北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展

文∣冉承其 中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室

一、系統(tǒng)建設(shè)

從2017年11月5日至2018年11月19日，1年時間，完成北斗三號系統(tǒng)10箭19星超高密度發(fā)射，創(chuàng)造了世界航天史奇跡。2018年12月27日，北斗系統(tǒng)正式提供全球服務(wù)，提前兩年開啟北斗“全球時代”。

2019年4月發(fā)射了北斗三號系統(tǒng)首顆IGSO衛(wèi)星，5月17日又發(fā)射了北斗二號系統(tǒng)最后一顆備份衛(wèi)星GEO-8。目前北斗系統(tǒng)在軌衛(wèi)星共38顆，包括18顆北斗二號衛(wèi)星和20顆北斗三號衛(wèi)星，共同為全球用戶提供服務(wù)。

北斗系統(tǒng)B1I、B3I信號服務(wù)區(qū)域由亞太擴(kuò)展至全球，精度及可用性進(jìn)一步提升。在PDOP≤6條件下，全球大部分區(qū)域可用性優(yōu)于99%。在全球區(qū)域?qū)崪y定位精度均值：水平約3.6m，高程約6.6m；測速精度約0.05m/s；授時精度約9.8ns。

其中，在北斗二號系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域內(nèi)，相比僅北斗二號系統(tǒng)單獨(dú)定位，精度提升約30%，可用性提升約5%。

北斗三號衛(wèi)星新信號B1C、B2a，采用自主創(chuàng)新的調(diào)制方式和信道編碼，相比老信號性能進(jìn)一步提升，并實(shí)現(xiàn)了與其他GNSS系統(tǒng)的兼容與互操作，用戶體驗(yàn)更加優(yōu)異。目前在全球已具備一定的服務(wù)能力，在PDOP≤6條件下，可用性優(yōu)于87%，實(shí)測定位精度均值：水平約2.4m，高程約4.3m；測速精度約0.06m/s；授時精度約19.9ns。

2019年還將再發(fā)射6～8顆北斗三號衛(wèi)星，2020年計劃發(fā)射2～4顆北斗三號衛(wèi)星，至2020年底全面完成北斗三號系統(tǒng)建設(shè)。

屆時將在進(jìn)一步提升全球?qū)Ш蕉ㄎ皇跁r性能和區(qū)域短報文通信服務(wù)能力的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)全球短報文通信、國際搜救，以及覆蓋中國和周邊地區(qū)的星基增強(qiáng)和精密單點(diǎn)定位服務(wù)能力。

-導(dǎo)航定位授時服務(wù)。持續(xù)為全球用戶提供更好的服務(wù)，空間信號精度將優(yōu)于0.5m，整體性能進(jìn)一步提升。

-區(qū)域短報文通信服務(wù)。服務(wù)中國及周邊地區(qū)，容量提升10倍，單次報文長度1000個漢字，用戶機(jī)發(fā)射功率降至3W。目前正在推動建設(shè)區(qū)域短報文服務(wù)平臺，促進(jìn)短報文與移動通信服務(wù)的有機(jī)融合，進(jìn)一步發(fā)揮北斗系統(tǒng)特色優(yōu)勢。

-全球短報文通信服務(wù)。系統(tǒng)通過14顆MEO衛(wèi)星，為全球用戶提供試用服務(wù)，單次通信能力40漢字。

-國際搜救服務(wù)。按照國際海事組織、國際搜索和救援衛(wèi)星系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)全球用戶。與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共同組成全球中軌搜救系統(tǒng)，同時提供返向鏈路，極大提升搜救效率和能力。

-星基增強(qiáng)服務(wù)。系統(tǒng)將按照國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)中國及周邊地區(qū)用戶，支持單頻及雙頻多星座兩種增強(qiáng)服務(wù)模式，滿足國際民航組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。目前正在開展星基增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)平臺建設(shè)。

-精密單點(diǎn)定位服務(wù)。系統(tǒng)利用3顆GEO衛(wèi)星發(fā)播精密單點(diǎn)定位信號，可為我國及周邊地區(qū)用戶提供動態(tài)分米級、靜態(tài)厘米級高精度服務(wù)。

此外，預(yù)計到2035年，中國還將建設(shè)更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時（PNT）體系，顯著提升時空信息服務(wù)能力，滿足未來國民經(jīng)濟(jì)和國家安全需求，并為全球用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

按照體系融合的發(fā)展思路，我國PNT體系將以北斗系統(tǒng)為核心，構(gòu)建與低軌增強(qiáng)系統(tǒng)強(qiáng)耦合，與5G、無線網(wǎng)、慣導(dǎo)緊耦合，并融入長波導(dǎo)航、水聲導(dǎo)航、脈沖星導(dǎo)航的綜合PNT系統(tǒng)架構(gòu)。

PNT體系將以提供標(biāo)準(zhǔn)化解決方案、滿足最大共性需求為設(shè)計核心，根據(jù)不同場景提供差異化解決方案，實(shí)現(xiàn)由深空到深海的立體服務(wù)覆蓋，具備由千米級定位精度到分米、厘米級定位精度的多樣化服務(wù)能力。

二、應(yīng)用推廣

目前已形成由北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品、應(yīng)用終端、應(yīng)用系統(tǒng)和運(yùn)營服務(wù)構(gòu)成的完整產(chǎn)業(yè)鏈。北斗在國家關(guān)鍵行業(yè)和重點(diǎn)領(lǐng)域標(biāo)配化使用，在大眾消費(fèi)領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，2018年國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已超過3000億元；預(yù)計至2020年，我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將超過4000億元，北斗將拉動超過3000億元規(guī)模的市場份額。

國產(chǎn)北斗芯片、模塊等關(guān)鍵技術(shù)全面突破，性能指標(biāo)與國際同類產(chǎn)品相當(dāng)。

支持北斗三號新信號的28nm工藝射頻基帶一體化SoC芯片，已在物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。最新的22nm工藝雙頻定位芯片已具備市場化應(yīng)用條件，全頻一體化高精度芯片正在研發(fā)，北斗芯片性能將再上一個臺階。

據(jù)統(tǒng)計，國產(chǎn)北斗導(dǎo)航型芯片模塊累計銷量已突破8000萬片，高精度板卡和天線銷量已占據(jù)國內(nèi)30%和90%的市場份額，并輸出到100余個國家和地區(qū)。

北斗系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、公共安全、農(nóng)林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預(yù)報、通信時統(tǒng)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域，融入國家核心基礎(chǔ)設(shè)施，已產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

交通運(yùn)輸方面，北斗系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于重點(diǎn)運(yùn)輸過程監(jiān)控、公路基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)控、港口高精度實(shí)時定位調(diào)度等領(lǐng)域。截至2019年4月，國內(nèi)超過620萬輛營運(yùn)車輛、3萬輛郵政和快遞車輛，36個城市的約8萬輛公交車、3200余座內(nèi)河導(dǎo)航設(shè)施、2900余座海上導(dǎo)航設(shè)施已應(yīng)用北斗系統(tǒng)，建成全球最大的營運(yùn)車輛動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，有效提升了管理效率和道路運(yùn)輸安全水平。

農(nóng)林漁業(yè)方面，基于北斗的農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管平臺，已實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程管理與精準(zhǔn)作業(yè)，服務(wù)農(nóng)機(jī)設(shè)備超過5萬臺，精細(xì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量提高5%，農(nóng)機(jī)油耗節(jié)約10%。定位與短報文通信功能更是發(fā)揮突出作用，全國7萬余艘漁船和執(zhí)法船安裝北斗終端，累計救助1萬余人。

減災(zāi)救災(zāi)方面，目前已建成部、省、市（縣）3級平臺，實(shí)現(xiàn)6級業(yè)務(wù)應(yīng)用，推廣北斗終端超過4.5萬臺。受災(zāi)地區(qū)利用北斗短報文功能，及時上報災(zāi)害位置、突發(fā)災(zāi)害信息及災(zāi)區(qū)救助信息等。各級民政部門通過北斗終端進(jìn)行救災(zāi)物資的查詢管理和監(jiān)控，大幅提升全國救災(zāi)物資管理與調(diào)運(yùn)水平。

在大眾應(yīng)用領(lǐng)域，基于北斗的導(dǎo)航服務(wù)已被電子商務(wù)、移動智能終端制造、位置服務(wù)等廠商采用，廣泛進(jìn)入中國大眾消費(fèi)、共享經(jīng)濟(jì)和民生領(lǐng)域，深刻改變著人們的生產(chǎn)生活方式。

國內(nèi)外主流芯片廠商均推出兼容北斗系統(tǒng)的通導(dǎo)一體化芯片。據(jù)統(tǒng)計，2019年第一季度，在中國市場申請進(jìn)網(wǎng)的手機(jī)有116款具有定位功能，其中支持北斗定位的有82款，北斗定位支持率達(dá)到70%。支持北斗系統(tǒng)的手表、手環(huán)等智能穿戴設(shè)備，以及學(xué)生卡、老年卡等特殊關(guān)愛產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，得到廣泛應(yīng)用。

此外，北斗系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用到印度尼西亞土地確權(quán)、科威特建筑施工、烏干達(dá)國土測試、緬甸精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、馬爾代夫海上打樁、泰國倉儲物流、巴基斯坦機(jī)場授時以及俄羅斯電力巡檢等多國不同領(lǐng)域。隨著北斗三號系統(tǒng)建設(shè)的日臻完善，北斗系統(tǒng)將在更廣地域，為更多民眾提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

三、國際合作

北斗系統(tǒng)始終堅持開放合作、資源共享，務(wù)實(shí)開展國際交流與合作，努力促進(jìn)全球衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)發(fā)展。

繼2012年圓滿舉辦ICG第七屆大會后，2018年11月又成功舉辦ICG第十三屆大會，國家主席習(xí)近平向大會致賀信，大會發(fā)布全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間服務(wù)域互操作手冊，形成共同發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航的西安倡議。

2018年11月，在中俄兩國總理見證下，簽署了《中華人民共和國政府和俄羅斯聯(lián)邦政府關(guān)于和平使用北斗和格洛納斯全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的合作協(xié)定》，為中俄衛(wèi)星導(dǎo)航合作提供了法律基礎(chǔ)和組織保障，對實(shí)現(xiàn)兩系統(tǒng)優(yōu)勢互補(bǔ)、融合發(fā)展，具有里程碑意義，標(biāo)志著北斗與格洛納斯系統(tǒng)合作邁入新階段。

2019年4月，中阿在突尼斯聯(lián)合舉辦第二屆中阿北斗合作論壇，北斗落地阿拉伯取得又一重要成果。

此外，積極參加聯(lián)合國外空會議50周年活動，向聯(lián)合國外空司贈送了北斗三號衛(wèi)星模型，在聯(lián)合國大樓展區(qū)永久展示。

廣泛參與國際交流，持續(xù)參加美國導(dǎo)航學(xué)會、慕尼黑衛(wèi)星導(dǎo)航峰會、莫斯科國際衛(wèi)星導(dǎo)航論壇等國際活動，宣傳北斗，擴(kuò)大交流，合作共贏。

持續(xù)融入國際標(biāo)準(zhǔn)。2018年9月，3GPP無線接入網(wǎng)絡(luò)工作組全會通過了北斗三號系統(tǒng)提案，將北斗系統(tǒng)新信號列入工作計劃。2018年11月，北斗搜救載荷寫入國際搜救衛(wèi)星組織中軌搜救系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃和框架文件。2019年1月，北斗船載設(shè)備檢測標(biāo)準(zhǔn)在國際電工委員會完成立項(xiàng)，進(jìn)入草案質(zhì)詢階段。2019年4月，北斗公開服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)通過國際民航組織的標(biāo)準(zhǔn)和建議措施A部分第一輪驗(yàn)證。北斗國際標(biāo)準(zhǔn)化取得重大階段成果。

中國衛(wèi)星導(dǎo)航年會已連續(xù)舉辦十屆，年度參會人數(shù)逾3000人，已發(fā)展成為一個高水平、國際化的衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域綜合性交流平臺，為世界衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展貢獻(xiàn)積極作用。

中國衛(wèi)星導(dǎo)航年會，遇見十年；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，發(fā)展十年。十年前，我們只有北斗一號，在軌衛(wèi)星僅3顆；系統(tǒng)體制RDSS，服務(wù)區(qū)域限中國及周邊。十年后，我們享受北斗二號，擁抱北斗三號，在軌衛(wèi)星38顆；系統(tǒng)體制RNSS，外加升級版RDSS，亞太區(qū)域性能更優(yōu)，具備全球服務(wù)能力。北斗系統(tǒng)走過了不平凡的十年，帶給我們拼搏的激情，也帶給我們失利的淚水，但終究帶給我們的，是今天的喜悅與未來的信心。

回望十年北斗路，翹首邁步新征程！過去的十年，北斗從區(qū)域走向全球，從追趕變?yōu)椴⑴堋Ｎ磥淼氖?，北斗將以更新的姿態(tài)、更強(qiáng)的能力、更優(yōu)的服務(wù)，造福人類，服務(wù)全球，繼續(xù)為世界貢獻(xiàn)中國智慧和力量。