中国“北斗”闪耀星空，国产定位系统取得了怎样的成就？

空间技术与应用水平是一个国家科技实力的重要标志。如今，我国自主研发的北斗卫星系统闪耀星空，不仅令国内基于北斗卫星系统的服务越来越多，还走出了国门，服务亚太地区。

日前，国家发改委、国家测绘地理信息局等部门积极推动国家北斗卫星导航产业的重大应用示范专项、“互联网+北斗”的空间位置服务产业。我国北斗卫星系统建设和应用这几年来取得了哪些成绩？未来还会有哪些应用？

我国是第三个拥有自主卫星导航系统的国家

我国2000年建成了北斗导航实验系统，这是第一代北斗卫星系统。刘经南告诉记者，第一代北斗卫星系统是一个区域系统，由三颗卫星提供区域内的定位服务。虽然只有三颗卫星，但使我国成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

第一代北斗卫星系统在海上定位也可达到二三十米的精度，它是一个双向定位系统。双向授时，可以达到20纳秒，比GPS的授时精度要高，GPS承诺的是50纳秒。还有短报文功能，短消息可发60个汉字，利用双向通信的特点进行调制。第一代北斗卫星系统建立以后，在大地震、泥石流等救灾过程中得到应用检验，比如汶川大地震中的救灾。在海洋渔业中也有很多用途，比如位置监控、安全救援。它可以与地面移动通信进行互联互通。北斗的船舶入网当时已经有5万多个，手机用户10万余个。

现在我国推广应用的是北斗二代卫星系统，它由14颗卫星组成。刘经南表示，北斗导航系统在亚太地区内导航系统标准服务的定位精度在10米左右。同时，它可以根据用户需要提高定位导航服务的精度，达3米左右。在中国及其周边地区，它的短报文通信功能一次可以发送120个汉字，并可与互联网以及移动互联网进行互通。

北斗卫星可用性和连续性指标超999%

卫星上天，重点在于应用，我国北斗卫星系统可用性和连续性指标超999%。2012年底，第二代北斗卫星系统正式向亚太地区提供服务，运行4年多来，系统保持了连续运行，可用性指标实际上达到了9999%以上，连续性达到了99986%。

我国北斗的应用非常广泛，现在主要在汽车领域大规模应用，涉及汽车制造业，汽车电子制造业、车载信息服务商，还有面向智能交通的设备制造业及服务商。北斗将来还可跟用户的车位需求应用结合起来。现在装载了北斗导航系统的交通运输车辆约有380万辆，这个市场规模将达到千万量级，车辆运营状态都可以实时上传至互联网上，实现实时监测。

现在我们的北斗卫星系统可以向用户提供米级、亚米级、分米级、甚至厘米级精度的定位和导航增强服务，用户可以开展诸如高速公路车道级导航监控服务、旅游景点特定线路的无人车驾驶和监控、城市管道的实时状态监测和维修服务等。

未来北斗卫星将跨界融合发展

互联网+时代，卫星数据在云端，用户在网上，北斗卫星系统与新兴信息网络系统跨界融合发展趋势越来越明显。国家发改委、财政部等单位已出台了《国家民用空间基础设施中长期发展规划》，北斗位置服务将实现跨界融合，包括跨系统融合，跨地域融合等。

我国将重点推动‘互联网+北斗’的空间位置服务产业。比如北斗系统与蓝牙、宽带移动互联网、有线互联网、窄带物联网等融合，使北斗时空信息传输更快、位置更精确、图像更清晰、用法更巧妙。有了北斗系统，我国的无人驾驶也可能加快实现。

6月16日，北斗三号最后一颗全球组网卫星发射任务推迟，但各方早已摩拳擦掌，准备拥抱一个卫星导航与位置服务机遇市场。

“5G时代，自动驾驶、物流机器人、人工智能都需要厘米级别的精度定位，而北斗三号将推动其实现该功能。”广州中海达公司相关负责人介绍。

一个千亿市场正在来临。中国卫星导航定位协会5月发布的《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》（下称《白皮书》）显示， 2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到将近3450亿元，同比增长144%，预计2020年产业总体产值将超过4000亿元。

从上世纪90年代开始研制，北斗系统已经走过了近三十年的历程。为什么在有了公开的GPS、格洛纳斯等导航系统之后，还要花费巨大的代价研制自己的卫星导航系统呢？建设一个导航系统又难在哪？

定位能力达到厘米级，服务范围变全球

从2000年底建成北斗一号系统，向中国提供服务，到2012年年底建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务，再到2020年前后建成北斗全球系统，向全球提供服务，从这个路径来看，北斗系统服务范围不断扩大。

千寻位置CEO陈金培介绍，第二代卫星导航系统最初能力只能覆盖中国以及周边一部分地区，定位能力为10米级别，此后，北斗服务能力获得了长足进步，天上系统定位能力已低于5米，加上地基增强系统，定位能力可到达厘米级。同时，服务范围也从中国变成了全球。

借助位置信息，每一辆 汽车 都打上精准时空标签。

位置服务的重要性，已经越来越凸显。航天 科技 集团五院、北斗三号卫星总设计师王平也曾表示，在我们生活中，有人统计80%以上的信息都和位置、时间相关。

而在大多数人的印象中，提到导航系统，自然而然想到全球定位系统（GPS）。GPS系统最开始在上个世纪的美国开始构造，它也是目前成熟度最高、使用最悠久的导航系统。

有了GPS，为什么还需要北斗系统？“从导航系统能力本身来看，今天无论是天上北斗卫星还是地上的北斗地基增强系统，在技术和产品服务都已经相当成熟。”陈金培说。

陈金培介绍，卫星导航系统从定位原理来讲，天上的卫星越多，定位越精准。“通过接受不同卫星的信号去解方程式，其实就是解一道数学题，来确定我的位置在什么地方，今天来看，北斗系统性能未来将是所有导航系统里面最好的。”

他解释，无论是GPS也好，还是伽利略也好，它们只有定位能力，不具备通信能力，而中国北斗提供了另外一个能力，即同时具备窄带通信的能力，每次发送可以提供类似于1000个汉字容量的信息，定位不再受一些条件限制，比如有些地方没有网络，难以将准确的位置告诉别人，但现在不仅可以知道我在哪里，同时还可以把这个信息告诉给别人。即便这个地方在沙漠、海洋等网络不通的地方也能做到。

北斗应用正成“标配”，千亿“蛋糕”浮现

从服务中国走向全球，北斗系统也为企业打开了一个更广阔的市场。

“北斗组网成功以后，对我们海外销售也会进一步增长，因为这意味着我在中国做好的产品，可以没有差别地在全世界销售。”陈金培说。

高新兴物联模块产品线副总监高纪也表示，在“一带一路”倡议之下，越来越多企业走出去，北斗定位的需求会持续增加，北斗设备会越来越多。

北斗应用正在迈向“标配化”发展的新阶段。目前，国内外主流芯片厂商已推出兼容北斗的通导一体化芯片，智能手机已成为卫星导航系统最主要的应用领域之一。截至2019年第三季度，在中国市场申请入网的手机有400余款具有定位功能，其中支持北斗定位的近300款。

截至2019年底，国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破1亿片，国内卫星导航定位终端产品总销量突破46亿台，其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到372亿台。

目前，北斗产业链在国内已经形成完整的内循环，从高精度地图到高精度位置服务运营商，涌现出四维图新、中海达、千寻位置、华测导航、合众思壮等企业。

根据《白皮书》，目前，我国卫星导航与位置服务领域企事业单位数量保持在14000家左右，从业人员数量超过50万人。

关键在于生态，5G海量应用未来可期

作为人类 历史 上首款导航系统，美国就投入数以百亿计美元开发GPS。相比之下，北斗系统的建设，也同样需要时间的磨炼。

高纪介绍，目前定位市场的难题主要是，室内定位较难，高精度定位成本较高。但是随着产业链的发展，技术的更新换代，这些问题都会逐步解决。

“GPS20年前就已经是全球系统了。北斗系统相对不成熟地方还是在于产业链，包括从芯片到天线、智能终端、应用场景，整个集成需要一定的时间。”陈金培说。

农业植保无人机作业，定位精度达到厘米级，减少农药用药喷洒。

他举例说，GPS的发展得益于大部分 汽车 、手机都集成了它的导航能力，而北斗三号系统一旦建成，会快速赶上如此庞大的生态覆盖。“北斗系统凭借更好的定位能力和更优质的体验，无论是中国厂商还是全球厂商，都会主动集成北斗系统。因为它已经在全球无处不在了。”

此外，基于位置信息，对于山体滑坡、地质灾害等也将强化对灾害的监测和预警。

即将爆发的5G+AIOT（人工智能与物联网）时代，也让北斗系统踩准了发展的节奏。

“北斗系统更重要的一个应用是更广泛的IOT设备、更广泛的应用场景中。”陈金培说，比如自动驾驶领域。除了 汽车 ，还要有各种各样的道路设备，包括道路红绿灯、摄像头等等，这些设备的连接将是海量的。

同样，对中海达来说，5G+精准定位打开了新的市场机遇，目前中海达与上汽就自动驾驶高精地图展开合作，还在 探索 物流小车、无人机配送到家等应用场景。

中海达相关负责人介绍，有了位置服务的解决方案和时空数据，组合起来应用可以产生更多意想不到的应用，比如自动驾驶+物流，将来的花园割草机定时自动收割；在智慧农业领域，可以自动植保、自动喷洒农药、杀毒等等。一个全自动化应用的世界已经不远。

“应用场景和市场需求在扩大，产业链会进一步良性发展，从以前靠政府政策主导变为 社会 化需求，北斗产值会进一步增高。”高纪说。

作者 郜小平

来源 南方报业传媒集团南方+客户端

问：目前北斗创新应用的发展趋势是怎样的？

于贤成（中国卫星导航定位协会会长）：近年来，北斗创新应用已经深入融合到许多产业的转型升级发展之中。“北斗+”和“+北斗”应用的双向发力趋势也更为明显。如在 汽车 、高铁、能源、矿产、邮政、移动通信、交通物流、互联网服务等领域的骨干企业，正在主动“ 北斗”发展，成为产业新生力量，从而极大促进了我国卫星导航与位置服务产业的整体发展，对提升行业经济效益的贡献正在显著提高。

同时，“北斗+”发展正在全面推动北斗与5G移动通信、移动互联网、物联网、大数据、人工智能等技术加速融合创新，以北斗提供的精准时空信息为核心的产品和服务，还将会越来越多地应用到电子商务、移动智能终端、智能网联 汽车 、互联网位置服务中，这也必将更加深刻地影响和改变人们的生产和生活方式，形成更加巨大的北斗应用市场。

冉承其（中国卫星导航系统管理办公室主任）：北斗好不好用取决于我们有没有应用。如今的北斗，是开放的北斗、融合的北斗。北斗作为提供时空基准信息的系统，只有与其他信息有机融合，才能产生价值，这是北斗应用只受想象力限制的本质特征。近年来，我们在北斗创新融合应用方面取得了不少成果，“北斗+”、“+北斗”应用案例推陈出新，类型颇多，凸显了北斗应用产业发展强大的生命力。

李冬航（中位协北斗时空技术研究院执行院长）：主要是大力推动“北斗+”创新融合与“+北斗”时空应用。在“+”字上做深做广，可以推动技术创新融合，推行行业生态优化，推升产业迭代进步，最终由卫星导航与位置服务阶段，向“定位、导航、授时”体系与时空服务阶段迈进。

冉承其：我们要站在技术创新发展的高度，重新审视北斗开放融合的机理，要把握好、把握准北斗的内在客观规律，提高真开放、真融合的管理水平，让北斗规模化应用步入 健康 发展的快车道。

景贵飞（北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院研究员）：北斗在真正面向重点行业的业务需求方面，还有不少的技术难点需要跨越，这也是国外的GPS、伽利略等导航系统都没有去做的。我们的北斗要去做，这就是原始创新。要突出产业互联网应用，实现新的信号网络、数据网络、用户网络。

刘经南（中国工程院院士、武汉大学教授）：北斗是智能时代赋予用户时空的新型基础设施，新型基础设施的建设和发展都离不开北斗。北斗开拓规模化应用的第一个重点是赋予其他技术（如信息、网络、能源、资源等）精准时空位置的感知认知能力，使他们提升到智能化管理控制阶段，同时实现管理控制过程的时空智能化。另一个重点是综合开发其通导遥一体化的独门优势，发挥其跨技术跨领域甚至跨时间域和跨空间域的空间智能作用。

孙广富（国防 科技 大学电子科学学院导航与时空技术工程研究中心主任）：要看重技术创新如何转化。传统的成果转化机制已不适用于规模化应用，需要 探索 一种技术创新与应用创新相结合的新型研发机构。通过政府、高校、企业联合打造新型研发机构，将成为推动北斗规模化应用的有效途径。

问：如何看待北斗与5G之间的联合？

邓中亮（北京邮电大学教授）：导航卫星很强大、终端也很“聪明”，但二者合在一起也无法实现全空域全时域的定位导航服务、位置服务保障。这就需要把卫星和地面网融合起来，构成强大的天地一体化网络，推动定位导航从产业化走向位置服务的商业化。

北斗和5G融合发展将给这两大系统的应用创新提供新思路，最显著的就是“北斗+5G”有望打造精准位置服务能力，实现北斗“在地上用好”的目标；同时，“通导融合”将为5G产业化应用提供支撑，进而推动智慧 社会 建设。

蔚保国（卫星导航系统与装备技术国家重点实验室主任）：北斗除了具有目前的基本能力以外，如果和外部的通信、GIS、遥感结合，还可以提供更新的服务。从位置服务角度来说，北斗+5G是全球城市环境理想的位置服务架构和网络体系，从时空大数据需求来说，北斗+5G协同体系也会成为时空大数据产生传输汇集的大平台，所以在推进综合信息化建设方面，北斗+5G确实是摆在我们面前重大的课题。（王雅婧 整理）

---