80后科学家给北斗装上“加速器”！厘米级定位进入读秒时代

极目新闻记者王俐燃

通讯员湖小青

“当手机导航能分清你在第几个车道时，请记住这群与星辰赛跑的人。”近日，荣获中国青年五四奖章的武汉大学测绘学院副院长李星星引发关注。这位80后科学家带领团队攻克北斗导航核心技术，让卫星定位从“半小时等待”迈入“几秒锁定”，更用8年时间打造出全球共享的科研“工具箱”。

李星星

“太空巡逻队”实现厘米级定轨精度

“高轨卫星就像高空瞭望塔，所处位置较高，看得远而广，但传输信号的过程中会有较大的损耗，且几何变化慢。”

“低轨卫星则是灵活的快艇，飞行速度快，能捕捉更精准的信号，且信号衰减小。”

李星星介绍，由于低轨卫星的轨道低，且相对于地面的运动速度更快，所以想要定位到更广的范围则需要更多的卫星数量来组成星座，以此保证连续的覆盖服务。

传统的卫星定位需在全球建监测站，而我国无法在海外布点。

于是，李星星带领团队研发出“高/中/低轨卫星联合定轨统一数学模型”，通过融合不同轨道卫星的观测数据，同时利用低轨卫星的快速全球覆盖特性，让卫星群每天多次扫描地球，再配合国内少量监测基站，相当于用“太空巡逻队”替代海外站点，即可实现导航卫星厘米级定轨精度。

什么是厘米级定轨精度？

是自动驾驶规避障碍物时，几乎无磕碰的后视镜；是自动驾驶农机做农活时，灌溉的每一个角落；是遇到地质灾害预警时，地形建模放大能实时更新的风险隐患点。

破解难题，极寒环境数秒也能定准位置

此外，北斗定位的速度和精度该如何结合，也是李星星研究的重要方面。

“过去高精度定位像等热水器加热，要么等待15到30分钟（PPP技术），要么必须安装‘热水器分机’（RTK技术）。”

他介绍，以前，地面要实现普通标准的卫星导航，自带的服务只能够实现米级定位精度，所以一般会用两种方法进行高精度定位。

PPP方法虽然定位精度高，但所用时间长，而RTK技术达到厘米级定位只需要几秒，但是旁边必须得有一个基站。

基于此，李星星研究出了一种两全其美的方式，他创建出了区域参考网增强的PPP-RTK快速精密定位模型，将厘米级精度定位的初始化时间从数十分钟缩短至数秒。

如今，北斗用户即使是在寒风凛冽、风沙四起的恶劣的环境下，不用基站也能短短几秒钟精准定位。

而在灾害救援中，该模型还可以快速生成区域大气延迟产品，支持应急车辆的精准调度。

坚持8年，建立平台为科研人“减负”

提起职业生涯中最难忘的事，李星星毫不犹豫地讲述了他与团队的这场“八年之约”。

有一天，一名学生来到他的办公室，表示如今有很多软件太老旧，希望能开发一个既能体现现代计算机技术发展，又能结合各类导航技术的综合科研平台。

“说实话我有一些犹豫，因为这需要协同大量的资源、人力和时间。”

然而，在如今“快出论文”的科研氛围下，李星星带领团队，历时8年，投入包括博士后、博士、硕士在内近100人开发了这个开源平台——GREAT (GNSS+ REsearch, Application and Teaching)卫星大地测量与多源融合导航科研软件平台。

这项源于学生建议的科研平台，就像导航领域的“安卓系统”，让全球该领域的研究者能像搭积木般开展实验。

本科生可以通过平台强化实践能力，能尝试做更多的实验，科研人员则可依托该工具开展高层次创新。

“我们希望全球相关领域的研究者和学生都能基于GREAT平台进行科技创新。”李星星表示，建立该平台也是为了大家能通过使用，减少重复性底层开发工作，将更多的精力投入到创新类研究中去。

提到团队作战，大家都知道的是“北斗导师”的超长待机模式。

“师母的电话是我们实验室的‘吃饭铃’。”学生们笑谈导师李星星的作息：早晨七点的晨雾见过他，凌晨三点的星光也见过他。

在指导学生的报告中，他连标点符号都逐一校正。“1毫米的误差会放大成1公里偏差，北斗的精度容不得浪漫主义。”

据了解，李星星培养的学生在科研领域取得了不少成果，多名学生相继入选国家级青年人才计划、“博新计划”和“中国科协青年人才托举工程”，获得国家自然科学基金资助等，已成为各自领域的科研骨干。

“北斗不仅是中国的北斗，也是世界的北斗。”李星星表示，获得中国青年五四奖章让他更觉使命重大，他想送给广大青年一句话：希望大家都能在选定的道路上不要徘徊，勇往直前。

极目新闻记者注意到，李星星的办公室里，摆满了与北斗相关的资料和图示，有的书籍的边角已被磨得圆润。

或许，下次用手机查快递位置时，总会有更多人想起，有群中国科学家正在宇宙中编织“星光尺”。

（来源：极目新闻）

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