“北斗+5G”相互赋能的应用前景

摘要：利用载波相位差分定位的北斗导航系统可以实现全球、全天候的精准定位和授时服务，在距离电磁场较近、室内、桥梁隧道中没有稳定信号，5G具有容量大、速率高、功耗低、毫秒级低延时、高可靠、海量连接的优点，没有5G 信号的地方通讯功能也无法保证，北斗的短报文通信功能可以弥补没有5G信号到达不了的区域，5G助力北斗卫星导航解决“最后一公里”问题。北斗、5G二者融合应用，将打造一个从天上到地下全范围覆盖的信息服务网络。随着人工智能、大数据和云计算的发展，两者技术融合应用在交通、公共安全、工农机械、无人系统、抢险救灾等多个领域，为我们打开智慧生活的大门，社会民生的各种服务水平与能力也将大幅度提升。

关键字：北斗导航定位系统;5G;自动驾驶;地质灾害监测

2020年疫情特殊时期，政府和企业使用无人机、无人柜等新技术做保障，希望解决人与人免于亲密接触还能够实现物品送递的问题。但是实际应用过程中，位置精度和速度上并没有达到预想的结果，相关服务频频“卡壳”，导致无人机、无人柜投送服务体验不好。随着科技的发展和投送需求的增长，对位置的精度、时间上的传输速度都提出了更高要求，若无法保障，肯定会导致智慧匹配不佳。而利用载波相位差分定位的北斗导航目前突破厘米级定位精度，这种高精度定位需要有大量密集的基准站支持，距离基准站越近，附近基准站越多，定位精度越高越稳定。实际情况是目前北斗基准站网络覆盖不够密集，甚至有的地方基准站与终端用户的距离超过10公里，如火如荼的5G能和北斗相互赋能将发挥巨大作用。

1.“北斗+5G”技术融合

1.1北斗和5G优缺点

北斗卫星导航系统可以实现从深空到深海、从个人到万物的基准导航定位，从2020年组网完成后可提供面向全球的高精度时空基准。北斗独树一帜的短报文功能，能够实现其他导航定位系统没有的优势，即便在没有地面通信信号，北斗也能够通过短报文发送位置数据到服务中心，汶川地震发生时这一功能起到了重大作用。装有北斗的户外终端现在都有防水、防摔功能，有利于用户在遇险时随时都可正常使用。

尽管北斗导航定位系统有很多优点，也存在定位盲区的缺陷，目前还无法突破室内、桥洞等信号被遮挡也能够精确定位的问题。除了信号遮挡外，受到恶劣的电磁环境、阴雨天气等外部环境干扰的时候，卫星信号质量和定位跟踪的稳定性都不可避免受到很大影响。

5G具有容量大、速率高、功耗低、毫秒级低延时、高可靠、海量连接的优点，我们都知道没有5G 信号的地方通讯功能也无法保证。截至2021年6月底，中国移动己开通5G基站超50万个，全国通信基站数超过500万个。

1.2 “北斗+5G”相互赋能优势

依托丰富的移动通信基站资源，融合建成的数千国家卫星导航基准站，就能构建全球最大的高精度定位网。北斗+5G的融合创新应用，可以互相弥补北斗和5G各自的缺陷，随着5G建设如火如荼地推进，越来越多的基准站遍布全国各地各个角落，可为高精度测量提供支撑，从而有效弥补北斗卫星导航室内场景覆盖不足、传输不力的问题。北斗+ 5G发挥各自的优势，北斗可解决5G“远传不足”瓶颈，通过北斗的短报文通信功能可以覆盖 5G 信号到达不了的区域，5G助力北斗解决“最后一公里”问题，二者融合应用，将打造一个从天上到地下全范围覆盖的信息服务网络——北斗弥补5G信号到达不了的高山、大海区域;5G则提高北斗在室内、地下定位的信息传输能力[1]。

1.3“北斗+5G”应用关键技术

我国5G移动基站建设将全面使用北斗授时，北斗授时比其他卫星导航系统精度高。5G使用更大的带宽、多天线、组网密集，为高精度室内定位提供了有利支撑。北斗卫星导航与5G通信技术融合，定位技术的核心是数据集聚分析和支持多场景的综合应用，面向高精度时空数据收集、组织、管理和分析的方法、原理和软硬件工具方面都将有所突破，比如“北斗+5G”的融合定位导航架构、5G增强型基站与北斗的协同定位、两个技术融合的一体化应用软件开发和构建融合位置服务平台[2]。

2.“北斗+5G”的融合应用

北斗系统作为建设的国家基础设施，5G与北斗精准协同来向用户提供高可靠性的时空信息，未来几年内一定能够实现万物互联互通。两者结合助力人工智能、大数据和云计算的发展，也为信息产业领域赋予创新力，一些新兴科技领域也将拥有新的发展空间。

2.1导航定位和自动驾驶应用

通过5G加速北斗定位、增强北斗信息，用户可以实现高精度定位，定位精度达到秒级.在车库、隧道、室内等卫星信号受影响的地方，借用5G通信網络和惯导技术，仍然可继续为用户提供导航定位服务。自动驾驶、无人机等新兴行业对高精度定位、精准导航要求很高，为推进车辆管理、车路协同、自动驾驶、自动泊车等交通领域发展，为了提升用户体验，构建全天候、全天时、全地理的精准时空服务体系就显得十分重要。当前的北斗定位技术能够解决车辆的精准路径识别，加入5G无线网络的接入，车辆行驶的路径信息可以高效识别和高清数据快速上传，解决了通行费实时计算、实时通知驾车人，所以越来越多的高速路收费站ETC被取代。

2.2地质灾害监测的应用

利用5G移动基站资源和边缘计算技术，结合北斗卫星的短报文功能，大大解决了窄带物联网在地质灾害监测中覆盖率不足的问题，达到边远地区也能实现地质灾害监测的目的，根据试点数据显示在降低成本的同时，全面服务、全面覆盖地质灾害监测成为可能。针对地质灾害频发区域，结合运营商信息实时大数据，可对区域内地质灾害情况实时模拟，有利于提前预判预警，对灾区人员信息进行精准分析，并将预警及时推送有关部门，降低人员伤亡，实现精准位置信息和人员信息动态管理，尤其有效避免二次人员伤亡[3]。

2.3社会民生

北斗+5G是以“导航十通信”服务一体化为切入点，未来将高精度定位和实时信息服务推广应用到所有的手机终端和物联网终端。终端硬件逐渐向小型化、轻量化、低功耗、低成本发展，北斗+5G应用正在逐渐走入社会民生。高精度定位和通信基站定位相结合，在手机上可以实现亚米级位置服务，所以导航、位置分享等变得更加高效精准，以后不会出现车找人、人找车的情况。5G为核心的高并发通信技术将提供实时万物互联的传感器网络，北斗导航系统定位精度不断提升以及芯片性能价格进一步稳定，两者技术融合将广发应用在交通、公共安全、工农机械、无人系统、抢险救灾等领域。各种新技术的加持，为我们打开智慧生活的大门[4]。

5G带来虚拟空间的拓展，北斗作为物理空间的拓展，通过虚拟空间与物理空间的融合，只要人们所能够想象到的服务，都能够随时触手可及，带来的是有智慧、有溫度的城市和生活，在人工智能的加持下两者技术融合不断加深过程中，社会民生的各种服务水平与能力也将大幅度提升[5]。

3.“北斗+5G”应用挑战与发展建议

3.1解决信息孤岛

尽管我们已经处在高度信息化时代，“应用孤岛”现象还是普遍存在。比如当疫情突袭时，我们国家或政府急需建立一个地理信息系统，由于运营商之间的数据相互独立，信号和数据短时间内无法整合。原因是行政部门还是产业领域用的宽带来自不同通信运营商，难以整合在一起。我们知道三大运营商运用5G的条件、标准都有所不同，这样的“信息孤岛”不利于“北斗+5G”深入推广应用。除此之外，还有一个问题存在：北斗卫星应用地面站的信号开放程度在各个地方存在差异。有些经济落后的偏远地区，和大城市相比，5G布网和卫星导航条件都差距较大，在开展数字化建设时需要关注到偏远地区，最后是一些政策对民用市场开放程度不够，企业进入北斗导航网络受限。

3.2保证用户隐私与数据安全

人们往往比较关注技术的变革和发展，而忽略了地理位置数据和用户信息数据的管理与保护，比如面对有些应用要求用户上报高精度定位信息，无法保证用户隐私与数据安全。尤其是全面开放定位服务后，必然会涉及到用户隐私问题，与数据安全、用户隐私有关的工作，应该格外慎重。

参考文献

[1]吴勇毅.北斗+5G开启产业融合新纪元[J].上海信息化，2020（09）.

[2]昌飞.北斗+5G室内外融合定位技术的应用展望[J]，集成电路应用，2021（01）.

[3]蒋杰.北斗卫星导航系统+NB-IoT技术在5G时代的应用前景[J].中国科技信息，2020年第16期.

[4]马继华.北斗与5G的天作之合将成为信息产业发展新引擎[J]，通信世界，2020（07）.

[5]黄刚.中国移动发布全球最大的“5G+北斗高精定位”[J].中国测绘，2020（10）.

作者简介：

王晓芳，女（1978.08-），汉族，山东菏泽人，陕西职业技术学院建筑工程学院教师，教授，研究方向：工程测绘技术。