王小磊：“公交+”将是可持续发展的重要途径

王小磊：工程师，土木工程学会城市公共交通分会智库，曾经任重庆市公共交通控股（集团）有限公司电车公司总工程师、BRT公司书记兼副总经理、公交维修公司总经理、恒通客车顾问、吉尔吉斯斯坦共和国史德洲（Шыдыр Жол Кей Джи）有限责任公司总机械师等。王小磊先生是实现公交笔碳的参与者。

“北斗+5G”在公交的应用前景

王小磊

前言

2024年7月12日工业和信息化部办公厅发布了《关于开展工业和信息化领域北斗规模应用试点城市遴选的通知》（以下简称：《通知》）指出，此项工作“对于推进新型工业化、培育新质生产力，推动传统产业转型升级，促进我国经济社会发展具有重要意义。”。鉴于《通知》为公交行业带来的机遇，以及北斗卫星导航和5G通信对智能公交系统升级、提速的重要性，作者在学习的基础上，就“北斗+5G”对公交智能化的应用前景为题作如下讨论。

1. “北斗+5G”=天地融合

1.1 北斗简介

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的重要时空基础设施。北斗系统具有以下特点：

i.抗遮挡能力强

北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能优势更为明显。

ii.服务精度高

北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。

iii.多种服务能力

北斗系统创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。

1.2 5G的新通信功能

5G技术的商用已接近5年，其间一直在不断完善。特别是2022年6月9日在匈牙利布达佩斯，通信标准组织（3GPP）第96次全会宣布，备受瞩目的3GPP 5G Release 17（即：R17）标准被正式冻结，标志着5G通信将进入一个新的高度。早在发展初期，5G就已经从单纯的上下行速度提升，转变为发展的策略，几年之后R17的加持，标志着5G的阶段演进已经全部完成，5G技术将迈入崭新的第二阶段—5.5G时代。在接下来的几年，5G的三大革命性功能（eMBB超级移动宽带、uRLLC超可靠低时延和eMMTC超密度海量）将能够真正实现。5G不再局限于提升网络速率，设备将更、终端之间的直接通信会更容易，卫星通信能力也会提升。在R17的加持下，5G的新通信功能将会对公交智能化系统的功能进行升级换代：

i. 定位

利用5G高速度和大容量的特点，可以稳定传输卫星地基增强时空位置修正信号，使得卫星的时空精度更高。再加上移动通信网络的强覆盖能力，高精度定位服务可以覆盖到人类和机械所涉及的所有空间。通过5G网络的通信信号替代卫星信号进行定位导航，可以将定位服务从室外扩展到室内，两者的信号覆盖互为补充，大大提高了定位的能力和精度。

ii.直连通信

在R17之前的R16阶段，通过扩展的传感器的协作通信，已经可以实现V2V的数据交换，即车-车之间的直连通信功能。直连通信的意思是，终端之间没有通过基站进行的通信。直连通讯和对讲机有相似之处，但更加。对讲机需要按一下才能讲，但在直连通信下，双方可以同时交流。把两个通信终端调到一个频道上就可以通信；而且直连通信更灵活，既可以通过基站来建立连接，也可以由两个支持直连通信的终端互相找到对方然后进行连接，直连通信将催生城市公交行业数字化的一系列变革性应用。

iii.无源物联网

无源物联网（Passive IoT）指的是一类传感器或标签，它们无需电源或电池支撑就能够正常工作，并通过外部激励来实现数据采集和传输。这些标记可以吸收来自基站或读写器发出的如超高频、高频或低频RFID信号，并使用此信号进行简单的处理以响应请求或发送回信息，通常用于无线识别、物联网等领域。相对于传统的物联网设备，无源物联网更加容易在狭小空间中存储数据和耐久性有保障。5.5G无源物联技术是在蜂窝通信基站上内生出物联能力，具有低成本、免维护、广适用、绿色低碳等优势。

1.3 “天地融合”

既然天上的北斗卫星网络和地面的5G移动通信网络都具有了较好的业务服务质量，理论上已存在双网融合使用的可行性。5G和北斗具有融网络、融科技、融技术、融终端、融应用的天然优势。同时，北斗可以构建高精度、高可靠、高安全的新一代信息时空技术体系，物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等技术都离不开北斗，也离不开5G。两者在融合的同时，也将相互赋能。5G是智能化时代的基础设施，其“极高速率、极大容量、极低时延”的特征，可为满足未来数字孪生、智能制造、自动驾驶等应用需求提供基础支撑。 

2. “北斗+5G”在公交的应用前景

北斗系统本身是重要的时空基础设施，提供高精度的位置和时间信息，“北斗+5G”具有融网络、融科技、融技术、融终端、融应用的天然优势。基于采集运营公交车的数据的智能公交平台，其数据本身就来自“卫星+通信”系统，当智能公交平台与 “北斗+5G”融合，形成“北斗+5G+公交” 系统，不但会提升数据的传输速率和可靠度，还会使公共交通的数据采集与运营监控路径更简捷、系统更。

2.1 “北斗+5G+公交”i.安全管理

在某些没有卫星信号的区域，但是却有通信信号。利用‘天地融合’的思路，能够解决此类场景下卫星信号缺失的问题，同样可以实现高精度定位（已经有城市实现了长距离地下通道的导航）。对无卫星信号区域行驶公交车的运营管理而言，可以轻松的实现行驶在该区域公交车数据的连续性，进而提高在隧道、立交桥、停车场等安全管理的区域的管理效率，降低事故发生频率。

ii.运营秩序监控

直连通信适合距离比较近的应用场景，因为它传输的范围有限，基本是几百米之内的比较小范围，具体工作范围和是否是视距传输（Line of Sight）以及具体传播环境有关，其特点是：衰减小、速率高。根据城市中两相邻公交车站距离基本在500~800米之间的特点，利用直连通信的功能，来解决道路拥堵状态下解决公交车“成串”的列车化问题，要比以往的方法更便捷、效率更高。

iii.维修材料管理

由于一枚超高频RFID标签的零售价在几元左右，大批量采购仅需几毛钱，成本可以说非常低廉，通过5.5G无源物联网的覆盖可以识别区域内的超高频RFID标签，而且RFID标签可以以不带电源、电池，通过网络去识别终端位置，具备低成本、零功耗、易部署的优势。可以通过搭载无源物联网技术实现对维修材料的“进、销、存”管理，以及对物资（如：轮胎、动力电池等）的寿命周期管理。

2.2 “北斗+5G+公交+X”

在“北斗+5G+公交”的基础上，以城市出行生态圈为背景，在分析出行需求、出行规律、客观条件和各种交通制式的优缺点的前提下，发挥公交企业具有丰富在出行服务经验的专长，以提供安全、、便捷的服务为目标，通过构建“北斗+5G+公交+X” 的智能公交服务体系，将公交运营与城市交通出行生态圈内的其它交通方式进行数字融合，以“北斗+5G+公交+X”的方式组建新型城市一体化的智慧公共交通系统。用数字化的融合创新，来扩大公交服务的覆盖范围，将可能成为扭转公交客运量下滑局面的重要举措。

3. 结语

《通知》强调“在各行各业培育形成一批“北斗+”融合创新应用。引导企业开展北斗与5G、高分遥感、惯性导航、高精度视觉、短距互联、超宽带（UWB）定位、大数据、云计算等新技术融合”。本文所述只是‌管中窥豹，意图借此抛砖引玉开拓思路，以此为契机来促进公交行业的数字化转型和智能化升级。随着5G通信和北斗卫星导航系统的不断发展和完善，“北斗+5G”的技术趋于成熟，公交企业应借此作为推进数字化转型的良机，挖掘“北斗+5G+公交”的应用新场景，使“北斗+‌5G”的技术将在城市公共交通更多领域得到应用，为公交的可持续发展注入新的动力。

本文转自公共交通资讯

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