中科院美女教授徐穎:非快速運動時 北斗民用達毫米級精度
【她是誰】
徐穎：博士，從事北斗相關研究工作十余年，是中科院光電研究院的研究員和博士生導師。
【精彩言論】
1、科研除了能夠求真和求成功之外，如果能夠證明哪個東西是錯的也是一種價值。就是說做了一個正確的事情，和排除了一些錯誤的事情，我們應該要盡量把它放在同樣的位置上來講。
2、只要在一個事情上花的時間多了，在另一件事情上一定花的時間就是少的，所以是沒有辦法均衡的。那只能保證什么呢？那就保證干的每一件事情都是有意義的，花出去的時間不是白費的，這樣就行了?？茖W普及這個事情也很重要，所以一定會花一些時間。
3、現(xiàn)在的小孩可能長大了想要當明星，或者當偶像，這也未必是出于一種愛好，純粹就是想站在一個被人崇拜的位置。從這種角度來講，這也是科學價值取向的一種流失。
4、室內(nèi)定位會是導航的下一個趨勢，不過室內(nèi)現(xiàn)在還沒有一個百分之百的，能夠適應各種環(huán)境的一個特別有效的一個解決方法，這也是我們現(xiàn)在研究的一個重點。
5、我們現(xiàn)在正在研究“無縫導航”，希望能夠做到室內(nèi)外的無縫銜接。目前主要難點在于降低成本、自適應環(huán)境等問題。我們已經(jīng)在手機上做了一套這樣的系統(tǒng)，但還處于技術驗證的階段，離大規(guī)模應用還有一段距離。
6、各個國家在衛(wèi)星導航系統(tǒng)并沒有PK，反而更多的是兼容和互操作上的工作，尤其在民用方面。在民用上，北斗衛(wèi)星精度可以達到毫米級。
【正文】
去年，一段由中科院拍攝的北斗導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)科普視頻在網(wǎng)上走紅，徐穎正是視頻中那位80后美女主講。從那以后她就變得很忙：除了要做科研，帶學生之外，還要擠出時間做科普講座。對于徐穎來說，早已經(jīng)沒有了休息日的概念，更別提購物逛街了。中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國衛(wèi)星導航委員會已認定的供應商。
即使如此，她仍然不想放棄科普這份額外的“工作”，讓孩子們對科學感興趣成了她的一個重要使命。對于科學家的待遇不如明星，孩子們長大想當明星，當偶像而不是夢想成為一個科學家這種現(xiàn)象，她認為是科學價值取向的流失?！艾F(xiàn)在做科普就是要避免三十年后都招不到學生這種情況。比如說現(xiàn)在的孩子長大了，就不想來干這個事情，就招不著學生，這是我們不愿意看到的現(xiàn)象?！毙旆f表示。
據(jù)了解，徐穎還是央視科學挑戰(zhàn)類節(jié)目《機智過人》的座上賓。她認為這樣一種生動有趣的視頻形式可以讓科學變得有趣，不再乏味無聊，從而激發(fā)大眾對科學的興趣。
其實，走上科研這條道路，對于徐穎來說也并不是一個“主動追求”的過程，而是一個很自然的選擇。大學畢業(yè)后，徐穎想要繼續(xù)深造，考取了北京理工大學信號與信息處理專業(yè)的碩博連讀。在導師的指引下，開始接觸“北斗二代”一期工程；博士畢業(yè)后，很自然的進入中科院工作，從事北斗導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)研究；并在6年后，被聘為博士生導師，成為中科院的博士生導師。
對于外界質疑的北斗系統(tǒng)在精確度和可靠性上不如GPS系統(tǒng)，徐穎一定會不懈的給解釋清楚。
“定位準不準還要具體看條件。直接上來就說它這個準不準，只能是基于一個統(tǒng)計的結果。因為衛(wèi)星導航是這樣的，衛(wèi)星距離我們很遠，所以它到地面的時候本身信號就是很弱的，它是淹沒在噪聲里面的。我們要通過相干累加的這種方式，把它的信噪比補償回來，然后才能夠對它進行相關，才能夠對它進行信號檢測和估計的。所以它其實很容易受干擾和遮擋，這都是很正常的。比如你在室內(nèi)，你就會收不到衛(wèi)星信號?！毙旆f解釋道，“這是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的天然脆弱性。但是這對于所有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)來講它是一樣的。GPS、北斗、格洛納斯和伽利略都是一樣的。因為大的原理上就是這樣的，你就不能說在室內(nèi)都收不到北斗信號，北斗好差，這樣說是不好的?！?br />
她還舉了一個比較形象的例子：這樣子就等于好像說，有個廚師給你上了一盤回鍋肉，你說吃不出魚香肉絲的味，然后說這個菜做的好差。是不能從這個角度來評價的。
談到室內(nèi)定位，徐穎表示這將是導航發(fā)展的下一個趨勢。而這也正是徐穎帶領團隊正在研究的項目：無縫導航，就是希望能夠做室內(nèi)外的無縫。
目前這一研究有兩大難題需要解決：一是如何做到低成本?！耙總€人都去買一個很貴的終端，室內(nèi)才能定位，可能也不合適。”徐穎表示。另外一個是如何適應各種復雜環(huán)境，實現(xiàn)自適應的問題。
據(jù)徐穎透露，團隊已經(jīng)在手機上做了一套系統(tǒng)，但目前尚處于技術驗證階段離大規(guī)模應用還有一段距離。
以下為網(wǎng)易科技對徐穎的采訪部分內(nèi)容：
網(wǎng)易科技：我們知道您參加過央視科學挑戰(zhàn)類節(jié)目《機智過人》，對您來說最大吸引力是什么？在對科學傳播方面有什么樣的創(chuàng)新？
徐穎：我覺得最大的吸引力主要是在乎據(jù)說是匯聚了我國人工智能各種頂尖技術。因為人工智能這兩年特別火，雖然我本身不做人工智能，但是我對人工智能還是挺有興趣的。
另外，我感覺科學傳播近幾年，國家其實還挺重視的。但大家都覺得科學傳播最大的痛點在哪？就是要找到一個特別好的形式，因為畢竟科學相對輿論來講，是相對比較無聊的。要提升大眾對科學的興趣，它一定要找到一個非常好的形式，激發(fā)起大眾對科學的一些認識。
網(wǎng)易科技：我們也查看了很多關于您的報道，在（中科院）“北斗導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)科普視頻”之后，您被邀請各處去普及科學知識講座。大家都還蠻關心，您是怎么平衡自己科研項目與講座之間的關系？時間處理上是怎樣的？
徐穎：時間總是有限的，你做一個事情花的時間多了，在另一個事情上花的時間總是會少的。就像每年我們新員工會有一個培訓，我有時候會給他們講一講成長之路什么的，在這個里頭他們總問，因為我們這兒女孩其實不少，大概有一半一半的比例，女孩問得最多的一個話題就是，要怎么去平衡工作和生活，就跟這個其實是類似的，也就是說怎么去均衡你的時間。
我當時還是覺得，這個東西其實是沒有辦法均衡的，就是說只要在一個事情上花的時間多了，在另一件事情上一定花的時間就是少的，所以是沒有辦法均衡的。那只能保證什么呢？那就保證說你覺得你干的每一件事情都是有意義的，你花出去的時間不是白費的，就這樣就行了。所以其實是沒有辦法均衡的。
回到咱們剛開始這個話題上來，它確實會花掉你的一些時間，但是科學普及這個事情也很重要，一定會花一些時間。
網(wǎng)易科技：但很多科學家都會說搞科研需要靜下心來，要花大量時間做科學研究。
徐穎：其實我覺得這種觀點應該在改變當中。因為現(xiàn)在雖然說有很多科學家可能不做科普，不做科學家的科普，就能保證你把百分之百的時間都花在了科研上了嗎？也不見得。
他依然有很多其他的社會活動，也會有很多其他的社會活動，也會有很多看起來和科研關系不大的東西。比如說要做很多財務的工作，年底了經(jīng)費要審查，要去申報項目，在這個過程中也有很多協(xié)調(diào)的東西?？赡芎退^的傳統(tǒng)意義上的沉下心來做科研這個東西，不見得都是完全一致的。
所以我覺得這個東西是非常正常的，你看現(xiàn)在就是比如你說像施一公、潘建偉，他們其實也有非常非常多的社會活動，但是這其實也并不影響他們在科學上的成就。
網(wǎng)易科技：北斗衛(wèi)星的定位效果分析是導航系統(tǒng)性能評估的重要內(nèi)容。但影響其精準定位的因素很多，如何能實現(xiàn)更精準的定位？
徐穎：因為定位準不準要看條件。直接上來就說它這個準不準，只能是基于一個統(tǒng)計的結果。因為衛(wèi)星導航是這樣的，衛(wèi)星距離我們很遠，所以它到地面的時候本身信號就是很弱的，它是淹沒在噪聲里面的。
我們要通過相干累加的這種方式，把它的信噪比補償回來，然后才能夠對它進行相關，才能夠對它進行信號檢測和估計的。所以它其實很容易受干擾和遮擋，這都是很正常的。比如你在室內(nèi)，你就會收不到衛(wèi)星信號。
這是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的天然脆弱性。但是這對于所有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)來講它是一樣的。GPS、北斗、格洛納斯和伽利略都是一樣的。因為大的原理上就是這樣的，你就不能說在室內(nèi)都收不到北斗信號，北斗好差，這樣說是不好的。
這樣子就等于好像說，有個廚師給你上了一盤回鍋肉，你說都吃不出魚香肉絲的味，我覺得這個菜做的好差。不能從這個角度來評價。
網(wǎng)易科技：是否有一種新的演進技術可以彌補這一劣勢？
徐穎：室內(nèi)定位大家現(xiàn)在也在做，也會是導航的下一個趨勢。室內(nèi)定位現(xiàn)在有一點像衛(wèi)星導航出來之前的室外定位那樣的場面。因為在衛(wèi)星導航出來之前，室外定位其實也有很多各種各樣的不同的定位技術。但是衛(wèi)星導航出來之后，它基本上解決了室外大概90%以上的定位問題，所以它有它自己的優(yōu)勢，就用得很廣。
室內(nèi)現(xiàn)在有很多各種不同的技術，比如說藍牙、Wi-Fi，UWB，移動通訊網(wǎng)絡、慣性導航，還有視覺，還有PDR等等很多很多的技術，還包括Zigbee，就是這一類的。但是它可能每一種技術都有它自己的局限性，和它的，比如說要優(yōu)先布設節(jié)點，或者在人特別多的時候它的定位精度就差了?；蛘邞T導就是說你隔斷時間要校它一次，要不然它就會漂啊，類似這種。
所以室內(nèi)現(xiàn)在還沒有一個百分之百的，能夠適應各種環(huán)境的一個特別有效的一個解決方法，這也是我們現(xiàn)在研究的一個重點。
網(wǎng)易科技：所以您現(xiàn)在目前研究的方向是關于室內(nèi)的精準定位的？
徐穎：對，我們叫做無縫導航，就是希望能夠做室內(nèi)外的無縫。
網(wǎng)易科技：這個項目研究的難點或者問題在哪兒，或者目前進行到了一個什么樣的程度？
徐穎：現(xiàn)在主要的難點和問題是在于說，一個是說怎么能夠做到一個低成本。比如說要每個人都去買一個很貴的終端，室內(nèi)才能定位，可能也不合適。就手機上的傳感器，怎么能夠把它集成起來，這個是一個難點。因為手機上的傳感器它有一些可能精度相對來講是比較低的，和做科學實驗的精度沒法兒比，因為它畢竟成本在這。
還有的問題就是說，怎么能夠讓它適應各種環(huán)境。它有可能在這個地方，比如說給我一個條件，就在這個樓里頭，把它做到很好，經(jīng)過一段長時間的調(diào)試或者什么，是有可能的。但是再把它拿到另外一個樓里頭，它不見得就很好用，就是這種。怎么能夠針對這個環(huán)境能夠具有一個自適應性，這個是比較難的地方。
目前我們是在手機上做了一套這樣的系統(tǒng)，就是用手機里的傳感器來做這樣的工作，在室內(nèi)。
現(xiàn)在是處于一個技術驗證的階段，可能離大規(guī)模應用還有一段距離。
網(wǎng)易科技：各個國家在比拼精準定位的關鍵要素是什么？
徐穎：你說PK有沒有，也有，但是更多的是兼容和互操作。因為其實每一個國家建衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)首先都是要保證我們國家自己在軍用上的安全性和可靠性，這是最重要的。在這種時候你當然必須得有，這是重要的點。在民用上其實更多的，現(xiàn)在很多做的是兼容和互操作。比如每年都會有這種兼容和互操作的大會，要去彼此之間討論，我們的信號之間應該是兼容的。
這樣的話能夠帶來什么好處？就是說以后我的手機，可能既能接收GPS，也能接收北斗，還能接收格洛納斯，還能接收伽利略。這樣的話能夠讓導航定位的精度或者可靠性更高。比如現(xiàn)在會有站到一個樓下的時候，因為這個樓可能很高，擋了我半邊的衛(wèi)星，可能來自于樓這半邊的衛(wèi)星都收不著，定位精度可能就會很差，但是如果說天上的衛(wèi)星，就是你說GPS24顆星，北斗35顆星，衛(wèi)星數(shù)更多了，那我現(xiàn)在能收到更多的星，在這種情況下，衛(wèi)星數(shù)足夠的多，也能夠導航定位。
網(wǎng)易科技：那影響精準性的因素到底有哪些？
徐穎：這個就是取自于有幾個因素，一個是你的星座的構型和布局。因為衛(wèi)星導航最后定位的精度是UERE再乘上DOP值，一個UERE就是一個測距精度，乘上的DOP值就是衛(wèi)星的分布。所以和衛(wèi)星分布式密切相關的。
UERE就是測量，測量這個東西和什么相關？和好幾個東西相關。一個就是說衛(wèi)星發(fā)射信號，本身來講它這個信號的精準度是什么樣的。因為信號上面是攜帶時間信息的，時間準不準，就是星載原子鐘（音）這種東西準不準，然后信號格式是什么樣的，不同的信號格式所得到的測量的克拉美羅下界（音）可能都是不一樣的，比如說它有各種調(diào)制方式，BPSK調(diào)制，BOC調(diào)制，可能都是不一樣的。
再往下就是信號不是有一個頻率，頻率經(jīng)過時間的傳播之后，它在大氣當中的傳播特性都是不一樣的，所以和頻率什么的也都是密切相關的。所以總的來講，和這一切因素都是相關的。
還有包括一個很重要的一點就是說，除了這一顆衛(wèi)星之外，不是有好多顆衛(wèi)星嗎，這些衛(wèi)星之間的協(xié)調(diào)度是什么樣的，它也是密切相關的。
網(wǎng)易科技：北斗衛(wèi)星在民用方面，高精度可以達到怎樣的程度？
徐穎：民用的高精度它現(xiàn)在是已經(jīng)能達到毫米級這樣的精度。當然它有限制，不能夠是運動速度非常快的物體。因為有一個民用的應用場景叫做橋梁形變檢測，就是類似這種的。它就放一個接收器在那，然后用差分的方式修正它的誤差，然后做非常長時間的這種觀測。它長時間的這種觀測情況下，精度是能夠到毫米級的。
網(wǎng)易科技：“衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的應用只受想象力的限制”，目前我國在探索的北斗衛(wèi)星的應用范圍有哪些？還有哪些新的領域有待探索？
徐穎：衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)給我們提供一個最基本的一個時間和空間的信息，我們叫做時空基準。而時空基準是所有的一切信息網(wǎng)絡能夠互聯(lián)的一個基礎。所以就是說，它的應用非常非常廣泛，比如說像我們說過的電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)大家覺得可能跟衛(wèi)星導航一點關系都沒有，但是其實衛(wèi)星導航給電力系統(tǒng)做授時，就是給它一個時間同步，這樣的話能夠讓電力系統(tǒng)比如說在用電高峰的時候，能夠有一個比較合理的電力分配，就是類似這樣的，大家都會覺得電力跟衛(wèi)星導航?jīng)]有什么關系。
還有比如像金融系統(tǒng)，在授時的時候，如果金融結算的時候，時間差出去以毫秒的話，其實結算的金額好像就會差出去好幾千萬美元這重量級，所以它也是可以用北斗系統(tǒng)來給它做一個精準的時間同步。就是類似像這種，大家可能也是覺得沒什么關系。
網(wǎng)易科技：我們采訪一系列科學家除了希望能夠實現(xiàn)科普之外，也希望讓科學流行起來，讓科學成為一件時尚的事情。您怎么看待目前科學家與明星的這樣天壤之別的差別待遇？
徐穎：首先這個社會現(xiàn)象我們當然是很不希望看到的，我們小時候都覺得當科學家是一個很光榮的事情，所以才會寫，我的理想要當科學家?，F(xiàn)在的孩子們其實好像沒有這樣的想法，可能他們的理想就是，我長大了要當明星，或者我要當偶像。這都還不是出于愛好，因為他并不是說我要當演員，或者我要當歌唱家或者我要當什么，他純粹就是想站在一個被人崇拜的位置，所以我要當這個。所以從某種角度上來講，這是科學，或者這是科學價值取向的一種流失，確實是。
但是你說，把科學家打造成明星這種待遇，其實也很難。為什么呢？孩子們可能會喜歡明星不會喜歡科學家，明星長得好看是一方面，明星做的事情很娛樂，容易吸引人。但是，科學家需要人來了解他們背后的故事，科學家做的事情不是很娛樂，傳播的途徑有限，所以很難吸引孩子們。
網(wǎng)易科技：所以我們才要科普。
徐穎：當然做科普是非常非常重要的，我們也是說，現(xiàn)在做科普就是避免三十年后我都招不著學生這種情況。三十年后，比如說現(xiàn)在的孩子長大了，他就不想來干這個事情，就招不著學生，這種讓人很不想看到的現(xiàn)象發(fā)生。
網(wǎng)易科技：科學研究是一個枯燥無聊的過程，也有可能花費了很長時間并沒有得到自己想要證實的結果，當遇到這樣的問題時您怎么排解？
徐穎：其實我們在說這種價值取向的時候，就是科學價值取向，除了能夠求真和求成功之外，如果說能夠證明哪個東西是錯的，其實這也應該，也是一種價值。至少以后就不會再有人去研究這個東西，走這個彎路了。就是說做了一個正確的事情，和排除了一些錯誤的事情，我們應該要盡量把它放在同樣的位置上來講。
有些項目可能研究的團隊很多，并不是某個團隊研究出來以后，你做的所有努力和東西就沒有價值。了。因為在這當中還有很多細分的點，比如說像今年得諾貝爾獎引力波還有什么的，是吧，它也不是一個人在做，它有很多人在做。也不是說他做出來之后，再做引力波的人都沒有價值了，他在這個基礎上，肯定還會有一些自己獨特的點。只是說可能不被大眾熟知，但是在他的行業(yè)當中一定還是，只要你做出來的東西，一定還是有認可度的。
- 大疆無人機測繪原理 (2019-12-09)
- 用了這么久的GPS系統(tǒng) 你真的知道它是怎么運行的嗎？ (2019-12-09)
- 三維建模助力廈門空中自行車道建設 (2018-09-02)
- CAD快捷鍵命令大全 (2017-12-01)
- iFly U0專業(yè)智能航測無人機 (2019-12-09)
