推进北斗应用 壮大新兴产业

北斗卫星导航系统（简称“北斗”）是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的全球卫星导航系统。北斗不仅是我国时空安全的战略保障，也是国民经济发展的重要支柱。北斗为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。

一、北斗的优势

我国北斗建设按照三步走的发展战略：2000年底，建成了北斗一号，向中国提供服务；2012年底，建成了北斗二号，向亚太地区提供服务;2020年建成北斗三号，向全球提供服务。北斗三号空间段由24颗中圆地球轨道（MEO）卫星、3颗地球静止轨道（GEO）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成。2017年11月5日，北斗三号1、2号卫星成功发射。2018年11月19日，北斗三号18、19号卫星成功发射。在一年零14天，连续发射19颗北斗卫星，建成了北斗三号全球服务基本星座系统，向全世界展示了中国速度。今年3月9日，北斗三号第29颗卫星发射并完成组网。5月，将按计划发射最后一颗GEO卫星。届时，北斗完成全球星座组网，为世界提供更加优质的服务。

我国北斗二号到北斗三号建设，实现了历史性跨越。北斗三号服务区域扩展到全球，性能指标大幅提升，功能也得到显著增强。在性能方面：一是全球定位精度优于10米，在亚太地区定位精度，优于5米；二是采用了更高性能的铷原子钟和氢原子钟，铷原子钟天稳定度为10-14量级，氢原子钟天稳定度为10-15量级；三是采用新的技术，空间信号精度(SIS URE)优于0.5m；四是增加了性能更优的互操作信号B1C，同时，在全球系统中将B2I信号升级为性能更优的B2a信号。功能方面：一是在提高基本导航服务能力的基础上，按照国际民航标准提供了星基增强服务；二是按照国际搜救卫星组织标准，提供了国际搜索救援服务；三是在全面兼容北斗二号短报文服务基础上，将服务容量提升10倍，用户机发射功率降低10倍，即：区域短报文从北斗2号120个汉字拓展到1000个汉字。北斗三号提供的基本服务见表1

表1   北斗三号提供的基本服务

服务类型

信号频率

相应卫星

定位RNSS

B1I、B3I、B1C、B2a、B2b

3GEO+3IGSO+24MEO

星基增强SBAS

B1C、B2a

3GEO

区域短报文通信RSMCS

L(Inboud)、S（Outbound）

3GEO

全球短报文通信GSMCS

L(Uplink)、B2b(Downlink)

14MEO

国际搜救SAR

Uplink:406MHz；Downlink:1544.21MHz

6MEO

精密单点定位PPP

B2b

3GEO

北斗与美国GPS、俄国GLONASS (格洛纳斯)、欧洲Galileo（伽利略）系统比较，具有明显的特点：一是北斗空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，除与GPS、GLONASS、Galileo具有相同的中圆地球轨道（MEO）外，另具有地球静止轨道（GEO）和倾斜地球同步轨道（IGSO），GEO、IGSO轨道高度均为35,786千米，属于高轨卫星，其抗遮挡能力强，在高楼林立的城市、视野遮挡的山区，其它卫星系统不能定位的情况下，北斗仍能定位，在低纬度地区，北斗定位的优点比其它卫星系统更为明显。二是北斗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。三是北斗创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务等五大功能。  

北斗三号实测精度比发布精度高。2019年1月至3月，中国卫星导航系统管理办公室测试研究中心与阿拉伯信息通讯技术组织联合开展了北斗测试评价活动。测试结果为：全球平均可见卫星数达6颗以上，在阿拉伯地区可以达到8颗以上，全球平均PDOP值小于4。其测试精度见表2。

表2   测试精度统计（PDOP≤6，单位米，95%）

序号

站名

B1I

B3I

B1C

B2a

水平

垂直

水平

垂直

水平

垂直

水平

垂直

1

AICT

2.01

3.37

3.11

5.62

－

－

－

－

2

ALGR

2.06

3.84

2.12

4.52

2.04

4.05

3.32

6.52

3

BENH

3.76

5.01

4.34

8.12

－

－

－

－

4

SUDN

3.81

5.26

4.65

9.03

－

北斗卫星导航系统（简称“北斗”）是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的全球卫星导航系统。北斗不仅是我国时空安全的战略保障，也是国民经济发展的重要支柱。北斗为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。

一、北斗的优势

我国北斗建设按照三步走的发展战略：2000年底，建成了北斗一号，向中国提供服务；2012年底，建成了北斗二号，向亚太地区提供服务;2020年建成北斗三号，向全球提供服务。北斗三号空间段由24颗中圆地球轨道（MEO）卫星、3颗地球静止轨道（GEO）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成。2017年11月5日，北斗三号1、2号卫星成功发射。2018年11月19日，北斗三号18、19号卫星成功发射。在一年零14天，连续发射19颗北斗卫星，建成了北斗三号全球服务基本星座系统，向全世界展示了中国速度。今年3月9日，北斗三号第29颗卫星发射并完成组网。5月，将按计划发射最后一颗GEO卫星。届时，北斗完成全球星座组网，为世界提供更加优质的服务。

我国北斗二号到北斗三号建设，实现了历史性跨越。北斗三号服务区域扩展到全球，性能指标大幅提升，功能也得到显著增强。在性能方面：一是全球定位精度优于10米，在亚太地区定位精度，优于5米；二是采用了更高性能的铷原子钟和氢原子钟，铷原子钟天稳定度为10-14量级，氢原子钟天稳定度为10-15量级；三是采用新的技术，空间信号精度(SIS URE)优于0.5m；四是增加了性能更优的互操作信号B1C，同时，在全球系统中将B2I信号升级为性能更优的B2a信号。功能方面：一是在提高基本导航服务能力的基础上，按照国际民航标准提供了星基增强服务；二是按照国际搜救卫星组织标准，提供了国际搜索救援服务；三是在全面兼容北斗二号短报文服务基础上，将服务容量提升10倍，用户机发射功率降低10倍，即：区域短报文从北斗2号120个汉字拓展到1000个汉字。北斗三号提供的基本服务见表1

表1   北斗三号提供的基本服务

服务类型

信号频率

相应卫星

定位RNSS

B1I、B3I、B1C、B2a、B2b

3GEO+3IGSO+24MEO

星基增强SBAS

B1C、B2a

3GEO

区域短报文通信RSMCS

L(Inboud)、S（Outbound）

3GEO

全球短报文通信GSMCS

L(Uplink)、B2b(Downlink)

14MEO

国际搜救SAR

Uplink:406MHz；Downlink:1544.21MHz

6MEO

精密单点定位PPP

B2b

3GEO

北斗与美国GPS、俄国GLONASS (格洛纳斯)、欧洲Galileo（伽利略）系统比较，具有明显的特点：一是北斗空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，除与GPS、GLONASS、Galileo具有相同的中圆地球轨道（MEO）外，另具有地球静止轨道（GEO）和倾斜地球同步轨道（IGSO），GEO、IGSO轨道高度均为35,786千米，属于高轨卫星，其抗遮挡能力强，在高楼林立的城市、视野遮挡的山区，其它卫星系统不能定位的情况下，北斗仍能定位，在低纬度地区，北斗定位的优点比其它卫星系统更为明显。二是北斗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。三是北斗创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务等五大功能。  

北斗三号实测精度比发布精度高。2019年1月至3月，中国卫星导航系统管理办公室测试研究中心与阿拉伯信息通讯技术组织联合开展了北斗测试评价活动。测试结果为：全球平均可见卫星数达6颗以上，在阿拉伯地区可以达到8颗以上，全球平均PDOP值小于4。其测试精度见表2。

表2   测试精度统计（PDOP≤6，单位米，95%）

序号

站名

B1I

B3I

B1C

B2a

水平

垂直

水平

垂直

水平

垂直

水平

垂直

1

AICT

2.01

3.37

3.11

5.62

－

－

－

－

2

ALGR

2.06

3.84

2.12

4.52

2.04

4.05

3.32

6.52

3

BENH

3.76

5.01

4.34

8.12

－

－

－

－

4

SUDN

3.81

5.26

4.65

9.03

－

－

－

－

5

KUWT

2.94

5.73

2.89

7.34

2.74

5.85

3.52

7.35

从其它地区多次测试的资料也都证明，北斗3号定位更精确，水平位置能达到2.5米至5米。性能更优良，能向国际搜救组织免费提供全球范围内搜救服务。系统更可靠，控制分系统增加卫星至少60天的完全自主运行能力，保证了地面测控站出现故障期间，北斗卫星在轨仍能够正常工作。系统更高效，增加了星间链路，形成了星星组网、星地组网复杂系统，与其他类型卫星相关联，实现中国卫星之间的联网，更加高效地互通天地信息。

二、北斗的推广应用

习近平总书记对北斗推广应用非常重视，指出“要加快推进北斗应用规模化、产业化发展，让关键领域先用起来，在使用过程中不断优化提升”。国务院发布了一系列发展卫星导航定位政策和文件，为北斗产业发展指明了方向。国家发展改革委、科技部、工信部、国防科工委，以及交通、农业、公安、电力、林业、测绘地理信息等主管部门都相继出台推动北斗产业发展的办法和措施，各地方政府纷纷发布了发展北斗应用的有关文件，出台优惠政策，建立北斗卫星产业园，“筑巢引鳳”吸引北斗高新企业落户，推动了北斗在各领域的广泛应用。

中国卫星导航定位协会是我国卫星导航与位置服务领域唯一的全国性行业协会，也是中国科协会员单位，其业务涵盖卫星导航、卫星通信、卫星遥感等方面的应用，以及泛在室内外无缝导航、天地基定位和泛在的时间空间位置服务。成立25年来，中位协秉承为企业服务、为行业服务、为政府服务、为社会服务的宗旨，致力于提高我国卫星导航定位技术应用水平和产业发展能力，促进全球卫星导航系统和位置服务技术在我国的应用和产业化。特别是我国北斗开展区域服务以来，中位协以高度的责任感和使命感，不遗余力地推进北斗创新应用，引领产业前进的方向。

三、北斗是新兴产业发展的引擎

2月23日，习近平总书记在统筹推进新冠肺炎疫情防控和经济社会发展工作部署会议上指出：“疫情对产业发展既是挑战也是机遇。一些传统行业受冲击较大，而智能制造、无人配送、在线消费、医疗健康等新兴产业展现出强大成长潜力。要以此为契机，改造提升传统产业，培育壮大新兴产业。” 一切皆需定位，万物均要导航。智能化、无人操作等新兴产业的发展均离不开时间和空间，北斗恰恰给上述新兴产业提供了全天候、全天时精确的时空信息，是上述行业发展离不开的技术和手段。抓住了北斗精准时空信息的应用，就抓住了新兴产业发展的牛鼻子。

中位协多年努力推广北斗应用的实践证明：北斗时空信息与通信技术、互联网技术、各行业具体业务工作结合起来，可以推进各行业技术创新和应用模式创新，实现多种技术融合、应用融合和产业链融合，可以对传统行业转型和升级改造。

北斗“+”服务：与传统服务性行业深度融合，可以创造基于时空位置的新商态、新业态，如电子商务物流，移动互联网金融、移动在线共享教育、分享交通、分享医疗等。

北斗“+”功能：北斗+物联网/输电网，就不再是传统意义的信息网络，它更是一个物质、能量和信息互相交融的泛在网，所传递的不仅是传统意义的信息，还包括与人类需求相关的物质和能量传输的信息。是人类活动的实体空间与虚拟网络空间信息的融合。

北斗“+”产业：为制造业向无场所经济提供时空位置服务，可以从设计、生产、销售到售后服务以及产品远程感知运控全流程，对传统产业进行空间共享。

北斗“+”技术：与传感器、多种无线通讯、微电机，以及其它定位方式等技术融合，室内外多传感器融合，为各行业和物联网提供泛在、智能的时空位置服务。

开展“北斗+”应用，只有想不到，没有做不到。北斗是新兴产业的引擎，大力推广“北斗+”或“+北斗”可以极大推动信息化、智能化等新兴产业的发展。

据初步统计测算，2019年我国卫星导航与位置服务总产值为3,348亿元人民币，较2018年增长11％。随着北斗广泛普及应用，北斗将产生更大的经济和社会效益。因此，我们必须站在国民经济发展的角度，以改造提升传统产业，培育壮大新兴产业来看待推广北斗应用问题。

四、推广北斗应用任重而道远

尽管我们在推广北斗应用方面做了大量工作，但是我们也清楚地认识到北斗起步较晚，GPS作为全球在技术和应用层面上最为成熟的系统，统领国际卫星导航市场已20多年。国外一些知名大企业旗下的GPS产品已成为国际名牌，具有相当大的市场优势。近几年来，中位协在推广北斗应用的过程中也对其难点进行了调研，发现除专业人士以外，相当部分群体不知道北斗是什么，北斗能干什么；相当部分行业不知道如何应用北斗；有相当一部分卫星导航用户对GPS应用已成习惯，对北斗应用还转不过来。此外，虽然我国卫星导航与位置服务领域企事业单位大约有14,000家，从业人员数量超过了50万人，业内相关上市公司（含新三板）数量有51家。但从事该产业的企业大部分都是民营中小企业，抗风险能力差，有的企业缺乏长远的科技发展战略和经营战略。从产品质量方面来看，芯片、模组、板卡、天线、终端产品等还没有涌现出世界名牌。在开发能力方面，许多单位投入的科研力量和资金不足，新产品开发迟缓。在推广应用方面来看，行业应用市场主要靠政府部门推动，大众应用市场还需要相当长的时间才能建立起来。

根据人民日报海外网全球媒体监测平台数据显示，2019年1月1日至12月31日，监测到GPS的新闻数量为432,250篇/条，监测到北斗新闻数量为55,781篇。从年度新闻总量上看，北斗仅相当于GPS的12.90%。2020年1至3月，谷歌新闻收录有关GPS的新闻数量为1.1亿条，北斗新闻数量为7.2万条，二者差距巨大。由此可见，北斗的知名度、产品信息及应用，与GPS有着较大的差距。

基于上述分析，北斗要在各行业广泛应用，走进千家万户，使中国一流的北斗充分发挥作用，成为中国的北斗、世界的北斗，任重而道远。这就需要政府部门加大引导力度，出台更利于北斗行业发展的政策和文件；需要北斗企业不断发展壮大，勇于创新，涌现一批龙头领军企业，开发出更多质量好、精度高、性价比高的名牌产品，占领卫星导航与位置服务市场。需要北斗科研团队开发出更优的算法、更好的数据处理软件。需要北斗产研单位结合，尽快解决精度高、成本低、易推广的北斗室内外无缝导航问题，以扩大北斗应用服务面。需要社会组织、学校、媒体等单位继续积极宣传北斗，普及北斗知识。需要全社会各阶层的人们都关心北斗，支持北斗，积极使用北斗产品，共同携手建立良好的北斗生态环境。

（中国卫星导航定位协会副会长、秘书长 张全德）