今天是中國第5個航天日,消息多的有點讓人應接不暇。
譬如,距離中國發射首枚人造衛星“東方紅一號”,已經過去了整整50年。再譬如,吉利汽車董事長李書福3月初宣布要發射導航衛星后,公開了這兩枚衛星的更多細節。
對于吉利放衛星,其實我的第一反應是——
作為一介平民,還沒等到機會去“試乘”據稱售價為220萬元,宣傳照片3年都沒有變樣的吉利牌飛行汽車,怎么更魔幻的衛星,就這樣猝不及防地來了。
當然,這個消息來得恰到好處。
就在幾天前,國家發改委首次明確“新基建”范圍,衛星互聯網名正言順地與5G、物聯網、工業互聯網一起,成為“新基建”最重要的概念之一。
與此同時,李書福曾在2011年發表的“宇宙觀”演說,與吉利這次發射衛星,構建天地一體化服務系統的雄心壯志一起,被重新大力宣揚:
“在扎根一個地球的同時,我們還應該放眼浩瀚的宇宙,那里有無數個星球。人類應該以更加大膽和科學的態度,不斷探索與加快開發太空世界與宇宙未來,在保護與發展地球經濟的同時,完全可以開拓更加廣闊的宇宙世界。停留在一個地球上的思維是局限而狹隘的,不利于地球人之間的團結與合作。”
不過,這段話是有背景的。
同年8月,吉利剛剛與福特完成了沃爾沃的交割,書福老師隨后在第八屆亞歐首腦會議上,其實是用這套“宇宙觀”來強調發展汽車節能減排技術對氣候變暖與拯救地球的價值。
當然,無論如何我們都首先要對書福老師這個宏大的宇宙開發布局深表敬佩。畢竟衛星發射計劃已經進入了執行階段。
吉利專攻航空航天方向的子公司時空道宇將在6月進行星箭合體試驗,并將于2020年底前在酒泉,完成兩顆導航增強衛星的發射。而搭載兩顆衛星的,是航天科工研制的小型固態運載火箭——“快舟系列”。
再者,根據吉利的描述,這兩顆低軌導航增強衛星將為自動駕駛汽車提供精度高達0.5厘米級的定位服務。官方信息還重點突出了這樣一句話:“沒有低軌衛星的一體化服務,自動駕駛將會成為無稽之談”。
吉利方面稱,天上的衛星,將與吉利在地上的業務——造車、造車載芯片以及車聯網服務,構成強大生態,覆蓋未來所有出行場景,推動交通變革……
構想無懈可擊。讓我們差點迷失在這個“一手造車,一手造星”的了不起愿景中。
但是,一個顯而易見的問題又把我們拉回了現實中:既然沒有低軌衛星,自動駕駛將成為無稽之談。那么,自動駕駛之前都靠什么進行導航的(谷歌表示不服)?
而一個疑問,又觸發了接下來的一連串疑問:
這兩顆衛星跟已經建設完備的北斗導航衛星系統是什么關系?兩顆衛星,就能滿足自動駕駛的導航定位?如果要發射很多顆,那要燒一家民營企業多少錢?
接下來,就讓我們把這兩顆衛星的本質,看得更清楚些。畢竟,“中國版馬斯克”不是這么好當的。
導航增強不是導航衛星
其實吉利要發射導航類衛星的消息一出,很多關心汽車導航技術的人都會有這樣一個迷惑——中國不是已經建立了北斗導航衛星系統了嗎?該系統與美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟的伽利略一塊,并稱為全球四大衛星導航核心供應商。
而且北斗系統在軌的54顆衛星,是從1994年開始,經過3次系統工程建設,歷時25年發射完成的,目前還差最后一顆就將完成全球組網。
此外,從建設成本角度來看,雖然北斗導航系統到底耗資多少沒有官方信息可以佐證,但是歐盟的伽利略系統,從一開始的90億美元預算,飆升到后來的200億歐元,直到現在還處于初步測試階段。
所以,吉利發射的兩顆衛星,名為“導航增強衛星”,而非“導航衛星”。用一位航空航天行業人士的玩笑話來說,假如吉利真發射導航衛星,那才是腦子被燒壞了。
那么,導航增強衛星究竟是什么?
簡單理解,這種衛星類似于一個“信號增強器”。就是對各種導航衛星的信號進行再放大,最后讓地面設備接收到一個增強信號。
所以,吉利所構想的,是一個“放大和處理導航信號與數據,再把處理完的導航服務賣給車廠或其他導航設備廠商”的中間運營商生意。
這個模式,與中國導航領域另一家知名企業——千尋位置做的事情有點像。
“千尋是在地面建差分站,接收導航衛星信號再進行數字差分處理,實現更高的導航精度。” 商業航天公司天儀研究院CEO楊峰告訴虎嗅,導航增強衛星,其實可以理解為把“地面導航增強基站”搬到了天上。
根據千尋位置的官方信息顯示,這家在地上做導航增強的公司,正在通過兩種手段解決覆蓋性問題:一是通過天上的衛星在沒有互聯網的地方進行服務;二是在全國建設了2400多座北斗地基增強站,覆蓋了全國除了無人區之外的全部地區。
而一位內部人士也默認了千尋與這種低軌導航增強衛星存在競爭關系:
“千尋的技術方案是‘地基增強站+星基,衛星的作用是播發我們高精度定位服務。這種技術方案已經與國內大部分車廠完成定點;而低軌導航增強,顯然是另一種對標方案。”
更有意思的是,低軌導航增強衛星未來的服務對象之一——自動駕駛與高精地圖公司也對“用導航增強衛星來實現汽車高精度定位”這個做法表示不解。
“如果它只是可以提高GPS等導航系統的精度,那么對自動駕駛汽車的作用其實是比較有限的。因為GPS只是眾多自動駕駛汽車定位方案中的一種。”
自動駕駛硬件集成方案供應商惠爾智能CEO常宇飛認為,外界夸大了外部基礎設施力量對自動駕駛汽車的實際應用價值,
“像在隧道里,是根本沒有GPS信號的,要靠高精地圖與激光雷達以及攝像頭來判斷所在的位置。許多自動駕駛公司,像谷歌和通用的Cruise精度早就可以達到厘米級。”
而服務于車廠的硅谷激光雷達創業公司Deepmap更是覺得“0.5厘米”(上面有提到)的精度有點匪夷所思:“不知道為什么要強調1厘米內,如果你開車,就知道1厘米的停靠其實可以忽略不記。
他們強調,目前GPS等衛星導航系統的精度都不高,10米級開外。對于衛星導航增強到底能做到什么程度,還沒有任何實際的驗證結果。
“目前大部分自動駕駛公司與高精地圖公司,都可以依靠激光雷達+GNNS+慣導+攝像頭的相關方案實現厘米級的定位,穩定性也不錯。”
不過,也有不具名人士認同吉利發射導航增強衛星在國家戰略層面的價值。
因為就目前全球四大衛星導航系統的部署情況和應用進程來看,大部分地區還是在使用免費向全球開放的美國GPS系統。從國家安全角度考量,我們需要研發自己的衛星導航與導航增強系統。
另外,其實目前在國內很多車流量密集的區域,GPS導航定位并不總能發揮穩定,因此做相應的導航增強是有必要的。
“發射導航增強衛星,開發汽車聯網+導航芯片,從理論上看,閉環的思路是沒錯的。”
因此,加上導航增強衛星,目前基本有了三條可以通向“讓汽車具備高精度導航定位能力”的羅馬之路:
寄希望于激光雷達等硬件的成本降低,制作高精地圖,在單車上實現高精度定位。
建立導航增強等地面基站,利用已有衛星導航系統提供高精度導航定位服務。
建立導航增強衛星,與車載聯網芯片、計算平臺研發同步進行,完成閉環生態。
“導航增強衛星與地面增強基站不一定就是競爭關系,可能在某些地區用衛星增強更好,有些地區地面基站可以覆蓋。也沒有說兩者不能進行融合處理,只是一切都是未知數。” 楊峰表示。
低軌衛星的成本,是天文數字?
部署導航增強衛星,未必不可以作為新一層實現自動駕駛高精度定位的安全冗余保障。但如果只是為了輔助,成本代價似乎有些大。
因為這里的導航增強衛星,有一個前綴,叫“低軌”。
如果你稍微了解馬斯克的星鏈計劃,就知道他曾放出“要在2027年之前,投資100億美元部署1.2萬顆低軌通信衛星,為全球千萬客戶提供高速互聯網服務”的豪言。而且目前,已經成功發射了422顆。
這是第一批starlink計劃的衛星剛被送上天的樣子
為什么要這么多?在很大程度上,就是與“低軌”相關。
如同字面意思,“低軌”其實就是距離地球比較近。按照定義,這類衛星的飛行高度小于1000公里。那么距離近,飛的低,數據傳輸延遲自然就低,路徑損耗就小,信號就更強。
但反過來,從物理學角度來看,既然距離近,那么一顆低軌衛星的“輻射面”就小。
同理,距離越遠,一顆衛星就能覆蓋地球越大的面積,這就是為何北斗導航衛星都位于2萬~3.6萬公里的中軌與遠軌上,因為要用盡量少的衛星來形成全球組網。
low earth orbit為近地軌道,也就是低軌;GOES意為“地球靜止軌道”,屬于高軌。低軌道:衛星飛行高度小于1000公里;中高軌道:衛星飛行高度在1000公里到20000公里之間;高軌道:衛星飛行高度大于20000公里。
“所以當前大部分的通信衛星與導航衛星,都部署在中高軌。像印尼這種島國國家,架設地面通信網絡比較費勁,但用一顆同步軌道衛星就可以持續覆蓋一個地方,所以應用效率更高。
而遙感衛星,為了‘拍照不糊’,最好是部署在低軌。”楊峰形象地解釋了當前三大用途人造衛星所在位置不同的主要原因。
因此,要用低軌衛星來實現高速聯網,就一定需要成百上千顆衛星來實現地面全覆蓋。
當然,馬斯克這種用來聯網的通信衛星與導航增強衛星是兩個概念(兩種是用途完全不同的衛星,所以本質上,吉利這兩顆星與“衛星互聯網”其實沒有直接關系)。不過用于導航增強,低軌衛星也需要發射很多才能發揮作用。
不然,要么這顆只能服務于某一個限定區域,要么只能在一天里固定的時間段內進行信號增強。
我們尚且不知需要多少低軌導航增強衛星才能覆蓋全國或全球,但兩顆肯定是遠遠不夠的。
一位行業人士并不是很看好民營公司部署這類衛星:“理論上,一顆導航增強衛星的覆蓋范圍會比地面導航增強基站大非常多,但也需要部署至少幾十顆。這兩顆顯然是實驗星,距離真正應用還有很長的路。”
同時,他提出了成本的疑問——
“需要的資金不僅僅是cover衛星研發和制造的成本,還有按衛星公斤數來算的發射成本,以及后續維護和地面導航增強終端的配套成本……發射一次就可能上千萬元,這對于一家造車的民營公司來說,完成整個計劃是天文數字。”
此外,即便能夠實現偏遠地區的導航應用,但那里的車到底會有多少,使用的人到底有多少,什么時候能把成本抵消掉?此外,理論上低軌導航增強衛星的“高精度”定位能力,效果上目前也無從考量。
這顯然是一個漫長的、需借各方之力,集體完成的新賭局。也因此有人認為,工業用途及國防用途也許會更具價值。
“不如先把車賣好了,再談衛星導航的事情。當然,因為時間跨度過長,怎么說都無所謂。” 一位不具名人士吐槽這種有點噱頭的行為——不如先把本職工作做好,瘋狂只屬于馬斯克。
“就怕這個小眾且技術高端的市場被外界炒作誤讀為‘風口’,人人都摻上一腳。但系統工程,恰恰是一個萬萬不能談價值觀與夢想的東西。”【責任編輯/古飛燕】
來源:虎嗅
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小何
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