北斗衛星導航系統建設與發展

文∣冉承其 中國衛星導航系統管理辦公室

一、系統建設

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10箭19星超高密度發射，創造了世界航天史奇跡。2018年12月27日，北斗系統正式提供全球服務，提前兩年開啟北斗“全球時代”。

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

北斗系統B1I、B3I信號服務區域由亞太擴展至全球，精度及可用性進一步提升。在PDOP≤6條件下，全球大部分區域可用性優于99%。在全球區域實測定位精度均值：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，在北斗二號系統服務區域內，相比僅北斗二號系統單獨定位，精度提升約30%，可用性提升約5%。

北斗三號衛星新信號B1C、B2a，采用自主創新的調制方式和信道編碼，相比老信號性能進一步提升，并實現了與其他GNSS系統的兼容與互操作，用戶體驗更加優異。目前在全球已具備一定的服務能力，在PDOP≤6條件下，可用性優于87%，實測定位精度均值：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年還將再發射6～8顆北斗三號衛星，2020年計劃發射2～4顆北斗三號衛星，至2020年底全面完成北斗三號系統建設。

屆時將在進一步提升全球導航定位授時性能和區域短報文通信服務能力的基礎上，實現全球短報文通信、國際搜救，以及覆蓋中國和周邊地區的星基增強和精密單點定位服務能力。

-導航定位授時服務。持續為全球用戶提供更好的服務，空間信號精度將優于0.5m，整體性能進一步提升。

-區域短報文通信服務。服務中國及周邊地區，容量提升10倍，單次報文長度1000個漢字，用戶機發射功率降至3W。目前正在推動建設區域短報文服務平臺，促進短報文與移動通信服務的有機融合，進一步發揮北斗系統特色優勢。

-全球短報文通信服務。系統通過14顆MEO衛星，為全球用戶提供試用服務，單次通信能力40漢字。

-國際搜救服務。按照國際海事組織、國際搜索和救援衛星系統標準，服務全球用戶。與其他衛星導航系統共同組成全球中軌搜救系統，同時提供返向鏈路，極大提升搜救效率和能力。

-星基增強服務。系統將按照國際民航組織標準，服務中國及周邊地區用戶，支持單頻及雙頻多星座兩種增強服務模式，滿足國際民航組織相關標準要求。目前正在開展星基增強系統服務平臺建設。

-精密單點定位服務。系統利用3顆GEO衛星發播精密單點定位信號，可為我國及周邊地區用戶提供動態分米級、靜態厘米級高精度服務。

此外，預計到2035年，中國還將建設更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時（PNT）體系，顯著提升時空信息服務能力，滿足未來國民經濟和國家安全需求，并為全球用戶提供更優質的服務。

按照體系融合的發展思路，我國PNT體系將以北斗系統為核心，構建與低軌增強系統強耦合，與5G、無線網、慣導緊耦合，并融入長波導航、水聲導航、脈沖星導航的綜合PNT系統架構。

PNT體系將以提供標準化解決方案、滿足最大共性需求為設計核心，根據不同場景提供差異化解決方案，實現由深空到深海的立體服務覆蓋，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能力。

二、應用推廣

目前已形成由北斗基礎產品、應用終端、應用系統和運營服務構成的完整產業鏈。北斗在國家關鍵行業和重點領域標配化使用，在大眾消費領域規?；瘧?。據統計，2018年國內衛星導航產業產值已超過3000億元；預計至2020年，我國衛星導航產業的規模將超過4000億元，北斗將拉動超過3000億元規模的市場份額。

國產北斗芯片、模塊等關鍵技術全面突破，性能指標與國際同類產品相當。

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

據統計，國產北斗導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國內30%和90%的市場份額，并輸出到100余個國家和地區。

北斗系統現已廣泛應用于交通運輸、公共安全、農林漁業、水文監測、氣象預報、通信時統、電力調度、救災減災等領域，融入國家核心基礎設施，已產生顯著的經濟效益和社會效益。

交通運輸方面，北斗系統廣泛應用于重點運輸過程監控、公路基礎設施安全監控、港口高精度實時定位調度等領域。截至2019年4月，國內超過620萬輛營運車輛、3萬輛郵政和快遞車輛，36個城市的約8萬輛公交車、3200余座內河導航設施、2900余座海上導航設施已應用北斗系統，建成全球最大的營運車輛動態監管系統，有效提升了管理效率和道路運輸安全水平。

農林漁業方面，基于北斗的農機作業監管平臺，已實現農機遠程管理與精準作業，服務農機設備超過5萬臺，精細農業產量提高5%，農機油耗節約10%。定位與短報文通信功能更是發揮突出作用，全國7萬余艘漁船和執法船安裝北斗終端，累計救助1萬余人。

減災救災方面，目前已建成部、省、市（縣）3級平臺，實現6級業務應用，推廣北斗終端超過4.5萬臺。受災地區利用北斗短報文功能，及時上報災害位置、突發災害信息及災區救助信息等。各級民政部門通過北斗終端進行救災物資的查詢管理和監控，大幅提升全國救災物資管理與調運水平。

在大眾應用領域，基于北斗的導航服務已被電子商務、移動智能終端制造、位置服務等廠商采用，廣泛進入中國大眾消費、共享經濟和民生領域，深刻改變著人們的生產生活方式。

國內外主流芯片廠商均推出兼容北斗系統的通導一體化芯片。據統計，2019年第一季度，在中國市場申請進網的手機有116款具有定位功能，其中支持北斗定位的有82款，北斗定位支持率達到70%。支持北斗系統的手表、手環等智能穿戴設備，以及學生卡、老年卡等特殊關愛產品不斷涌現，得到廣泛應用。

此外，北斗系統還廣泛應用到印度尼西亞土地確權、科威特建筑施工、烏干達國土測試、緬甸精準農業、馬爾代夫海上打樁、泰國倉儲物流、巴基斯坦機場授時以及俄羅斯電力巡檢等多國不同領域。隨著北斗三號系統建設的日臻完善，北斗系統將在更廣地域，為更多民眾提供優質服務。

三、國際合作

北斗系統始終堅持開放合作、資源共享，務實開展國際交流與合作，努力促進全球衛星導航事業發展。

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，國家主席習近平向大會致賀信，大會發布全球衛星導航系統空間服務域互操作手冊，形成共同發展衛星導航的西安倡議。

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邦政府關于和平使用北斗和格洛納斯全球衛星導航系統的合作協定》，為中俄衛星導航合作提供了法律基礎和組織保障，對實現兩系統優勢互補、融合發展，具有里程碑意義，標志著北斗與格洛納斯系統合作邁入新階段。

2019年4月，中阿在突尼斯聯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，積極參加聯合國外空會議50周年活動，向聯合國外空司贈送了北斗三號衛星模型，在聯合國大樓展區永久展示。

廣泛參與國際交流，持續參加美國導航學會、慕尼黑衛星導航峰會、莫斯科國際衛星導航論壇等國際活動，宣傳北斗，擴大交流，合作共贏。

持續融入國際標準。2018年9月，3GPP無線接入網絡工作組全會通過了北斗三號系統提案，將北斗系統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星組織中軌搜救系統的發展規劃和框架文件。2019年1月，北斗船載設備檢測標準在國際電工委員會完成立項，進入草案質詢階段。2019年4月，北斗公開服務標準通過國際民航組織的標準和建議措施A部分第一輪驗證。北斗國際標準化取得重大階段成果。

中國衛星導航年會已連續舉辦十屆，年度參會人數逾3000人，已發展成為一個高水平、國際化的衛星導航領域綜合性交流平臺，為世界衛星導航技術與應用發展貢獻積極作用。

中國衛星導航年會，遇見十年；北斗衛星導航系統，發展十年。十年前，我們只有北斗一號，在軌衛星僅3顆；系統體制RDSS，服務區域限中國及周邊。十年后，我們享受北斗二號，擁抱北斗三號，在軌衛星38顆；系統體制RNSS，外加升級版RDSS，亞太區域性能更優，具備全球服務能力。北斗系統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，北斗從區域走向全球，從追趕變為并跑。未來的十年，北斗將以更新的姿態、更強的能力、更優的服務，造福人類，服務全球，繼續為世界貢獻中國智慧和力量。