感知、传输和智能化基本功能,与自动驾驶没有关系,这也是需要的。在这个前提下,如果和车辆智能化结合在一起,就能有效降低单纯强调车的智能化带来的成本增加。分工原则和依据我就不展开了。车的智能化+路的智能化,既能支撑自动驾驶,也能支撑智能交通管理。实现这样的目标,需要制定国家顶层设计,完善法规,建立良好的发展机制,发挥市场作用,培养优秀的人才等等。
各位大多数都是研究位置服务的,我从交通的角度感受到对于位置服务的需求,我稍微说一下。
比如说交通需求特性的全面分析。交通首先要做好规划。交通规划的前提,就是要清楚掌握交通需求的特性,我们过去掌握交通需求特性,是通过大量的人工调查获得数据,最后通过统计分析掌握交通需求总量特性,交通需求的平度特性、时空分布特性、运行距离、方式构成特性等等,现在如果有了位置数据,不但可以较好掌握特性,当然是基于大数据,我们利用数据进行综合分析,不但可以大幅度减少需求分析劳动量,投入的时间,还可以进行更多动态分析,实时分析,不但可以支撑静态的设施规划,还可以支撑动态交通管理诸多需求,我这里也涵盖了一点城市规划需求,因为我本人在清华开城市规划与交通规划整合课程的。
动态监测城市人口分布,特定区域客流集散监测,以城市人口分布和活动为例,我们进入城市化发展新阶段,就是以城市群为主体形态的城镇化发展,我们有很多基本问题需要回答,比如说城市群的发展阶段、发展特征,这个城市群是行政化城市群,还是货真价实的城市群,过去这些回答都是比较困难的,但是有了位置服务,尤其有了实时动态的位置服务,我们可以很好的回答这些问题,揭示其中的规律。
比如说我们对都市圈的定义,定义这个区域是不是一个都市圈呢?取决于它周边城市和中心城市联系的紧密程度,从定义层来看,这个城市向中心城市通勤人数的比例,目前国内外比例是15%,如果15%的人向中心城市通勤,你就是都市圈的范围,现在有了位置信息,我们可以任意时刻、任意范围掌握人的移动情况,依据这些来确定都市圈的成长过程、演化过程以及当前的成熟范围,对于城市群也是如此。
进一步的细节,我们关心查核线断面及关键通道客流分析,像一些河流、铁道,这是天然分割线,如果掌握这条线两侧人流、物流的情况,就可以很好掌握需求特性,核查分析精准度,这都与位置服务有密切的关系。比如说轨道交通系统,我们有物理空间、网络空间、孪生城市发展方向,首先从交通的角度,面临着很重要的任务,要研究交通的发展和城市的发展,相互互动机制以及演化机理、耦合关系,以及如何更优化地提供这些交通设施和服务。
在这些方面,位置服务会扮演着极其重要的角色。我们也会分析出行时出行距离、出行强度等等,道路交通状态特性分析尤其如此,比如说现在国内有大量走在前面的城市,刚才提到的武汉如此,重庆、深圳、杭州等等,大量这样的城市,北京、上海都做了大量的工作,以道路交通流特性分析为例,大家通过几种不同的途径,比如说重庆用RFID技术,所有的车辆有了RFID车载系统之后,车辆的行车轨迹都可以实时掌握。外部车辆来了后,会分配虚拟ID,所有车辆进入重庆后,它的行驶轨迹状态一目了然。
有了位置信息,道生一,一生二,二生三,三形成五彩纷纭的世界场景,我们有了精准位置服务服务,就可以通过计算速度和位移状态,进一步联系到行为特征、需求特性。单车速度测量、车道流量检测、排队长度等等。刚才谈到执法的问题,当前非常困难的就是电动自行车,违法行为极其严峻,首先体量巨大,广西很多城市都是50万辆以上,南宁100多万辆,上海1000万辆电动自行车,这些车闯红灯、逆行、超速,极其频繁,隐患非常巨大。如何进行违法数据的提取和执法都非常关键,如果借助于位置数据,我们解决了这个问题,也就攻克了这样的难题。网络的节点、流量等等,我就不一一说了。
公交控制,是位置服务应用尤其北斗系统应用非常好的一个领域,公共信号控制优先,行人非机动车控制和诱导都有很多需求。
车辆监控,我们已经有几百万、上千万的车辆都实时在这个系统里。还有违法数据提取、异常事件识别检测,尤其是交通管理,情指勤督服务,还有情报指挥,精准指挥高效勤务,以及执法过程实时评估督导服务分析提高等等。
车路协同,这个我就不展开了,还有路权分配,汽车应用,实现更多路车功能分担,刚才提到的自动驾驶的实现,车辆本身路侧和云上应该有合适的分工,路侧可能可以分担更多的工作,因为具有非常好的综合数据,非常强的计算力。城市发展演化过程仿真,可以揭示各种各样的规律。
物流系统已经做了大量工作,但是和国外差距依然非常大,20年前欧洲物流中心,在全欧分布的,运行位置、运行状态是否需要支援,都是24小时实时的,多种语言实时响应,物流系统自动化程度非常高。
应用需求所对应的应用场景,因为时间关系,我不一一展开了,比如说需求特性分析,需要地点、路段、区域定位、距离、次数,交通运行状态分析,涉及到速度、流量、占有率、排队长度。创新交通服务需求,涉及到出行需求的匹配、车辆定位、出行者的定位等等。交通组织,尤其是拥堵点的定位,支撑信号诱导联动,以及出行方案的制定等等。
安全保障需求,需要记录行车轨迹是否精准报警,刑事犯罪破获等等。自动驾驶,涉及车辆实时动态定位,车路物多维定位匹配。城市演化,涉及到人的活动,时空定位集聚分析、空间研发、对比、规律仿真等等。城市群发展变化态势,需要对各时间城市群、各种活动区边界,变化情况实时对比分析。
物流全环节跟踪服务以及城市韧性的提高,近年来对城市韧性有了新的认识,从城市韧性到交通系统韧性,都需要花大力气,所谓韧性,总结起来具有三个主体特征,异常事件发生前的感知能力,异常事件发生过程中的系统抗力,以及异常事件发生之后的系统自我恢复能力,这个都需要强有力的数智化、智能化位置服务支撑。比如说特殊车队管理等等。
因为时间关系,这些内容我不做一一展开了,作为会议交流的一个需求方,给大家提供一点我们的分析,希望大家能有所启迪。以上就是我的介绍,谢谢大家。
【主持人-卫征】上午的论坛就告一段落l ,我们休息一下。下午14:00,精彩内容不容错过,我们准时不见不散!!
【主持人-卫星导航系统与装备技术国家重点实验室主任蔚保国】第三届位置服务科技论坛(LBSTF)下午场的议程正式开始。谈到位置服务论坛,肯定离不开室内定位,下午第一位演讲嘉宾是来自武汉大学遥感国家重点实验室主任,陈锐志教授,目前是芬兰科学与人文科学院院士,题目是:《高精度泛在定位从室外走向室内的挑战》
陈锐志:很高兴来贵州和大家分享我的科研工作。
我今天报告的内容包括三个方面:一是背景与需求;二是高精度室内定位技术;三是结束语。
北斗和GNSS服务国家安全、经济建设和大众民生,服务覆盖手机导航、金融、人工智能、国防与国家安全、航空航天、应急救援等等,我相信大家对北斗应用不陌生,因为现在司机离开北斗不会开车了,手机导航是大家用得最多的北斗应用。
北斗在室外导航大家很清楚,大家有没有体验过一个场景,从A到B,如果A在室外,B在室内,到室内后听到GPS信号弱,就不能定位了,我们不可能做到无缝定位,所以我们需要做室内定位,比如说在大型机场、高铁站、会展中心等地方,也需要导航,北斗在这些场景上是没有覆盖的,这些场景确实非常需要室内定位,我在这里给大家看一组数据,所有的消费支付数据80%发生在室内,电话接入70%是室内,数据接入80%室内,所以某种意义上来说,室内定位是很重要的。
羲和计划,依然在路上。羲和,是因为太阳的母亲这个说法。这个概念是室内外无缝定位,虽然羲和计划还在路上,但是我们离它越来越近了,经过几年努力,羲和计划是会实现的,包含了室内外无缝定位的概念,某种意义上来说,我们要在手机导航中有两个定位引擎,室外切换北斗系统,一到室内切换到室内定位引擎,双引擎系统才能支撑室内外无缝定位。就像我这个图里面,有两个圈,一个是室内,一个是室外,羲和计划,我们可以期待。
北斗方面,像武汉大学有很多树,包括贵阳也有很多树,在这种环境要达到高精度还是有挑战性的,城市里面,还有一些信号严重遮挡,信号不可达,所以我们光用北斗实现室内外无缝定位还是有一定难度,所以我们必须要开发一些新的技术,再把北斗从室外往室内拓展。室内定位曾经火爆过一段时间,因为苹果有一个IBeacon,大家去到机场可以留意一下,就是IBeacon,但是有效距离非常短,大概5米,精度非常差,2-5米之间,就是贴在咖啡店那些很矮的地方,机场那种高阔的空间是不能完成的,但是现在苹果把超宽带技术iBeacon2放在手机上,因为超宽带距离长,精度高,但是有一个问题,就是功耗高。2019年后,超宽带怎么整条生态链非常火爆,现在变成iphone11新的支撑,就是超宽带定位技术,上个月苹果的发布会,大家可能没有留意,就是手机找我的钥匙或者手机找我的包包,这就是新宽带和蓝牙技术的整合。
我讲一下谷歌的案例,视觉定位+WIFIRTT,视觉是很好的技术,无人驾驶用的是视觉技术,但是有一个缺点,必须要有光亮度的情况下才可以做到,除非是红外高光谱,当然这是比较昂贵的技术。谷歌又发明了一个新技术,就是WIFIRTT,这跟GPS卫星一样,就是当成GPS卫星,测量距离。
百度:地磁+传感器。不需要部署任何东西,达到高精度定位。如果没有物理源,是很难做高精度定位的,利用地磁(地磁无处不在),因为地球上每一个希望点上都有地磁,但是如果不投入,精度很难提高,这就是为什么现在苹果、谷歌都希望有源定位,要发信号,通过物理信号来定位,如果没有物理信号,很难高精度定位的。
不管苹果、谷歌、百度、阿里都在做室内定位,因为室内有很多需求,目前有哪些室内定位可以应用?大家打开手机后,不妨看一下有很多传感器,很多视频信号,还有北斗接收机,如果做到半米精度,信号覆盖30-50米,支持大众手机,要满足这三个要求,这个定位是寥寥无几的,支撑这种要求的技术不多。
我先讲讲室外手机精度到底是什么状态?2016年后,安卓7.0开放了载波纤维接口。这是基于智能手机室外定位技术,如果手机要一千毫秒或者20分钟,因为手机天线在里面,如果天线很差,很难拿到高质量测量值,所以就跟大地测量器比对,会差一点。精度上,手机只能0.5米、半米左右的精度。最近谷歌做了一个全球比赛,希望谷歌可以做到分米级定位,我们团队也在参加比赛,但是室外不是我们团队擅长的,我们做室内拿到很多世界冠军,我们第一次参加室外比赛,今年9月会公布比赛结果,在报告中第一组是高阳(音)教授团队的,列出这五个不一定拿名次,只是拿了挑了五个来做报告,就是看一下谷歌比赛中,手机在室外到底能不能做到10公分精度。
WIFIRTT定位技术,通过测量信号在移动终端和WIFIAP端平均往返时间RTT,乘以信号传输速度C,即可得到行人与WIFIAP实时距离信息。如果视频信号同步,难度很大,要做到亚纳米,那个是很困难的,所以RTT技术好在不需要同步,但是有一个缺点,凡是交互式的,用户数量是有限制的。RTT技术,每次我们讲天线和距离,从发射天线中心到接收中心,这是我们希望的距离,信号发射后,还有一段硬件时延,这个时延每一个系统都不一样,差异可能有3-4米,所以要做高精度定位,必须要做校准,这个试验一般跟手机有关系。我们也做了一些研究,WIFIRTT传感器紧耦合,这是大概的结果,大家可以看一下,二维定位精神,我们可以做到0.7米,三维我们也做一些不试验,从楼梯、办公室、长的走廊等等,不同的场景也做过,三维精度应该1米左右,RTT是未来一种高精度定位技术,这个技术主推的就是谷歌。
超宽带,这是苹果现在主推的,iphone11后都有超宽带技术支持,DecaWave是最重要的芯片商之一,之前是爱尔兰公司,后来被苹果供应商Qorvo以4亿美元收购了,一个芯片现在不只这个价了,已经涨价了,因为最近芯片荒,价格都涨了,之前单片是30-40人民币。它有三种定位方法,一个是Two-Way-Ranging,二是下行TDoA,发射信号没有那么好,接收信号好一点,所以为什么有上行和下行TDOA。每一个终端可以自己集成自己的位置,坏处是耗电。上行是终端快,往基站上发信号,基站上做接收,在云端做计算,这个好处是终端省电,就是被监控的方式,不需要定位的,用上行TDoA是好的,在服务端就OK了,下行TDoA的好处,没有用户限制。上行TDoA也一样,受到服务器算力的控制。
我们也做了一些超宽带的东西,但是芯片是它们的。
音频定位技术,这是我研发成果的积累,我们通过声音速度进行测量,发射器到手机接收的时间,声音测量距离已经是很老的故事了,很多科学家包括牛顿,都是测量声音速度,利用声音测量距离,这不是什么新的技术,这个科技部项目,我拿到的命题跟蔚保国命题不一样。我们声光电场都探索了一遍,三年后,我认为声音出现的概率很高,所以我们重点落在声音研究这一块,原理很简单,我们在一个房间布四个站,发射信号,利用手机内置麦克风接收,如果有手机,我们不需要单独去做,不改变硬件,因为麦克风在安卓、苹果都可以支持,我们只需要一个简单的发射器就可以完成这个任务。
精准测量距离,声音传播,我们需要很精准的进行测量,二是窄频带漫游,我们音频支持最多21K,我们用的定位带宽很窄,一般是16-21K,就4-5K的资源,怎么做到窄带漫游是很重要的问题,因为声音是机械波,跟电池不一样,想往声音调试一些数据,还是很难的,在这一方面做窄带漫游是有一点挑战的,当然我们是端融合,因为所有定位里,灌导是必须要用的,其实就多源融合定位,我们分两步:粗检测,通过音频信号的识别图大概发现我们在什么位置。在声音环境里,我们有直达波,需要找到直达波,别的波不需要,一定范围内,找到第一个到达的信号,就是直达波,这是一个基本原理,实现距离测量。跟苹果超宽带、谷歌WIFIRTT和音频进行对比,我们在走廊进行测量,从10米、20米到40米测量,测量精度和有效覆盖距离是一样的,我们最大的好处是自主可控,从头到尾没有用到美国的技术,拿到国家光电测距仪检测中心,测量音频速度,与精密双频激光干涉仪比测,重复性0.07厘米,当然真实环境里面,不会达到这个效果,但是半米到1米可能没有问题。
声音定位的时候,多普勒一定要修正,因为声音速度很慢,多普勒应该有0.2-0.3误差修正,我因为我们用时空做测量,我们跟GPS不一样,GPS1秒钟可以测量所有的数据,我们这个差0.2米,200毫米才可以完成这个工作,当然我们也做了一些试验,从静态试验,利用三款不同的手机进行静态试验。这些试验结果我们可以看出来,半米精度应该是没有问题的。如果不做多普勒的改正,精度差30%左右。
音频定位于蓝牙iBeacon比对,我们最大好处是信号重,距离大,现在已经完成以手机为核心的服务,这个系统现在也在示范,白云机场、南京南站在做示范,现在我们拿到一些政府的支持,把手机做到芯片上去,第一个芯片已经完成了,也在台积电开始留片,8月中旬我们第一颗芯片能回来,所有的定位算法移植到芯片上去,过两年希望做更优化的芯片来支撑这个技术。我们的愿景,希望每一颗音频芯片都具有定位的功能,因为在场有好几百个音频芯片,每一个手机都有音频芯片,如果每一个音频芯片都有定位功能,这是很美好的理想,当然这不一定能实现,只是我的理想。
我们在广州白云机场做了示范,覆盖T1值机大厅,我们学生在值机台前走,精度是没有问题的,大概有5000平米,定位精度优于1米,这个高度并不不算很高,我们看一下他坐在凳子上,都可以很准确的,在开阔环境,音频定位还是蛮好的。我们在南京南站也做了示范,50万平米,包括地下停车场、出发层、到达层、站台我们要求定位精度优于1米,希望两个月后,南京南站都可以音频技术高精度覆盖。
这是一个会展中心我们做的示范,示范已经完成了,32个发射信号器,这个高度应该有23米,比我们今天的会场还要高。
这是蓝牙测角,芬兰诺基亚公司,我们也做了一些简单的测角,我们得出来的结论是,测角在一定的范围内,这个测量精度还可以,我们现在做的是线阵,这方面的工作只是做了一些,但是不深。
这是视觉定位,谷歌推崇的一个技术,我们有点、线、面、体多维目标,如何识别这些特征是可以定位的,我们也做了一些简单的技术,这个技术如果在这个环境里,派一对机器人跑一圈,如果知道机器人的位置和相机姿态就可以做下来,定位的时候随便拍一张照片,在库里面找两张跟我很相似的,这三张照片可以通过库里面已知位置和姿态相机的照片算物方点坐标,然后反算手机坐标,但是这个没有移植到手机上。这是CNN,找相似图像。我们还做另一个试验,我估计我着这个大门25米,这是我们人脑对距离的鼓励,相机拍了后,也可以算这个距离的,利用门框的坐标,算手机的距离,人的判断误差大概73公分,手机相机误差可以做到30.6公分。
利用5G物理信号测量距离的还不是很多,我们也做了一些原始信号,我们利用了华为5G基站,我们自己没有办法拿到华为5G物理层信号,我们在CSI的方法,测量距离0.7到1.3米的效果,如果真正做TOA相关的,通应该可以做到半米左右的测量距离,如果5G布置足够米,可以做到亚米级精度的,但是真实场景里有一定难度,我最近在网上看到一个消息,华为跟中国移动在苏州做了一个示范,在他们地铁站做到3-5米精度,这不是5G信号测量距离算出来的,可能是信号强度等方面,因为3-5米比较低的精度。
室内定位应用场景,大型商场、机场大厅、火车站、停车场等。比如说机场、高铁站、地铁站不同的应用,旅客终端手机,可用的技术像蓝牙、音频、WIFI、超宽带都可以,如果标签可以用别的技术,就是有不同的组合。我们刚刚说在南京南站项目里面,可以有很多不同的组合,如果跟踪了小车、跟踪了人,都不一样,所以选择的方案也不一样,所以我们做了研发,在这个项目里只保证手机是接收终端,芯片是我们后面自己去进行商业化。
北斗跟我们确实息息相关,我们每个人都离不开北斗,北斗每天24小时给我们服务,包括现在的新司机,没有北斗根本不会开车,包括堵车这些信息,对我们开车来说很重要,北斗很难在信号遮挡或者严重遮挡的地方做高精度定位,还有北斗抗干扰、反欺骗,也是北斗面临的挑战问题,这些挑战也给我们提供了一些科研的空间,在未来三年内,我认为有很多高精度的室内定位技术,包括超宽带、5G、WIFIRTT等等,这都是支撑哑谜级精技术,北斗2035更泛在、更融合、更智能。
我今天就讲到这里,谢谢大家!
【主持人-卫星导航系统与装备技术国家重点实验室主任蔚保国】非常感谢陈老师分享的高精度室内定位若干重要技术,从超宽带、蓝牙阵列、视觉、音频、5G,特别陈老师在音频室内定位方面的重大突破,所以我们也期待陈老师高精度室内音频定位技术,尽早可以产业化,造福社会,非常感谢。
第二个报告,有请沈昌祥院士,围绕位置服务网络将来涉及到的安全问题,沈院士一直从事计算机信息系统密码工程、信息安全体系结构系统网络案件方面的工作。去年面对面听到沈院士介绍了关于网络安全的一些新思想,就是主动免疫。今天沈院士的报告是:开创网络安全主动免疫新生态。大家欢迎沈院士。
沈昌祥:各位领导、各位专家、各位来宾,今天跟大家交流一下关于北斗下5G的定位服务,导航安全问题。今天我跟大家交流一下。
导航与位置服务是继移动通信、移动互联网之后又一发展非常迅速的新兴信息产业,这些涉及到协同精密定位、社会感知与计算、与5G相融合的通导一体化、与无人机器人相融合的智能传导等。但是,对网络安全防护提出了严峻挑战。
2011年1的月,伊朗方面宣布俘获美国一架无人机并公开该机的画面,伊朗宣称劫持了这夹RQ-170无人机控制信号,迫使这架飞机降落。因为它承载了信息安全、网络安全问题。2019年,伊朗方面在公开展示之前击落了美军“全球鹰”无人机残骸之后,公开声称已经破解了这款美军最新型军机代码和频率,已经具备“数千公里外”劫持和控制这款无人机的能力。如果说安全问题没有解决,位置服务、卫星导航是极其容易被网络控制的。
怎么办呢?没有网络安全就没有国家主权,网络空已经成为继陆、海、空、天之后的地五大主权领域空间,没有网络安全就没有国家安全,安全是发展的前提。《网络安全法》第十六条,国务院和省、自治区、直辖市人民政府应当统筹规划,加大投入,扶持重点网络安全技术产业核项目,支持网络安全技术的研究开发和应用,推广安全可信的网络产品和服务,保护网络安全及时产权,支持企业、研究机构和高等学校等参与国家网络安全技术的创新项目。《国家网络空间安全战略》提出战略任务“夯实网络安全基础”,强调“尽快在核心技术上突破,加快安全可信的产品推广应用”。5G也好、北斗也好,都是国家关键基础设施。
我们怎么看这个问题呢,怎么去建设保障体系?
安全技术原理,没有考虑到图灵机原理少攻防理念,冯·诺依曼结构缺防护部件和工程应用无安全服务的先天性脆弱缺陷。从认知科学上来看,设计IT系统不能穷尽所有逻辑组合,必定存在逻辑不全的缺陷。利用缺陷挖掘漏洞进行供给是网络安全永远的命题,传统的“封堵查杀”难以应对未来的恶意攻击。这是一个问题,可信计算在实施运算同时进行免疫的安全防护,这就像一个小孩一样,要有自己的免疫力。
我们的无人驾驶飞机也好,只是考虑定位、导航,没有考虑到安全问题,我们设计一个安全系统,保护北斗、5G,这都是组合,不可能把所有的东西都处理了,我们只能把有关完成任务的实际目标进行处理,还有大量的东西没有处理,这样会留下漏洞,所以这跟人体健一样,尽管再完善,还有很多的缺陷,细菌病毒成天在攻坚,所以安全是永远的命题、永远的主题。我们也是实事求是,有病毒有杀,有漏洞就堵,以前是“封堵查杀”,我之前跟大家讨论,不能这样搞,我们要主动免疫,就是在实施运算同时进行防护,不被攻击者所利用,达到预期的计算目标,就是进行主动免疫。我们要对计算进行完善,主动免疫可信计算是一种运算同时进行安全防护的新计算模式,以密码为基因抗体,实施身份识别、状态度量,保密存储等功能,及时识别“自己”和“非己”成分,从而破坏与排斥进入机体的有害物质,相当于为网络信息系统培育了免疫能力。我前面讲了老三样(封堵杀)不管用。
“二重”体系结构,计算部件+防护部件,建立免疫、反腐败子系统,有基因、密码模块,可信计算节点,这边是一个计算机部件,可信平台控制模块,一边工作一边检查,随时检查,就像白细胞循环,就是可信计算节点,保证攻击过来是无效的。“反腐败”子系统,原来是单位领导下纪委检查,现在机构调整了,检察委、巡视组和检查,有问题纠正,所以计算机也是,我们要科学的解读。
如何去构建系统?安全问题不可忽视,我们信息系统是现实社会的映射,因此安全也是现实社会的映射,这个图是前年在大众讲课时画的,就像一个单位的办公室,也要安全,计算机现在代表手工了,计算环境安全可信。一个单位要有警卫室,就像现在要量体温、出示健康码。既管进来的人,也要管出去的人,要有可信边界。第三重是可信网络通信,如同安全快递,快递大家都很忌讳,一是怕收到假东西,二是怕烂了,三是怕有可能是一个定时炸弹,一拆就爆炸了。管理系统非常的重要,管单位的人、物、流。有保卫室,还有保密室,系统要有访问控制,保密室要管理、要检查。三是监控室,相当于审计点,这个点干了什么事,形成影像信息,送到监控平台,相当于审批点谁干了什么,形成审计内容,审计处理,要留下证据。这样的系统才是科学合理的。
怎么用?用得不好走向反面,“四要素”可信动态访问控制,以前什么样的人干什么事,三个要素就够了,没有人为破坏的情况下就可以了,位置对了就行。但是有人为破坏攻击,东西被破坏,规则不管用,所以要有可信监察,还有就是环境,如果在会议室,环境是安全的,如果有一个重要国家领导人,也可能要检查环境,所以我们必须对环境,计算机代码、资源环境进行检查,有没有漏洞,一定要检查,要有可信验证,确保达到安全可信的使用。
建设好了,用得也对,“五环节”全程管控,技管并重。按照网络安全法、密码法、等级保护制度,关键信息基础设施保护制度的要求,全程治理,确保体系结构、资源配置、操作行为、数据存储、策略管理可信。新型基础设施安全可信管控体系,风险分析、准确定级,评审北安、规范建设,严格测评、整改完善,监督检查消除隐患,感知预警,应急反制。这样才能打造北斗卫星服务系统。
“六不”防护效果,供给者进不去,如果进去了后,拿不到东西,拿到了东西,不管用,因为重要信息我们是加密的,它想破坏、篡改信息也改不了,还有系统工作瘫不成,不会造成严重的后果,最后就是赖不掉,攻击行为赖不掉,以前有审计,就像大家看高手,小偷对于手印、脚印抹干净。
打造主动免疫可信计算3.0新型产业空间。
开创可信计算3.0时代,中国可信计算源于1992年立项研制免疫的综合安全防护系统(智能安全卡),经过努力工作后,于1995年2月底通过测评和鉴定。经过长期军民和攻关应用,形成了自主创新安全可信体系,开启了可信计算3.0时代。1995年2月25日,解放军保密委员会技术检测办公室对我们智能安全卡攻性进行严格的测试:1、公钥密码身份识别、对称密码加密存储。2、智能控制与安全执行双重体系结构。那时候我们公开讲,我们不打补丁,用的是环境免疫。3、环境免疫抗病毒原理。4、数字定义可信策略对用户透明。
经过调研后,没有网络安全就没有国家安全,这不是我写的,可信可用方能安全交互。
可信2.0,TCG为代表,TPM受侧信道攻击,全球十几亿个节点。
可信3.0,中国为代表,中国可信计算创新,公钥、对称的双密码主动系统免疫,终端、服务器、存储系统体系可信。宿主+可信双节点平行架构,基于网络可信服务验证,动态度量实时感知。
长时期的军民融合,《国家中长期科学技术发展(2006-2020年)》,明确提出“以发展高可信网络为重点,开发网络安全技术及相关产品,建立网络安全技术保障体系”。可信计算广泛应用于国家重要信息系统,如:增值税防伪系统、彩票防伪、二代居民身份证安全系统、中央电视台全数字化可信制播环境建设、国家电网电力数字化调度系统安全防护建设已成为国家法律、战略、等级保护制度要求进行推广应。美国近期宣布的零信任架构,缺少科学原理支撑,网络无边界不符合网络空间主权原则,基于身份认证的动态访问控制在国标17859早就规定,传统的调用功能模块组合难成为保障科学架构。
完备的可信计算3.0产品链,将形成巨大新型产业空间。去年10月成立国家等级保护2.0与可信计算3.0攻关示范基地成立揭牌,有嵌入式可信芯片及可信根,具备可信计算功能的国产CPU,还有具备可信计算3.0技术的设备。没有可信CPU怎么办?我们主办上可信模板并行,大量引进生产的设备,哪里有可信源?我们在外面插入可信安全卡,有可信卡并行的检测,新老设备就可以融为一体,构成完善的安全可信体系。右边就是具备可信3.0技术的一些产品,我们可以看一下。
等保2.0新标准把云计算、移动互联网、物联网和工控等采用可信计算3.0作为核心要求,筑牢网络安全防线。我们的应用程序不能被篡改,我们要保护应用程序。APP谁做的,要签名,谁也赖不了,并将验证结果形成审计记录,。三级是一边计算一边检查,现在最高是四级,每个点进行安全可信的度量、检验,把每一个点的情况进行动态关联感知,形成实时态势。
国家电网电力调度系统安全防护建设,发改委14号令决定以可信计算架构实现等级保护四级。电力可信计算密码平台已带几十个省级以上调度控制中心,上千套地级以上电网调度控制系统全覆盖,涉及了十几万个节点,约四万座变电站和一万座发电厂,有效抵御各种网络恶意攻击,顶住了风险。
我们这套系统,国家电网电力调度系统安全架构,没有重大事故,这个系统是有效的,但是我们也不要吹牛,我们也很担心,我们干得还不是很严谨,还很粗糙,尤其是现在领导换了几茬,也带来变动,我每次都要提醒这个事。我们这套产品、技术是行之有效的。我们保证程序代码不能被变化,不改代码,有多少代码?5400多行代码,我们一个代码都没有改。病毒库几百兆、上千兆,我们都不要了,消肿了。
软硬件全国产化,高效处理:实时调。不打补丁:免疫抗毒。不改代码:方便实施。精炼消肿,降低成本。
北斗+5G位置服务系统网络安全框架,北斗+5G融合组成框图,大家一看就明白了,我们这里有5G站,也有北斗卫星,通过连接到定位系统,然后到导航。这个系统的流程逻辑框架图,我们可以分为三个域:一个是感知计算域、应用计算域、通信网络域。首先要产生有用信息,支撑智能电网、智能物流、智能医疗、智能交通、智能家居、智能治理,这需要要前端,要有感知计算域,包括无人飞机、无人驾驶技术、机器人、传感节点、校时定位等等,通过读写器、传感器、接入网关,然后连起来,构成完整的信息处理系统、网络处理系统,我们有等级保护要求,把复杂的问题简单化,有两个计算环境,一个是后台可信应用计算环境,要解决智能化计算、智能应用,实施校时、定位、导航,要有大量的计算,这里头我们要有很大的计算资源,也要有可信保障的支撑,这跟以前的概念不一样,通过网络连接,最后到前端,可信的计算环境,对物理对象进行控制,然后这里头要有计算节点,还要有传感控制,这是网络安全框架安全保护,我们已经做了相当多了,如果大家有兴趣我们可以交流,我们可以系统化、共享化、产业化。
5G网络安全架构,5G网络在传统电信云的基础上引入NFV/SDN等技术进行ICT融合,将移动通信网络云化、虚拟化学、和软件化,使网络变得更灵活、敏捷和开放。在5G网络的核心云和边缘运中传统的网络设备将被通用服务器及虚拟化网元软件所取代。
按照等级保护要求,一定要有可信的基站,后台服务器构成核心调度系统,核心网一定要安全可信,承载网也要可信,动态的无线网络一定也要可信。希望大家加快自主创新,自立自强,把中国定位服务系统,5G+北斗好好的建设起来,为建设网络强国做出应有的贡献。
谢谢大家!
【主持人-卫星导航系统与装备技术国家重点实验室主任蔚保国】感谢沈院士给我们介绍了未来位置服务网络可能面临的安全问题,特别是主动安全免疫的新策略。下面由我给大家做一个自我报告,我来自卫星导航系统与装备技术国家重点实验室的蔚保国,我做的报告是北斗+5G多模一体化位置服务研究进展报告,这是我们团队在北斗+5G方向上做的一些初步探索。
谈北斗+5G前,我先谈谈北斗本身,现在我们已经发展到北斗3号,从北斗历程来看,一直处于演进过程,2020年北三提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。北斗1号,RDSS,北斗二号RNSS+RDSS+SBAS。北斗三号时,服务形态更丰富,包括了RNSS+RDSS/MSS+SBAS+PPP+MEOSAR等等,后面还在演进过程中,到北斗四号的时候可能低轨卫星会加进来,这样会有新的服务模式出来,包括有新的信号等等,北斗也在往通导一体化方向演进。
北斗的特点我归纳为:更精准、更快捷、更安全、更稳定、更自助、更可信。这六个“更”也体现出我们北斗的特点,主要的是这些特点,未来有利于我们推进位置服务的应用。
关于5G这一块,上午李院士他们也做了一些介绍,5G也处于不断演进过程中,虽然说5G目前设计了比较完备的场景,但是目前5G也在发展过程中,特别是5G的定位好像没有我们预期进展的那么快,至少亚米级高精度基于5G信号的定位尚未出现,武汉大学实验室基于5G物理信号做的定位探索工作,但是5G目前形成的标准,高精度定位,内生能力现在可能还在进展之中。
我们不禁要问,大家都在说北斗+5G,我们为什么需要北斗+5G?从市场角度来说,我们全球经济活动、社会安全日益需要扩大位置服务范围。今天我们的大主题是大数据位置服务,也是智能服务,需要广域时空信息支持,也就是从市场角度来说,纯粹的北斗是满足不了我们位置服务需求的,必须要借助于5G的力量。从科技的角度来说,我们的导航发展也呈现出这样的趋势,PNT也是从单一个体区域向综合群体全球发展,整个导航发展也是往通导融合,日益向集成化、综合化、智能化发展,两大基础设施,北斗+5G融合,是不可避免的。
室内定位技术很多,但是还没有一个像卫星导航在室外那样一统天下的方案,目前北斗也要进入到室内,5G也要在室内做布局、做定位,所以北斗+5G对于解决室内定位问题是很重要的途径。从位置服务角度来说,北斗+5G是全球城市环境理想的位置服务架构和网络体系,从时空大数据需求来说,北斗+5G协同体系也会成为时空大数据产生传输汇集的大平台,所以在推进综合信息化建设方面,北斗+5G确实是摆在我们面前重大的课题。
北斗+5G,北斗从我们定位能力和5G通信能力,它们的融合大概有多少种方式?我们简单做了一个归纳,就像我们做卫导和灌导组合一样,从弱组合、宋组合、紧组合和深组合,其实北斗和5G可以在不同层面上,从通信辅助定位最基本层面出发,可以一直发展到未来通导一体化信号,一个信号把导航北斗信号和5G信号,在信号层面上走到终极化,这也是两者之间的组合,或者说融合,我认为这也是不断发展和演进的一个过程。北斗还有很重要的一块,北斗内置语音通信能力,过去从区域短报文向全球短报文发展,北斗+5G本身,北斗的通信能力和5G互联互通,也是未来北斗+5G其中一个融合的方式。我们认为未北斗+5G会形成中国位置服务体系,以北斗为主体,体系网络化,从体系的内部来说,北斗构成天地互联的一个网,从外部来说,北斗网和5G网络、传感器网络互联,形成更大的网络体系。
通导一体,RNSS信号天然是通导一体信号,北斗和天机、地机通信网络协同,构成多层次一体化。覆盖的泛在化,北斗本身已经全球覆盖了,但是还有很多的场合是覆盖不了的,所以还要跟外部的系统进行增强、补充、备份融合,覆盖深空、室内、地下、水下。服务的融合化,北除了具有目前基本能力以外,如果和外部的通信、GIS、遥感结合,还可以提供更新的服务。
在这样的体系下,北斗+5G是赋能一种新质导航与位置服务能力,新质服务=大容量高并发室内外连续亚米级实时定位导航与位置服务,5G和北斗结合起来才能生成这样的能力,真正的位置服务恰恰需要这样的能力,包括室内亚米级定位服务,如果北斗+5G框架下,室内我们可以通过北斗伪卫星基站解决定位问题,通过网络增强,利用5G的特性,对北斗进行全方位增强,在室内外大容量、高并发服务方面,充分发挥5G一系列处理计算的能力,通过5G的超密度主网和大容量优势,促进位置服务实现大容量、高并发,提升北斗卫星服务的性能。
为此,北斗+5G需要解决什么问题?如果要实现新质服务,需要解决三个问题:一是形成一个融合的定位体系,这个体系一定是未来我国综合体系的子体系,是一个组成部分。二是突破北斗+5G在网络基站、终端协议方面的关键技术,我们需要研制一体化基站、一体化终端、一体化融合协议,一体化位置服务平台。三是要真正实现室内外大容量、亚米级实时定位能力,这是我们后面研究工作的目标。
归纳一下这个目标,要研究通导融合科学问题,要突破北斗跟5G,协同主网、部署优化技术,北斗+5G一体化基站、终端、天线、融合协议,构建北斗与5G结合的理论体系,在一系列的场合开展融合示范。这个图体现的思路,“北斗+5G”,左边是北斗,右边是5G,我们希望把两大基础设施融合,在网络拓扑构成,时空统一,抗多径高精度测量,一体化定位算法,在室外就可以提供基于5G的北斗高精度增强定位服务,在室内提供基于北斗伪卫星+5G+UWB高精度定位服务,形成通用平台架构模式,在相应行业进行应用推广。
在一体化基站方面,我们也做了一些工作,首先是刚才说的北斗伪卫星基站工作,这也是刚才陈老师所介绍的,我们这个工作在科技部国家重点研发计划支持下,目前已经形成的,可以匹配不同空间尺度伪卫星基站。基于这种基站定位,支持商品化芯片通过+IP软核定位方式,目前支持Ublox、和芯星通等多款商用定位芯片。
高精度定位服务,室内静态定位精度10cm,室内动态定位精度30cm。单阵元伪卫星基站,适合狭长空间,六阵元伪卫星基站,适合小尺度空间。刚还是介绍北斗的伪卫星基站,这个可以在室外,也可以在室内,我们后面想做的工作,希望做一个一体化基站,就是一个基站里面,既有北斗又有5G,我们初步的思路是,把我们现有的北斗伪卫星基站和5G基站融在一起,在结构、电气、信息管理多层面上进行综合。
综合了之后,我们希望能够形成一个一体化的设备,也就是说未来的5G除了宏基站、微基站、P基站,可能会形成一种新基站,就是“北斗+5G”基站,如果这个地方有位置服务高精度需求,就可以补充这样的基站。
一体化芯片方面,我们目前做的工作,把支持卫星导航和支持室内伪卫星统一到一款芯片上来,而且这款芯片目前既支持室外空间北斗和GPS接收,也支持室内伪卫星基站接收,而且同时非常方便支持室内外无缝连续高精度定位,这也是28纳米工艺的一个芯片。
基于这样的芯片,开发了这样一个实验终端,目前做成背夹和模组形式,这个背夹可以收伪卫星基站高精度信号,可以实现“北斗+5G”的组合。这一张图做成物联网的组合,能够提供对物室内外高精度一体化的定位终端支持,我们实验室在C7人工智能导航试验场进行多次定位精度、三维定位功能测试。
一体化融合协议方面,我们整个思路希望既不改变5G本身,也不改变北斗本身,只是说北斗+5G提供的增强位置服务方面,如何把两者的协议融合在一起,实际上来说,从移动通信辅助北斗增强来说,在协议层里面,包括两个平面,一个是在用户平面,一个是控制平面,在控制平面来说,相当于在系统底层,实时性能力会更强,但是确实需要一系列的资源开发和资源的开销,用户层面来说,相对灵活简便,但是实时效果不如在控制层面的工作。我们想实现大容量、高并发角度来,我们倾向于基于控制层面进行一系列的开发工作,因为在用户层面做,大容量容易造成网络拥塞,在控制层面做工作,我们就要对协议进行一定程度的开发和拓展,这个拓展对于导航的大容量用户来说,就是如何提供服务于高精度定位的广播协议,这个工作是我们后续要深入开展的。未来一系列高精度定位,可能有单播、广播形式,不同的形式和未来5G基站、5G定位服务器,怎么通过协议和处理融合在一起。这些协议都会有相应高精度的流程,涉及到定位信令协议栈的一些改造问题,同时北斗和5G能力的实现,也需要一个平台,形成相对通用的一个平台,这个平台支持我们实现北斗定位和5G通信一体化,这个平台要支持高精度同步网络,同时要设计相应定位网元和管理网元,同时要跟基站,包括支持各种定位技术、定位网络接入到5G网络中,在终端和定位服务器中进行融合定位。
这个图如果构建起这样的北斗+5G通用平台,我们还需要做的工作是,我们要研究各种定位技术的智能融合,综合实现最有定位性能,这个是特别重要的,大家可以看到,第一个最后我们能不能拿到更好的定位服务性能,其实跟智能融合技术开发密切相关,首先是异构一体化的融合定位架构,从信号测量角度,不管基于5G通信网定位测量,还是超宽带定位测量,还有局域网络测量,或者其他的定位技术,获得的信号测量量是基础,各种异构的手段和观测,都要纳入到这个体系里面。之后就要有各种各样的基本位置服务固定方法,在这基础上,我们要进行融合,这个融合是多层次的融合,我们要支持多层次融合,意味着这个融合里面,既有位置计算问题,也有位置的预测问题,还有位置的决策问题,换一句话说,我们传统的导航定位,一般来说结果都是计算出来的,但是实际上未来想实现智能导航,要把计算、预测、决策结合在一起,这样如果能形成这样的机制,我们才能获得高性能、高可靠、稳定的智能定位和位置服务。
为此我们按照前面的架构,我们初步也搭了一个仿真环境,在仿真环境下,我们初步做了两件事,一是快速定位的仿真,我们希望通过5G辅助的北斗,首先解决快速定位问题,比如说类似于北斗的协议,如何融入进去,我们初步做了一些仿真,定位时间可以小于1秒,同时我们做了关于A-RTK仿真,前面解决快的问题,这个解决精的问题,我们构建了一系列的从基站到协议到端,然后我们做的仿真也可以预期基于北斗+5G的定位中断,可以获得A-RTK的精度。
通用位置服务试验验证平台,包括数据的接入服务、数据处理服务、数据存储服务以及验证结果展示服务,开展“北斗+5G”大容量、高并发试验。这是我们给出来的传输性能的试验结果,这个结果更多发挥了云的一些能力,云的存储能力、计算能力、调度能力,它会大幅度提升大容量、高并发的处理能力。
之后我们又做了一些关于信号兼容的分析试验,因为我们要做一系列基站,再一个基箱里,既是有5G又有北斗的,电池兼容怎样,从电线到射频都做了一些基于实物的测试,相互之间如果在未来一个机箱里面是可以相互兼容、不存在干扰的,同时我们又在室外,变电站开展室外的试验,看周围有可能有大的电池干扰的环境下的兼容性能。同时我们又在实验室的人工智能导航试验场,搭建“北斗+5G”的试验环境,力图在这样一个试验环境里面,进行体制样机包括系统集成的测试验证。
后面我们想做的工作,构建“北斗+5G”专用试验网络,在这个试验网络里面,能支持实现大带宽、低时延、大连接传输,现在这样一个试验网络正在构建的过程之中。
未来的前景,“北斗+5G”作为中国特色位置服务体系,一定会是我国综合PNT体系的重要组成部分,这个体系是我们综合PNT体系地基服务体系部分,因为中国PNT体系,还有水下部分,天机部分,建立5G深度融合兼容北斗的地面PNT服务网络,这件事也是国家综合PNT体系的重要工作。
具体应用,我们上个月刚刚在张家口冬奥会国家跳台滑雪中心做的测试验证工作,在这样一个典型大型体育场馆,室内外环境下,5G是中国联通作为奥运主赞助商,提供奥运会全部5G服务网络,我们在这个地方构建了室内和室外伪卫星网络,我们构成了这样一个位置服务系统,在这个位置服务系统下,我们也设计了很多的示范路线,这个路线包括室外、室内,也包括端、云,我们分别模拟运动员,模拟管理人员,模拟观众来做的一系列室内外无缝定位的试验活动。
这是我们当时面向运动员的,他在室内外奥运场馆高精度定位、测速的界面。这个图大家可以看到,主画面就是构建奥运场馆三维地图,在三维地图上,我们画的绿色轨迹,就是实时的,在云平台后面监视实时运动员定位轨迹,从奥运场馆的室外进入到室内,进入到药检室,再进入管理室,我们在大的空间内走了五环,都是1米的网格,证明我们的综合定位精度还是优于1米定位精度。通过定位精度会推算出运动员的速度,包括室外定位精度和室内伪卫星的定位精度。
这一张图也是同时有N个运动员从事不同的活动,在线导航定位和位置服务,既支持短定位,手持机定位,我们在后台也可以解算它实时轨迹,而且可以进行综合监视。这是无人小车,扮演安检员角色,在场馆里面不停的自主移动,高精准定位情况下,自主移动,拍照,把照片通过5G网络传到后台,某种意义上来说,设好活动区域和轨迹后,可以一直进行高精度定位和位置服务。我们这个小车里面既用到一系列的环境感知,包括一些相对定位的手段,同时也用了伪卫星绝对定位,所以这是一个相对定位和绝对定位相结合的场景,包括用到视觉、激光、灌导等等,还有5G,因为要实时图像上传。
我们未来想往城市环境下,“北斗+5G”最大应用范围,可能就是智慧城市精准室内外的位置服务,这种模式可能对所有的大型体育场馆或者大型的公共空间,都可以形成“北斗+5G”通用的架构、平台、协议,去进行推广,这样真正为大众提供更好、更精准的位置服务。我们这个项目在国家电网,雄安新区开展“北斗+5G”示范,包括国家电网在雄安室内电网的人工作业高精度“北斗+5G”定位服务,还包括室外无人机巡线,可能不是一个无人机,而是一组无人机,进入个体绝对定位和群体相对定位,还有图像5G实时传输。
未来北斗+5G+低轨+北斗伪卫星,物用户提供快速、实时、高精度位置服务,因为主打北斗,通过伪卫星把北斗引入到室内,结果室内高精度定位问题,通过低轨解决室外环境下,高精度定位快而不精,精而不快的问题,怎么实现瞬时高精度服务,通过5G,形成大容量、高精度的位置网。以北斗为基石,发展“北斗+5G”多源混合智能导航与位置服务技术,通过室内外一体化微基站和通道融合协议,使北斗与5G和低轨网络深度协同,构建天地协同位置服务系统,将是“北斗+5G”的核心业务与未来产业发展重要趋势。将“北斗+5G”大容量、高并发室内外无缝实时导航定位技术,应用于各行各业,可以为国内、“一带一路”乃至全球信息化应用提供室内外高精度智导航与位置服务。拥有光明的前景。谢谢大家!
【主持-李刚】:大家好。下面由我来为大家主持,本来预留了15分钟中途休息时间,因为时间比较紧,所以希望各位受受累,我们紧接着开始。
下面是北京航空航天大学的景贵飞为大家带来第二代卫星导航产业的必要性和内涵,有请。
景贵飞:各位专家、各位代表,非常高兴有机会参加这个论坛,报告一下我最近的工作。
参加本次论坛,我很激动,当时做导航位置服务的时候,2009年面向“十二五”,我们这个行业到底干什么?后来我们起了一个题目,导航与位置服务科技专项,后来十二五发了一个规划,现在大家慢慢接受这个概念了,当时十二五整个期间,位置服务这个词一直受到批评,很多专家觉得这个词起得不好,但是作为导航来说,我们非常感谢我们的专家组,大家把这个概念做起来了。
现在我们面临一个新的机遇和挑战,后面我们应该怎么做?我们看一下现在的北斗产业,北斗3号去年开通后,在去年中央发的文件中,在扩大投资中写了扩大产业化重大工程,为什么不提北斗产业,提北斗产业化重大工程,这些文件里面,每个词都非常精准,都是翻来覆去推敲的,最后起了“北斗产业化重大工程”,也就是在国家要求里面,可能我们还很小,还没有完成产业化的过程,所以提了北斗产业化重大工程。这个文件出来后,写“十四五”规划的时候我们要有一个比较正确的理解和认识,北斗产业还不能那么有自信说我们多大,因为中央定的是北斗产业化重大工程。
这句话在扩大投资规模里面,中央想扩大投资规模到什么程度?为六大工程里面,稍微小一点的就是川藏铁路,作为北斗来说,我们产业化要对比相邻重大工程来设计。习总书记谈到,我国2035年前要建综合时空体系,所以怎么看北斗产业体系,北斗系统为核心的新兴高科技规模产业,包括是综合时空体系建设运营、终端装备研发制造、应用系统建设运行、时空信息服务等,要有健全的产业组织体系和产业环境,我们现在还没有独立的产业组织体系和产业环境,所以谈不上健全。在全球各国具备大量运营体系和个体用户,光中国用得好,没有意义,所以这是我们作为“十四五”规划参与编写时提的概念和认识。
现在卫星导航产业,我们还是要承认俄罗斯和美国的系统,推动了当前卫星导航产业的发展,所以叫滥殇美俄工作,是人家建起来的,我们现在只是在大树底下乘凉。这是GNSSTimeline,北斗我们确实是一个后来者。北斗产业还是有自己特色的,我们虽然有路径重复或者同一条道上做工作,但是我们还是有自己的创新,这是到2019年的,从产业组织市场结构就可以看出,在中国做导航位置服务和原来2010、2012年前,美国GPS所做的已经有很大的区别,从硬件装备、终端集成和应用系统这一块,慢慢所占的比例在减少,运营服务已经占到44%,也就是说慢慢的作为运营服务,已经作为一个产业链条,已经开始做起来了。
消费互联网,现在大家提北斗的应用,跟数字产业最相关的就是消费互联网。现在做互联网的人分为两个方向,一个是消费互联网,一个是强调工业互联网和产业互联网。我们做的位置服务,必然要跟他们进行对比,所以我分为两个,就是消费互联网。
这是当时做的位置网产品,不管是信号还是信息还是应用,就是把现在GPS推的产业细分三块,这里面有两块,一个是全息位置地图,还有时空大数据,还有服务平台,从产业链中单独剥离出来,不但有室外分米级的,还有室内,我们在推动北斗产业化的过程中,我们是有自己独特路径的,还是做了很多想法。这是羲和系统,我非常自豪,我们跟着中国国内这么多专家,大家一块推动这个工作,我们几乎每一步都立足于创新做这个工作,现在回头来看,我们每一步努力都是非常幸运的,取得了成果,主要是希望得到普遍覆盖的信号。当时最下面黄色的是“十一五”“十二五”定义的方向,室内还是在3米、5米,虚的黄色的XIHE,就是现在做的课题,1米的室内外无缝定位。
新的应用终端,如何推动北斗和卫星导航普遍应用,我们现在欠缺的,或者我们要做的就是产业互联网,为什么是产业互联网?对于卫星导航来看,对于遍及行业业务和深入行业业务,我们做得还比较差。这是什么概念?咱们做任何一个行业,北斗或者位置服务,在行业所有业务中,你占多少比例?在每一项业务中,你是不是让从事那个业务的人都离不开你的位置服务?这个答案显然是NO。咱们读宣传报告,做的新闻稿,讲了那么多行业,基本上20几个行业,任何一个行业拿出来,对比行业资深发展报告,以及北斗在行业中应用报告,基本上10%到15%左右。对于行业说,我们有巨大的发展空间,后面我会再详细讲这个东西。
所以对于北斗产业化重大专项,当时起草稿子最早时,我的观点是我们做两件事情,一是深深嵌入到行业应用中去,二是我们要去催生行业产业,这个相当于分为三个阶段,一是我们完成建设,开始对全球提供服务,这时候我们把它用好,所有的人、所有的行业都可以深入的得到北斗应用,等用户多了,就开始转到服务业,这是前面扉页的介绍。做完这个后,就是考虑一下产业发展阶段问题,我们看一下信息产业,第一个做出来也是起步阶段,硬件先做,后来开始做软件,做信息服务。
70年代,软件开始慢慢独立出硬件,这跟全球所有IT发展差不多,一开始软件、硬件裹和在一起。到1993年,金卡、金税、金关,金字牌工程是属于国家经济信息化联席会议,把整个行业进行信息化改造或者进行信息化的一个过程,投资量很大,就是典型的把行业深度做下去,到2000年,18号文件,这个还是属于革命性文件,这个文件直接把集成电路、软件,给在财税、资金支持等各方面,然后发了一个文件,这时候就是信息化开始进入到普及应用阶段,大家可以想想到2000年之后,每个人开始有手机、台式机,当时笔记本比较少一点,但是就不是特别昂贵了,开始进入普通家庭,到2010年后,基本上就是服务业,2010年后再挣钱的基本上都不是做计算机的,甚至做机箱、内存条的,做软件的也开始变化,真正挣钱的,不管mall、商城、朋友圈,就开始做这个了。
2020年,为什么是“预计”,因为数字还没有出来,就是软件核心服务业在中国将突破8万亿,这给北斗产业化提了一个很好的指标,你既然要跟它一样,还是作为第三个兴起的行业,不要说8万亿,起码也要瞄着一半去(4万亿),所以给所有做位置服务的专家提了一个非常好的问题,怎么把4万亿的饼画出来,怎么画圆了,如果画不圆,说明我们前面所有的定义,第三次兴起的,每一个人都要用的,先人想象的,需要我们每个人努力去做,可能更多人不知道北斗有这么多的东西,我们看一下卫星导航行业,90年代到现在,基本上属于做硬件的占非常大的比重,保国实验室是卫星导航装备技术实验室,这就是这个阶段大家产业的重点,比重就在这儿。
从现在开始到2035年,融合智能泛在,属于各种各样的应用都可以依托卫星导航提供的时空信息上,需求开始进入到普遍应用之后的服务业为主的阶段,这就是中间的这个过程,第二个产业阶段。第三个就是希望今后变成服务业,大家已经把位置服务所有东西都装在手机里面,都装在ITU里面,已经融入到数字社会里面,变成数字社会当中的一部分,这时候作为北斗时空,我们希望数字社会和现实社会都能够依托在北斗时空基础上,在三维世界中,加了一个T,变成了四维世界,这对做位置服务的人来说,福祉是最大的,我们是最重要的。这时候形成一个四维世界。
对于第二代卫星导航的一些特征认识,首先要实现普遍的信号覆盖,二是支持操作的信号机制,这时候要支持智能的应用,首先强调控制操作,如果都不能控制,想做智能应用,可能属于痴人说梦。普遍应用的管理,在用户上面,希望能够有高的用户使用效果,保证用户随时随地有很好的体验,这个对我们来说难度大一点。按需的业务,以及物联网节点调控。现在是领土、环境、生物构成社会,未来的数字社会里面,希望就是一个镜像。
首先面向普遍应用信号,普遍覆盖,现在室外22%,室内78%,作为控制操作来说,希望以自动驾驶作为产业互联网示范来讲这个,作为普遍覆盖来说,我们现在还在做羲和、室内,但是不管是室内定位用到什么方式,还是希望以北斗的时间、空间机制对它进行管理,这样进入室内、室外,起码坐标系基准不变,对于所有用户来说是最方便的,作为其他GNSS也希望用它的,作为我们来说,肯定希望用我们的,这时候要弥补卫星信号的覆盖。
在普遍操作的情况下,实现控制操作,要弥补广播方式带来的辅助设施。为什么?导航定位,信号设计的时候,当时还是有一点问题,就是它没有闭环,播出去就不管了,这是很不负责任的一个链路,但是没有办法,它已经是这样了,怎么办呢?所以我们强调高的用户效益,我要时时刻刻监测终端运行到底有没有收到我的信号,它运行怎样,精度是不是1米,我们要有这种方式,这时候要弥补广播方式稳定。弥补普遍覆盖的方式,就要有一个回路,所以刚才保国讲了5G,我也非常希望5G完成这件事情,那时候位置服务就就一个网络管理系统,不但出去能够普遍覆盖,还要回来告诉我这个用户终端到底是好还是坏,它的性能到底能不能达到双赢的目标,这是通讯系统或者IC里面,最基本的一个操作,但是在北斗里面还不行,所以有时候我们会出点事儿。
这是信息驾驶,信息交互到底是怎么回事?大家都在谈信息协同。还有就是信息交互时间,毫米级还是微秒级,系统可以达到100%,但是系统100%,用户是0%,作为自动驾驶来说,一定考虑用户的性能,这时候我们引入一个概念,就是我们必须要把最基本的基础技术体系弥补上,才能谈后面的产业互联网。构建位置网实现普遍应用,我们每一项产业互联网应用都看作位置网构建,都要给人家服务好。新的产品供给,我们这个逻辑推理的话,北斗产业化最基础产品,北斗系统提供时空基准,位置控制操作是最基本应用要求,这是必须要做的。5G是最好的弥补方式之一,除了室内定位之外,还有回线链路,作为一个闭环。数字社会里面,也得有一个测绘系统,也得有人把所有的用户,就是你做的时候要有一个提供时空基准的审计部。
所以第二代卫星导航产业的构成,最核心的就是业务系统普遍应用,这时候是三个:一个是需要数据网络,二是信号网络,三是用户网络。
小结一下,我们希望它可以变成一个现实,目前看来这个还能描述产业规模到底多大,是不是4万亿我没有算过,大家起码有想象的空间。技术特征是信号普遍覆盖和支持控制操作。工作方向是支持业务深度广度、普遍性服务。希望支持全球数字社会建立在卫星导航时空基准信息之上。考核主要指标,实现虚拟世界控制的智能操作。市场特征这件事情,在今年3月份慕尼峰会上,在开幕式上我讲了一个,还有伽利略XX也讲了一个,我俩讲的目标是一样的,我后来给他发了一个邮件,我们跟伽利略合作,定的方向基本上有不谋而合的地方。
技术进步的方向,要有与各项数字技术相衔接的协议标准体系,我们要把协议标准当成低级产品,北斗产业考虑这件事情的时候,芯片是属于第二位,不是第一位的,我们看ICT,有多少标准协议,1万、10万、100万,所以ISO里面到底有多少个?
如果没有跟各项数字相衔接的标准协议,作为北斗应用或者融入数字社会,想都不要想,就是咱们自己玩自己的,我们第一步就是干协议标准体系。二是知识产权体系,三是数字孪生服务方式,这个整套体系就可以串起来,我始终认为在中国做这件事情,要比在别的国家,尤其比我们更先进的国际做起来可能更容易。我们有新的组织形式,拥护和我们是一体的,一起做这件事情。
产业化细分原点,以北斗系统时空基准信息为出发点推进与数字社会融合,我们全球推北斗系统,就有切入点了,也就有竞争的抓手。芯片要放得次一点,不要一上来就是一个芯片,我希望特别强调对于北斗系统产业环节的认识,我们到现在为止,如果说协议标准不能到百万级甚至千万级,里面所有的测试系统,服务环境,谈到的产业组织、产业布局、产业链条,全是单薄的,想着弄大的产业很难。我们要有一个细分原点,重新审视一下,如果这个逻辑是正确的,推理下来属于卫星导航产业一代代用起来,想跑都跑不掉,所以北斗系统在产业化或者属于人工智能社会应用中,它会永远延续下去。
这是一个例子,就是想再泛在信息认证与溯源,就是大的协议ICT结合起来,但是对于整个互联网产生的影响是巨大的,这个中国人在做,美国人也在做,我想刘老师已经做过很多次报告了,大家都听过,我不详细说了。为什么强调细分原点,不是一个芯片就是一个北斗产业的起点,中间最主要的可能是一个协议的标准。
成立北斗产业发展大基金。既然是在投资环节里面,中央谈到这件事情,我们一定要想办法,政府和市场怎么加大投入,所有做产业不投钱,可能一睁眼就没了。我们希望大家一块呼吁,在座的都是院士、大软件,各个行业重要的用户,希望大家一块呼吁,国家一定要有引导资金。到市场应用,又是1:1,1:2,所以放大就是1:3或者1:4,这样才能把这个事情做好。对于大基金,通过国家北斗产业化管理体制的影响进行指导和政策支持。
这是什么概念?到现在为止,对于北斗产业化管理体系不清楚,谁管北斗产业化?没有明确,北斗产业化的基础是什么?免税政策是什么?财政投入政策是什么?奖补政策没有,所以我们还是任重而道远,不是说大家讨论做这件事就可以顺理成章来做,现在这件事情需要我们在座各位要加大呼吁力度,希望能够把一些事情讲清楚,前景很好,有实施的技术建议、行业建议,有扩大投资的建议,剩下的就是国家给钱我们就可以间了。
小结,北斗产业化我们要清醒,躲过不去,只能干。而且必须要想办法另辟蹊径,争取优势,为什么做羲和,就是另辟蹊径,争取优势。我们要摆脱思维惯性和路径依赖,这都是发展过程中的事情,我们要自信,一定能够找到推动北斗产业化新的赛道,争取我们的发展领先地位。我的建议是,突出产业互联网应用,实现新的信号网络、数据网络、用户网络。北斗时空协议标准是产业爆发新的契机,通过产业化基金建立新的体制机制。
不一定对,希望各位领导专家批评指正,谢谢。
【主持人·李刚】谢谢景教授,从景教授介绍标准协议入手,今年测绘学会位置服务工作委员会及导航协会大数据专委会,联合38所等相关单位,我们也在着手编一些国标,今年可能进入尾声,关于工程建设类的,我们也希望把北斗应用到拓宽领域,应用到其他领域中,欢迎大家在群里提一些建议。下面是刘先林院士为大家介绍: 新测绘“全息”三维。因为刘院士要参加线院士大会,他给我们录了一个视频。
(视频)刘先林:全息三维,目前推进比较快,在上海、大连、西安、武汉、青岛等大范围开展,要实现新测绘,一测多用。新测绘和传统测绘主要区别是什么,过去核心要素,现在不是了,现在是面向地理、实景。新测绘的特点,一定是结构化的,什么叫结构化,要有分类、实体化、三维。
全息三维我们借用物理学上全息概念,实际上并不是物理学的全息,是哪几个全?全空间范围、全对象分类、全实体属性,服务城市全行业,最时空过程。我们现在在郑州做了一个实例,郑州有一个人才引进项目“1125”给了2千万,我们在那里把全息三维在那里进行试验,搞了一个顶层设计。
首先是总的技术路线,充分利用人工智能新技术,充分关注大数据云存储、云计算和传感网,避免大力人力投入,避免无意义的分辨率提高,避免大量服务器堆积。
工艺流程从空间到空中、地面、室内、地下,最后是云存储。首先是航天测绘,可见光,目前我们郑州利用可见光实现建筑物框架模型的建立和城市绿化,有一些成功的案例,用高分二号做的道路提取,这是高分七号建筑物和道路提取,这是高景一号提取的。可见光也做了一些比较成功的案例,卫星不光是可见光,不管航空还是卫星,测绘界、地理信息开发界,主要是关注RTT,首先是卫星SAR与卫星多光谱资料的应用,海丝一号轻型SAR卫星,可以在3米空间里,定位精度稍微差一点,这个新的特点,效果也很不错,我们团队在上面搭载了一个智能处理模块。
遥感变化信息定向定点数据采集和更新,实现对地面地标变化,从普查到详查的过程,过去有很多监测难点,我们现在搞了一个以普查为前提,用哨兵资料,每14天可以免费下载,我们做了一个云平台,用户上去点击注册后,就可以在上面下载,然后每一段时间进行普查,这样就可以发现变化,发现变化后再进行详查,详查就可以指令上传,比如说指挥海丝1号或者其他卫星,进行定点高精度详查,用SAR和多光谱进行监测,将是很有效的一种。
这是SWDC-6有人机飞行,它的像素增加到2DK,飞行效率提升40%,是长枪短炮,比莱卡要强,现在我们争取不用激光的情况下,也可以实现高精度和快速建模。它的后处理,过去用服务器做,现在移植到云上,这个mesh建立速度非常慢,往往空三与建模要反复迭代,不得不堆积大量的服务器,而且计算结果一致性很差,所建立的模型随机相差几十个像元,边缘不规则,以至于其结果只能远处观看,完全没有进一步做结构化的必要。GPU实现像元级匹配,高清度POS定位与姿态数据被充分利用。在这个基础上才有必要进行结构化处理。
这是Mesh模型的一些提取的内容,这是Mesh模型提取3D矢量在JX5上视差真立体检查、编辑,我们是P2P2G,一直走到GS上,而且我们的测绘必须要100%的正确,不能说似是而非,这一点是不行的。所以我们的特点是可以立体观测进行检查。
标志性建筑物无人近距离精准摄影,像小蛮腰或者标志性建筑,用无人机都拍得不漂亮,它可以实现精准摄影测量,距离被测物体20米,不能再近了,包围式多视角航拍,得到效果非常可观。正面、背面、反面都拍得非常的清晰,这是很好的成果。
这是SSW车载激光建模测量系统。
这是道路移动测量系统,在全息三维中是什么关系?这是我们自己的移动测量设备,一些外形、设计、指标,特别是我们最近要在郑州实现激光和影像10纳米轨迹修正。智能后处理,就是混合云,CPU、GPU混合云,把过去一些用拼接、提取、改正,效率非常低的提高到可以接受的程度,而这个云又很便宜,不到一百万以内,而且是私有云。
我们的车有一个特点,就是“大一键”,这是它提取的白模漫游。“大一键”提取格式,是一个文本,并不是一个图像,包括提取成功的点线面,一类就是一个文本,每一行记录了它相关的内容,包括类码、ID码、几何属性,我们这次把提取过程中有一可靠性指标,把这个指标记录在属性中,人工进行检查的时候不要一个个去查,只要进行属性滤波,属性可靠性指标不够的东西才进行人工干预,这就提高了“大一键”可用性。
这是在郑州向百度或高德推广手机实体导航,在导航的时候,像过去三维一样,我们把路边的树干、电杆、标线,这种手机实体导航,白模建立好后进行的。
轻扫系统及背包,把小车背包兼容起来,swQS,从手推车变成三轮车,除了外形比较差,但是还没有很大的特色,特别是进行结构化。这是录像,在外面扫描小车走的情况,还有背包的情况。这是测绘大厦做的,室外马路牙子很直,也可以在楼梯里面来回走,得到了楼梯的影像还不错。这个小车彩色点云拓扑化之后,得到二进式点云格式相当的点云,这个点云可以在云拓扑后套用“大一键”进行结构化处理。因为不结构化,这个数据利用很困难,提取的标签和点云标签套合一模一样,这个树干看得很清楚,这是小车结构化处理,很可观。
我们目前还没有室内轻扫点云结构化处理,我们在朝这个方向努力,这个不能丢。这是底细管网、箱涵,地下管网我们跟深圳大学合作,用的胶囊机器人,这个胶囊机器人面向工程界的问题,一个是管网比较旧,里程比较长,危害比较大,把胶囊放下去,很小的一个胶囊,巴掌大,里面有很重要的一些设计,然后就可以知道哪个地方漏水。
胶囊除了用病害检测以外,病害当然也很主要,但是我们地下小管线怎么进行三维测量,这个目前正在研制,我们在新疆开发区搞了一个偷拍定位测量,效果还不错,而且用这个胶囊还搞了一点工程,赚了一点钱。目前正在研制实现大范围小口径线路管线三维测量第二代胶囊,深圳大学要把这个研究一下,目前地下管线工程量实在太大。
我们对箱涵和管廊进行测量,这是我们扫出来的结果,特别有意思,我们可以看到里面交接的情况,都是室内点云扫出来的,也有彩色点云案例,这个都可以进行彩色的,改造后的轻扫系统,在箱涵和管廊的生产应用。
轻扫系统跟德国M6不一样,我们主张要把卫星定位加上去,对胶囊有要求,必须只能扫描一刻钟左右,20分钟左右必须要出来,这样定位精度就可以搞定,如果进去40分钟、50分钟,这个问题我们还没有解决。这是全息三维基础云平台,就是要把前面五个课题数据,分辨率不统一、精度不统一,数据形式不统一,有的是点运,有的是图片,都不统一,怎么办?要统一融合成为一道数据,这些只有一个地方是统一的,统一的地理参考,CGCS2000。
是用私有云,还是用公有用,我们主张用私有云,我估计不会使用阿里云的,我们坚决主张用私有云。但是私有云放得下吗?没关系,我们结构化以后就快意了。视觉数据融合,很难搞,但是结果只能是用人脑做出分析判断,我们要想进行分析判断,要的是实体提取结果的融合,而这个融合技术难度很低,合并就可以了。一测多用,但是不要一云多用,专业部门的云,千万不要去取代它,我们对这个实在不熟悉,而且专业云里面大量的数据,虽然是一测多用,但是不是一云多用,这个很重要。
全息三维应用与服务。这是道路方面的,我们有很多,高精度地图的自动驾驶,还有虚拟自动驾驶,这也是很成功的,这是在上海的。
服务园林部门,这是树冠生物量计算,这是树冠20米的胸径,大于20米胸径的树要植入芯片。
违章建筑的调查,我们做了很多,6辆车同时采集数据,已经开展几万公里数采集,只要有违章,警察就过去了,警戒线就拉开了。
井盖我们也做了很多,7千公里井盖都进行调查,井盖下沉。
道路病害调查,目前依靠大量人力道路病害调查,我们过去不了解道路有什么病害,如果可以说清楚,我们用车找病害很简单的,有没有裂缝、遮挡等等。地铁也做了一些,还有隧道,我们有一个特色,可以把接缝的地方侦查出来。
美丽街区设计,这个也做了很多,美丽街道设计,是立面的,这个很特别。
为交警破案,交通探头4DVR现场视频,把某一个车牌号历史轨迹记录下来,对公安部门有一些应用。
快速出现新技术对城市全息三维的冲击,我们写这个PPT一两个月中间,出现了很多新技术,对于我们全息三维冲击很大,所以我们主张城市全息三维,一定要不停的吸收新技术,目前我们吸收了哪一些新技术呢?首先就是消费级地理信息手机AR服务,智能手机出现后,销量达到亿级,实现人手一台,而且功能很强大,什么治理网格员、疫情员,一机游,一机办事通等等,但是都没有增强现实,如果都用增强现实升级后,会提升到一个新的高度,我们过去做过一些手机看立体VR服务,这是手机做的头盔。
最近我们在网上发现,谷歌地图宣布数月内将推出室内AR导航,ARLiveView、集成气数据等多项更新,本次谷歌公布的室内AR导航功能是用手机摄像头和计算机视觉算法来识别和定位,支持美国芝加哥、长岛、洛杉矶、纽万克、旧金山、圣何塞和西雅图的一些商场,未来还将登陆日本、苏黎世的一些机场、商场和车站。谷歌手机AR计划实现前,至少不会落后很长时间,有必要联合华为作为云平台提供商,四维远见公司作为硬件提供商和大量数据生产商,向国家十四五计划中申请相关内容,实现一线、二线城市机场、高铁站提供类似服务。这是消费级地理信息AR增强新趋势,所以这个一定要高度关注。
【主持人】今天所有专家演讲到此结束,下面是一个专业对话,下面的对话有请武汉大学卫星导航研究中心姜卫平主任主持对话。
圆桌对话:位置服务赋能新基建高质量发展
对话嘉宾:王家耀、金双根、宋溱、张锐、李军、唐新明、李戈杨
姜卫平:尊敬的王院士、各位领导、各位专家,大家下午好。
非常感谢大家参加第三届位置服务科技论坛,现在我们进入到这一次论坛最后一个环节,也就是嘉宾对话环节。
首先有请嘉宾上台就坐,对话嘉宾:中国工程院院士王家耀;国家地理空间信息中心副主任李军;中国交通通信信息翁信副主任宋溱;自然资源部国土卫星遥感应用中心总工程师唐新明;金双根、张锐、李戈杨
目前我国正在大力开展新基建建设,新基建贯穿新发展理念,吸收新科技革命成果,实现国家生态化、数字化、智能化、高速化和新旧动能转换,也是国家促进经济高质量发展的重要基础设施,今天在这里讨论卫星服务,基于移动通信、互联网发展第三块的信息化产业,我们向请各位专家分享一下,位置服务如何赋能新基建高质量发展方面的观点,在座各位专家和领导到时候也可以提出问题。
首先我想请教王院士,高精度地图是位置服务服务重要基础设施,我们讨论位置服务,在导航定位方面讨论比较多,我们很想了解一下高精度地图目前发展趋势以及对于位置服务和新基建有什么作用?
王家耀:首先跟大家说明一点,我本人不是学卫星导航这个概念的,我一直学地理信息系统领域的,研究和教学工作。自动驾驶和导航电子地图的关系问题,我在这里也讲过这个问题,今后驾驶人类驾驶和ADAS系统符合驾驶,一直发展到自主驾驶、智能驾驶,对导航电子地图要求是不一样的。目前我们一般导航电子就够用了,像高德、百度的导航电子。
但是ADAS系统和人类驾驶员配合,对汽车进行驾驶时,需要高清晰的导航电子地图,就是精细的电子导航地图。到了自主驾驶、智能汽车进行自主驾驶时,需要是的高精度导航电子地图,这和现在人类驾驶员导航电子地图以及半自动驾驶所需要的高精度的导航电子是有区别的,高精度导航电子要求到厘米级,每一个车道非常清楚感知到,所以要求是更高的。
很多要素,今后高精度导航都要这样的要求,比如说要上桥了,要上坡了,这个坡度是需要的,还有水道口径是直径,这是必须要有的,但是现在这些东西目前导航电子基础上是不能表示的,这是国家规定的,所以就产生一个矛盾,高精度导航电子地图生产方式和现都导航电子地图生产方式不一样。
我曾经做过一个工程院项目,全球导航电子地图军民融合工程,涉及到政策法规方面的问题,所以在政策法规上,因为今后生产高精度导航电子地图的方式,不是手工制作地图,也不是在线下制作地图,是在云端,信息来源有几部分:一部分是高精度导航电子地图是基础数据,还是底层数据,或者说框架数据,但是路面的情况,人行情况、天气情况,需要实时获取设备,这个感知设备可以在路边,也可以在十字路口,也可以装在汽车上,但是有一些感知设必须装在汽车上,在云端实时处理,可以实时更新,有可能我们审查地图是线下审查的,高精度导航电子地图,不可能在线下审查,因为整个都是在云端运行的,这个问题怎么解决,所以对于审图各方面,带来很大的挑战。
目前高精度导航电子,国外自主驾驶车,发生事故不多,而且发生事故罪主要原因是导航电子精度问题。我们的地图本身也存在问题,今天由于汽车问题出事故的不多,很少,从我们目前研究情况,当前最关注的是高清晰导航电子地图,辅助人类安全系统,ADAS系统辅助人类进行驾驶。高精度导航电子地图,可能是我们的热点,我们要关注它,随着未来驾驶发展,智能驾驶、自主驾驶,这也是一个趋势。
我也调查了国内几个做导航电子的企业,基本上是这样一个状况,我希望在座的企业家朋友们,研究界的朋友们,多关注高精度导航电子地图怎么生成的问题,怎么审查的问题,它过去不让表示内容,我们现在必须表示在图上,这个问题怎么办?大家多给予关注。实际上位置服务离不开导航电子地图的,不能光给一个位置,还要有基于位置相关的地理信息服务,因此导航电子地图是不可缺少的,谢谢。
姜卫平:非常感谢王院士对高精度导航电子地图给予的方向,我们在高精地图和导航位置服务方面的重要性,还有智能交通方面,我想请教一下宋主任,因为您是搞交通出身的,城市间的轨道交通,以及无人驾驶或者智能驾驶,跟高精度地图、位置服务、地理信息,这些东西也是我们新基建的重要内容,我想请教一下,我们的位置服务,高精度地图,如何跟这些领域结合起来,将产生什么样的效益?
宋溱:我先给大家一个概念,咱们国家大概2亿多辆车,我们目前大概是700万辆,属于交通运输部,因为是管交通运输的,在营运车辆上大概700万辆,装了所谓北斗,实际上是北斗的位置报告,还有GPS。
最近我们在做什么事?大家都知道海南要搞全岛电动车化,目前提出的目标,2030年以后停售燃油车,每年进海南岛的车100万,如果相当一部分电动车,海南公路收费成问题的,因为海南没有ETC,加到燃油里面,全是电动车的话往哪儿加?我们正在帮海南省搞一件事,北斗自由流收费,基本上北斗定位加上灌导,还有机盒措施,做到99%,现在还在试验和推广之中。这跟您刚才讲的高精度地图有非常大的关系,因为最后都得有高精度地图才能用,因为海南现在想着一级路、二级路也是不是该收费,所以对我们挑战很大。
今后的愿景,因为我是交通运输行业的,我是用户,我的愿景也很简单,现在中国2亿多辆车,什么时候每辆车都装一个北斗,出厂的时候就装,工信部还是很有难度的,工信部不同意。位置服务特别是北斗,在今后下一步国家发展中会有很大的用处,能不能做好,确实需要我们认真思考。景教授刚才已经提了很好的想法,怎么把他的想法变成现实,这个还是很有难度和挑战性的。
姜卫平:非常感谢宋主任,我们国家虽然14亿人口,目前汽车只有2亿多辆,发展前景还是非常广阔的,如果每人买一辆,小孩不算的话,也至少5-6亿辆车,所以在位置服务会发挥更大的作用。各位专家还有其他的建议和问题吗?
目前我们在全世界营运的一千多颗卫星中,我国卫星组是第二多,第一是美国,第二是中国。这些遥感卫星以后的发展,可以给位置服务或者新基建发挥什么作用?我想请教一下自然资源部卫星遥感中心的总工程师谈一谈。
唐新明:今天上午和下午学习了很多东西,院士、专家做了非常好的报告。我们单位是给位置服务、高精度导航、导航地图提供基础原材料的,遥感影像。我们更多提供是卫星遥感影像,目前由自然资源国土遥感中心管理8颗卫星,立体测度卫星,除了可以测平面,还可以测立体图。遥感卫星服务于卫星遥感组织主页,主要用于自然资源两个统一的管理,要用于违法监测,在座的都是城里的人,农村违法乱用耕地还是蛮严重的,中央提出要对耕地非农化、非粮化进行监测,因为国内很多农民工进城了,很多地废弃不用了,甚至种上树,这一块有大地闲置着,这是我们第一个要监测的。
第二,还有一些公司,建违法别墅,甚至把农业用地变成农业设施用地,本来应该做大棚房的,它建成大棚房别墅。现在我们中心开展400平方米的土地变化,我们就可以监测出来,由相关执法部门去看,到底这个地是合法用地还是不合法用地,我们后面会加大违法监测频次,我们原来一年监测一次,效率比较低,有的房子都盖起来了,如果再拆成本太大。
第二块,现在我们也进一步为生态文明建设提供更多支撑,因为遥感影像除了违法用地以外,还可以用于水资源监测,可以用于红树林监测,用于其他地方,地上交易的东西都可以用于监测。现在也在为生态文明建设提供相关的监测技术,遥感应用现在范围扩大了,还可以用于产能监测,包括钢铁的产能,我国钢铁产能过剩,可以用遥感影像对产能这种新的东西进行监测,包括复工复产,可能后面正在开展的化工去产能、船舶去产能,都要进行相关监测,为国民经济社会发展服务的。
为民生服务的,遥感影像是最直接用于道路提取的,我们提供基础遥感影像,在腰杆影象基础上,大家自动化提取道路,我们是第一手为导航厂商提供原始数据的人。今天听了这么多报告,我想听一个建议,我国能不能率先开展把实景三维和导航结合在一起,现在很多路盲,不怎么看路的人,如果有实景导航,可能比拿着二维地图导航更好,如果把导航和实景三维结合在一起,希望导航公司迅速推出这样的服务。谢谢。
姜卫平:谢谢唐新明的分享,导航卫星服务为新基建提供很好的原始数据。如果把实景三维地图跟导航定位服务结合起来发展可能会更好,一方面位置服务是一个交叉学科,包括测绘、计算机、通信、控制等等,另一方面为很多领域进行服务。一方面这些发展促进了测绘地理经济的技术发展,测绘地理信息有什么发展要求,我想请教国家地理空间信息中心的李主任,对地理信息有什么发展趋势。
李军:大家好。主持人好,今天一天时间,听了大量技术和理念的报告,对我自己震撼很大,今天主要的议题是导航定位+5G耦合性的东西,我感觉到地理信息很单薄,特别是传统的地理信息,基本上已经走到瓶颈了,刚才姜主任提了一个大题目,让我说一下这个方向,我结合今天的情况,谈两点感受:
第一,从技术方面,目前地理信息已经有很大的突破,就是手段方法不同。从地理信息的技术,或者学术方面,应该加强的是地理信息全生命周期的研究,这个怎么理解?我们传统说的地理信息周期,所谓采集、处理以及应用服务,实际上现在来看,除了这三个传统的环节以外,还有两各环节需要加强研究,一是地理信息更前面一个阶段,地理信息生成,目前技术发展很快,我们搞地理信息的人,也在研究地理信息在哪一个地方可以找到,哪一个地方可以可以生成地理信息,这个从学术上应该开展一个大的研究。
在后端,地理信息应用服务后面,还有一个环节,地理信息的安全,如果从生命周期来说,还有一个地理信息的消亡,除了安全本身,地理信息不用了,怎么处理掉它?这也是一个需要大量技术或者说一些学术方面的研究,需要做大量的工作,这是整体第一方面的感受。
第二,从地理信息产业角度来说,虽然从白皮书来看,地理信息产业已经有五六千亿的规模,但是实际上可能把相关遥感应用甚至导航的东西都统一到里面,所以我想在目前北斗导航定位+5G技术快速发展情况下,地理信息产业从哪几个角度进一步拓展,三个方面要加强工作:一是提升地理信息量,这个信息量包括数量、质量,我们平时有感受,像遥感影像,没有用的时候觉得很多影像,真正用的时候反倒没有我需要的东西,这里面大家有时候有一个误解,传统地理信息和地理数据不区分,实际上数据和信息是有区分的,放在计算机里面一系列的数据本身,信息是什么?
当数据和应用场景、具体需求结合起来,就变成信息了,比如说温度是4度,4度是一个数值,当它跟4度是什么时间、什么位置结合的时候就有信息了,如果说冬天,零下4度,在北京还算高温,如果同样时间在香港是要冻死人的,这个信息内涵是不一样的。所以怎么样从数据里面大量把信息提出来,增加地理信息量,包括数量和质量,这是第一方面的工作。
第二方面的建议,要加强地理信息跟其他融合的广度和深度,我把它简称为地理信息融联动,导航定位也好,5G也好,目前这个技术应用场景已经很多了,这时候我们怎么样把地理信息框架或者动态时空信息和各种各样应用场景进一步深度融合,广度拓展,就是进一步加强融联度,这样给地理信息产业发展提供了机会,还是有应用场景驱动的,这个产业才能做起来。
第三方面的建议,从提升产业来说,加大地理信息价值量。目前地理信息应用场景最广泛的就是导航定位,特别是人人手机上都用的导航,互联网巨头们把最大的位置信息市场非产业化了,就是免费的,自然没有产业了,我们要做的基于前面一系列的应用场景,怎么提升位置信息的价值,这样就要做产品标准化,构建一系列的应用场景,构建一系列能够使地理信息交易的平台,制定相应规则,也做一些政策相应的东西,这样能可能把地理信息价值量提升上来。
从地理信息产业扩大角度,怎么把地理信息量、融联度、价值量有大的提升,对地理信息产业可能有比较大的提升,这仅仅是个人建议。
最后一点,因为我是来自国家地理空间信息中心,最近通、导、遥一体化也在推,通过更应用场景或者大的应用空间,能够跟经济社会发展各种场景结合起来,进一步推动地理信息产业发展,希望各在座各位专家,各位同行宁愿加入到地理信息产业发展这个行列里面。这些大家。
姜卫平:我们今天在座有王院士和各行各业的多数专家,在座各位领导和专家是否有问题或者讨论的话题。
景贵飞:位置服务和新基建很密切,这个题目也提得很好,但是位置服务跟新基建,因为新基建现在已经非常清楚了,上午李老师也谈到,内涵都很清楚。但是位置服务赋能新基建,这两个总感觉比较大,我们这一块比较小,相互之间到底怎么能够赋能?这个大家有什么好的建议?
上一次我一直听王老师谈时空大数据,王老师能否再讲讲。
王家耀:新基建是很大的概念,位置服务是很具体的,范围是有限的,但是从位置来讲,从时间和空间角度来说,位置又是非常重要的,所有人类活动都在时间和空间当中,所谓空间的核心就是位置。什么时间你在什么地方,这什么地方就位置。
位置是至关重要的,不管是过去老的基础设施,过去叫4G,现在交新基建,不能说新基建4G就不要了,新基建包括很多,位置是至关重要的,它不是很小的一个问题,它涉及到人们社会组织结构、社会形态变化,包括人民工作、学习、生活都是不可离开的,我们在座谁能离开时间和空间,离开时间和空间咱们就没了,所以你只要在,就有时间和空间问题,位置服务对新基建来说非常重要,现在谁还记路,导航告诉他怎么走,现在出门很少有人问路,只要打开手机看地图就可以了,核心问题就是位置。
所以位置不宜小看,所有的地名,都是建立在位置基础上,位置服务赋能新基建,并不是夸大位置服务的作用,我觉得还是恰到好处,我们要关注这个问题。我是搞地图的,搞GLS的,就是和时间和空间打交道。
姜卫平:位置服务赋能新基建,新基建有七大领域大家比较关心,比如说5G,二是特高压,三是轨道交通,还有新能源汽车、大数据中心、人工智能和工业互联网。比如说百度地图导航位置服务,提供的时间可以跟5G很好结合。特高压方面,更是如此,需要很精密的时间,导航位置服务,我们今天讨论更多的是位置,导航位置服务还有一个很重要的时间服务,时间也是导航位置服务很重要的一个内容。轨道交通,新能源汽车也是如此,大数据中心,位置服务、位置数据、时间数据,在这次疫情中,很多跟踪中发挥很大的作用。
在人工智能方面,大家讨论什么是人工智能,我的老师说过,什么叫智能智慧,给出了很精准的定义,在什么时间什么地点干什么事,怎么去做,这就是一个智能的体现。我们的位置服务,包括了两个东西,一个是位置,一个是时间,这就是智能,他认为就是这样一个智冷智慧的概念。
工业互联网,刘院士以前提的观点,工业互联网,万物互联,但是这有一个很重要的标志,物跟物、人跟人、人跟物连接起来,里面很重要的一个东西,把所有的人跟物、事打上时间和位置标志,每个人都有一个时间标志、位置标志,这就一一对应了,唯一对应了,所以赋能有很多作用。反过来说,像人工智能、大数据,对导航位置服务有很大的促进作用。我谈的当然不一定对,刚才王老师从宏观层面谈得非常好。
新基建,5G,刚才大家讨论比较多,5G正在建设,4G很可能慢慢被淘汰,也有可能不淘汰,目前来看,5G和6G发展是必然的趋势,我们的位置服务、导航跟5G、北斗方面的结合,我想请教一下金教授,您对这方面有什么观点或者建议。
金双根:主持人好,大家好。前面几位专家分享的观点非常好,都谈到了位置,都和位置相关。
王院士的地图,还有交通,唐总说到的遥感,也需要获取位置服务,也就是交通的,位置几乎渗透到我们生活方方面面,最近位置的产业,或者说赋能新基建,都非常的好,尤其是北斗建成之后,已经应用到各个方面,尤其是最后一公里,怎么发现或者拓展赋能新基建,包括最近一些装备终端,比如说手机也是赋能新基建的应用场景,导航定位,其他传感器,包括增强5G基站,北斗接收机,多元融合等等,还有多种技术也是相辅相成的。
比如说遥感也需要获取位置信息,GPS或者GNSS获取的是点的位置,遥感获取的是面,反过来我们用导航的信号可以获取面的信息,比如说用GPS,可以用获取面的信息,反过来可以用遥感做一些导航,或者通讯信号做导航,S波段、C波段,P波段或者其他,已经应用到相关遥感或者位置以及最近提到的通讯导航遥感一体化,有这个发展趋势。北斗已经广泛应用到生活的各个方面,获取时间、空间、位置信息,但是也有不足的地方,室内、深山或者海底没有信号怎么办?
最近5G也应用于导航上,5G基站可以定位到50公分,但是还是有很多问题,包括基线500米以外信号弱,或者功耗存在问题,还有一些地方没有基站等等问题,4G改变了生活,5G改变了社会,5G不仅仅存储速率上提高了,也可以应用于导航,尤其最近的通讯导航遥感一体化,5G不仅仅是地面上的,还有正在发展6G方面,就是北斗+5G,可以获取一些时空位置信息,导航位置服务不仅仅是两维的,还有三维导航,还有XYZT加上其他多要素位置服务,一个是提供三维、四维的,分析规律,包括船只、集装箱、人的行踪、交通等等,确实有很多应用。
但是5G导航提供位置还是有很多难点、痛点,还是值得去思考,上午的报告谈到,6G天上的,加上室内的,多种传感器,结合5G、6G,包括导航、平台都是一样,包括航空的飞艇、机载或者其他的,尤其我们最近测试开发传感器,放在月球上进行导航定位,以及其他遥感之类的。室内、地下、海底等多种传感器,还有光纤等等之类的,这么多的应用提供这么多信息,非常值得思考。新基建,北斗+5G或者遥感,以及其他新技术,包括下一代通讯,量子通讯、导航,尤其是最近国家在推国家PNT,包括多种传感器、5G、北斗等等。
一个是为民生、为老百姓的生活提供服务,同时抓住智慧化、智能化契机,赋能新基建,中国最近300年屹立在19世纪50年代之前,中国GDP都是占全球30%左右,新基建、计算机、基站等带动了一些新发展,也掌握了一些核心技术。最近十年或者十五年,怎么抓住机会,不仅仅是卡脖子的问题,从奔跑到领跑,一个是新技术,包括通讯导航、遥感,还有就是新基建,新基建的设备的、终端的、应用的,还有相关标准都存在很多挑战,确实有很多问题值得思考,不仅仅是建立空间地海一体化网络信息化,包括处理模式、线上、地下、实时传输,不同场景,从静态到动态等等,确实值得我们去思考,可以说是跨行业的,包括交通、测绘以及农业、林业、电力等等。
我就分享这么一点点,谢谢。
姜卫平:我们目前导航位置服务很重要的方向,我们想提供一个室内外的无缝定位,室外有北斗系统、GPS系统,室内我们很少有基础设施,这个基础设施我们想依赖于5G、6G,像音频或者其他通信信号等等,“北斗+5G”将会给室内无缝定位提供很好的技术途径。
刚才我提到,高精地图是位置服务很重要的基础设施,还有一个很重要的基础设施,就是室外的,包括卫星导航定位系统,我想请教刘主任,因为河南省也建了100多个站,就是一张网,有GPS,目前相应应用或者新基建应用趋势怎么样?请您大概分享一下。
刘济宝:我们河南省作为省级地理信息主管部门,主要是承上启下,做好这方面的示范引领、政策引导,在位置服务方面,一是打基础,在增强系统上,我们建立247个标准的增强系统,30公里一个,保证连续运行。通过一年多的时间后,我们也建立了河南位置服务工程实验室,以及服务中心,在这个运行过程中,给各个行业提供了高精度的位置服务,这些都有在进行。
我们又和中国移动进行战略合作,把高精度的位置和5G、和铁塔公司十几万个基站建立起关联,通过他们提供更广阔的服务,这是打基础。
同时和大数据局建立了一些关系,我们建立数据库,同时在18个市,我们也逐步在建设智慧城市,大数据平台,也是部里面集中批准后,都在进行示范应用。所以为下一步位置服务奠定了基础。
我们也建立了一些示范园区,像在鹤壁建立5G+示范园区,通过5G智慧灯杆建设+边缘计算,通过分散性运算,保证智慧城市可以及时提供服务。
在郑州高新区建立北斗产业园,依托信息工程大学进行北斗位置服务、时空服务,刘院士刚才提到,在郑州也是从高新区起步,进行全息3D底层测绘,同时我们也在郑州市金融岛进行一些智能驾驶、智慧公交,全自动驾驶公交和全自动出租车,进行一些示范,这些都进行了将近一年。通过这些基础设施,通过5G+北斗示范应用,推动产业方面的发展。同时,在地质灾害、高精度位置监测方面,应急急救方面,室内室外定位都做了必要的探索,这是从河南来说,在位置服务和新基建方面做的尝试。通过这些示范带动,试图在这些方面推动河南在位置服务方面、新基建方面,能够更进一步拓展。
下一部我们基本想法,要在体制机制方面做一些创新,现在从整个发展来看,一方面要靠国家战略进行必要的投入,进行一些创新,同时在微观方面,还是需要企业在更广阔的范围内加强联动,最主要的是在每一个行业、每一个方面形成闭环,要形成投入和产出,以互联网思维,而不是单一简单的闭环,而是羊毛出在猪身上的状况,通过更大场景的应用,在这方面进行投入,在其他方面有所收获。主要是两个方面:一是精准,很多方面的应用做得不够精准,如果通过我们通导一体化,实现精准管理,可以省很大一笔钱,这样可以形成一个很好的闭环机制,来促进这方面的成长。
所以通过这个,我们可以通过基金跟他们进行联系,也可以通过企业和投资机构,建立企业的关系,进行示范和推广。向农业保险方面进行应用推广,土地综合整治方面,通过影响为他们节省了很大的资金,解决了技术建设方面的投入,形成良性循环,所以要靠政府、也要靠微观上形成机制,主要是要靠科技创新,感谢王院士在河南给我们进行引领。还有一些大型上市企业,也在河南进行指导,就是要靠技术方面的引领和创新,我们才能吸引资金,从我们来说,我们也有信心建立这样的平台,建立这样的示范场景,欢迎大家有机会到河南给我们指导工作,也希望大家到河南来做一些示范应用,取得合作共赢,谢谢大家。
姜卫平:谢谢李主任,李主任对河南省位置服务做了介绍的介绍。位置服务目前正在蓬勃发展,需要规划、需要标准、需要技术、需要人才,当然也需要企业的去推动,我们千寻位置服务网络公司,作为我国非常有名位置服务方面的企业,千寻网络也是我们很重要的时空基础设施,目前也通过系列创新产品,对位置服务做了很大的推动,面对目前新基建位置服务新发展,以及我国经济高质量发展,你们千寻公司有什么样的规划和想法,想请教一下李总。
李戈杨:关于千寻未来的规划和发展思路,我想给大家先简单介绍一下千寻目前正在做什么。千寻是因北斗而生,伴北斗而长,希望通过运营北斗系统,我们在中国地区提供比GPS更好的服务,产生差异化竞争优势,快速拉动北斗相关产业的发展,这是这家公司成立的原因。
成立后我们一直在努力做这件事情,目前为止,千寻在周边地区,包括临海领空提供动态灵敏,我们在水利经过水科院提供最高0.7-0.8毫米的精度,这样的应用范围,主要客户是谁?我们认为这样的主要客户首先不是直接给人用的,人对空间、时空分辨能力有限,平常大家用手机导航,用普通北斗定位能力,5-10米定位能力,90%的场景都够,高精度定位是给机器用的,这是我们在市场拓展过程中的一个认识。首先我们对未来社会要有这样一个共识,未来一定是什么?
一定是大量的智能机器跟人和谐共处,万物互联的智能机器时代,在这样一个时代来临时,机器对时空分辨的要求要远高于人对时空分辨的要求,在这个时候高精度定位就变成了强需求,千寻到目前为止,连接到平台上各类智能终端超过8.2亿,这8.2亿都是来自于哪些方面,我们简称ABCD,包括德系的奔驰、宝马、奥迪,美系福特、通用、上汽、一汽、长安,特别是L3以上高等级智能驾驶汽车,对于对于高精度应用是强需求,他们要求的不仅仅是精准问题,因为高精度已经进入车控系统,要求的还是能够符合生命安全要求的高等级的带有功能完好性要求的综合定位服务。
B,就是两轮车为代表的轻出行,哈罗自行车、美团也好,这些头部客户都在大量采用千寻的方案。C,以手机为代表的智能穿戴设备,我们去年联合华为发布全球第一款高精度定位手机,普通手机定位能力,包括苹果在内,苹果定位能力稍微好一点,大概3米左右,普通安卓手机定位能力5-10米,华为P40开始,手机定位能力可以达到30公分,是数量级的提高,大家意义可能在一些城市,上海和北京这样的城市以外,因为考虑信息安全的问题,像广州、深圳、杭州、苏州、重庆这些地方,大家已经可以用高德定位体验不一样的导航,就是车辆级导航,能够准确的分辨你的车是在哪一条车道上开,在高架上还是高架下,是主路还是辅路,可以帮助大家解决一些普通定位解决不了的痛点问题。除了手机以外,大家熟悉的儿童手表,有了千寻后,由原来综合定位50-70米,可以到3-5米,这对突发事件找孩子是很管用的。
最后一个场景,就是无人机,从大疆开始,国内无人机出货量前30位的厂商,绝大部分都是千寻客户,因为无人机有高精度定位后,从原来遥控飞行变成自主飞行,这个行业发展非常快,当我们有了大量智能设备,使用我们北斗高精度服务时,我们发现一个非常有意思的事情,我们第一次有能力把一个城市级规模的现实世界利用我们的高精度能力,利用我们AI能力,把它动态、高精度映射成一个数字世界,在这样一个数字世界中,你会发现这就是未来城市的一个基础设施,这是未来各行各业应用非常基础的一个底层平台。所以我回答姜总的问题,千寻未来定位是什么?未来定位我们用这样的综合能力,面向各行各业,去深耕北斗时空带来的价值,就是行业应用的价值。
我们成立五年,前三年做基础服务,后两年深耕行业应用,在这个过程中,我们越来越体会到这样的高精度服务能力,时空能力,对于未来的数字社会会带来非常不一样的价值。我们已经做了两个样板间,中央电视台已经在播放,数字样板间。一个是德清智慧城市,这跟其他城市大脑不一样,它把北斗时空能力引入了进去,这是第一个案例。第二个案例,我们刚刚发布的在绍兴旁边的一个小城市,我们第一次深度把高精度时空能力和城市治理进行紧密结合,在智慧的水域管理、环保、综合城管当中,都发挥了非常大的价值。
所以我们对未来的理解,我也是试着回答一下景教授的问题,关于时空能力和基础设施的问题,我们认为未来的城市也好、未来的社会也好,它是一个智能设备非常发达的万物互联设备,在这个社会中,一定需要三大类基础设施,第一类是以5G为核心的连接能力,先万物互联,当你产生连接后,你会很自然的拥有大量数据,这时候我们需要的是以云计算为核心的计算能力。第三项能力,统一智能设备和人在统一的空间下,无论实体空间还是虚拟空间,去统一协调工作,你需要这样的协同工作,这三项能力是未来最关键的新的基础设施。
姜卫平:智慧城市也好,三大基础设施也好,四大基础设施也好,导航与位置服务,或者说导航与位置地理信息,是很重要的基础设施,非常感谢李总。
目前导航、位置服务同步发展,正如院士们所说,在各行各业发挥了很多的作用,我相信在新基建中也会发挥很重要的作用,我们通过今天的讨论,一天的时间,不到10个报告,但是我们相信今天的讨论和报告,一定会促进我国和导航位置服务产业的发展,我相信导航位置服务对我们中国经济高质量发展也会发挥更大的作用。我相信导航与位置服务将使人民的生活更精彩、更丰富、更美好。
最后,衷心的祝愿在座的各位院士、专家、领导工作生活更精彩、更美好。谢谢大家!
论坛到此结束,非常感谢各位领导、专家的参与,谢谢大家。