“5G+北斗”定位產業發展新機遇

羅運剛 何蔚 羅玉婷 胡松林 成都理工大學 核技術與自動化工程學院電氣工程系

一、北斗導航系統發展簡介

“北斗衛星導航系統”（英語：Beidou Navigation Satellite System，簡稱“北斗系統”，BDS）是中華人民共和國獨立建造的一種衛星導航系統。它可以為全球用戶提供全天候、無差別的高精度定位、導航及授時服務。中國的北斗（BDS）、美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯全球導航衛星系統（GLONASS）和歐盟伽利略（Galileo）是聯合國衛星導航委員會確認的四個全球衛星導航系統核心供應商。

目前，北斗系統的發展已經來到了第三代，第一代也被稱為“北斗衛星導航測試系統”，其在國產衛星導航系統發展規劃的戰略意義上主要表現為測試性質。自第二代以來，北斗系統才被正式稱為“北斗衛星導航系統”。

“北斗一號”（“北斗系統”第一代）由三顆衛星組成。從2000年起，該系統主要在中國提供導航服務。隨著北斗衛星導航試驗階段的結束，試驗系統逐漸開始停止運行，北斗一號上最后一顆衛星于2012年12月到期。第二代北斗系統是一種全球衛星導航系統，由16顆衛星，6顆對地靜止軌道衛星，6顆傾斜軌道衛星和4顆中程地球軌道衛星組成。在2012年11月，第二代北斗系統開始在亞太地區提供區域性定位服務。“北斗三號”（第三代）系統由三種軌道不同的衛星組成，其中包括24顆（環繞地球的）中圓地球軌道衛星、3顆傾斜的地球同步軌道衛星（覆蓋整個亞太地區的大部分）和3顆對地靜止軌道衛星（覆蓋中國）。2018年，北斗三號提前啟動北斗全球定位功能。2020年6月23日，北斗三號全球組網衛星成功進入預定軌道，發射任務成功完成。

國家統計局數據顯示，在2018年，中國衛星導航定位產業總產值達到3450億元人民幣。隨著物聯網、大數據分析、AI機器人等新技術的集成與發展，以北斗時空信息為主要媒介的新興技術生態鏈正在形成，正在成為新的引擎和新的驅動力。為北斗產業的快速發展提供動力，促進生產和生活方式的革新以及商業模式的創新。

二、5G背景北斗系統的發展前景

自第二代北斗定位導航系統開始運行，北斗便在國民經濟的各個領域發揮作用，但主要都是涉及傳統測繪和氣象領域。值得注意的是，在北斗一號和北斗二號衛星定位產品的應用中，似乎它們僅在國家或戰略層面上使用。衛星定位產品的應用技術與普通人相距甚遠。然而現如今，隨著經濟市場的發展以及人民生活水平的提高，衛星定位產品與服務早已不再是空中樓閣，遙不可及。近年來，我國的5G移動通信技術、AI人工智慧、大數據計算等技術的取得了蓬勃和突破性發展。這為北斗導航定位產業進入終端消費者市場注入的新的活力。

目前，我國衛星導航產業市場前景十分廣闊，在安全、消費和專業應用三大市場中都具有良好的發展前景，特別是在我國的移動通信和汽車制造消費領域具有重大的商機，這使得它逐步發展為繼通信，互聯網之后的第三個IT新增長點，主要原因體現在以下幾個方面：（一）5G（第五代移動通信技術）是智能化時代的重要基礎設施，其“超高速、超大容量、極低時延”的特征可以滿足未來虛擬現實、智能制造的需求，為自動駕駛等應用需求提供基本的技術支持。（二）北斗系統可以實現全球時間的精確同步，并且可以通過廣域甚至全球范圍內的5G基站像網絡環境分配自然生物情報。例如導航、定位和定時。北斗和5G互為力量，相互賦能，彼此增強，它們可以產五大能力：感知、學習、認知、決策、調控。讓廣域或全球性分布的物理設備可以具有基于感知的計算、通信、遠程協作。功能強大，例如精準控制和自治。北斗+5G將充分利用北斗系統本身具有的技術特性，實現北斗系統在信息交互領域的深入應用。

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僅在汽車制造領域，國內外市場對此就展現出了巨大的發展前景。在國內，以百度，阿里為首的多家科技公司對自動駕駛領域一直很樂觀；同樣，在國外，以日本豐田，美國特斯拉和谷歌為首的科技公司也早已在自動駕駛領域深耕多年。2018年百度更是完成了自動駕駛汽車的上路測試，并獲得了非常可觀的實驗數據。可以看出，隨著北斗三號最后一顆全球組網衛星的部署完成，北斗系統通過與5G之間的協作，讓我們預見汽車行業的轉型升級時代已經來臨。

北斗高精度定位是智能聯網汽車感知和高精地圖采集的關鍵基礎技術。北斗將與汽車產業緊密融合，以支持我國智能聯網汽車產業的快速發展。5G與北斗的結合還將為人們的生活和旅行帶來更多便利和可能性，同時撬動萬億車聯網市場。與基礎設備設施的融合，使用移動通信網絡引入諸如高精定位的功能。在5G和北斗基礎設施整合下，可以通過通信網絡模擬衛星信號，可以實現室內接收到衛星信號，將5G的低時延、大帶寬、寬覆蓋范圍與北斗的高精度定位結合。5G的低時延實現依賴于目前在5G網絡中非常熱門的邊緣計算，也就是把部分計算能力放到基站，這樣基站既實現了網絡通信能力，又提供了計算能力。這時北斗定位能力與5G通信計算能力的融合就順理成章了，畢竟定位與高精地圖緊密相連，而高精地圖對算力要求極高。

在以上技術特點的加持下，可以預見的是，在不久的將來，5G+北斗也將在地鐵檢測、高鐵軌道精密度檢測，AI智能教育和智能電網等方面發揮巨大作用，服務于人民日常生活的方方面面。

三、北斗產業發展存在的問題

（一）沒有完善的衛星導航政策

衛星導航系統是一項龐大煩瑣的工程，其應用市場的良性發展必須要有相關政策進行規范和監督。與1943年即開始大力開發和應用 GPS的美國相比，中國的北斗研發起步相對較晚。陳芳允院士在1983年才提出發展中國人自己的導航系統，盡管北斗在過去20年來實現了技術趕超，但由于國家沒有明確的完整的針對北斗系統民用開發規劃和應用市場準入制度，市場完全是自由化的競爭，在一定范圍內對北斗系統的健康發展與推廣應用造成不利影響，進而導致市場的發展受到限制。國家應支持和指導大型領先的衛星導航公司企業，并努力在最短的時間內構建完整的產業鏈，將優秀企業打造成為行業標桿，供其他后繼公司學習。

（二）在社會領域的滲透不足

北斗導航雖已具備全球定位能力，服務于80多個國家，并逐步形成了一定程度上的自主研發產業鏈，但其在社會生活等領域的滲透程度還不高，作為一項新技術，一種新產業，相關部門缺乏宣傳和普及，各種媒體報道介入也不多，廣大的普通人民群眾對國產自主導航系統了解甚少，甚至單純認為全球定位系統的英文簡稱“GPS”就是指的美國的GPS。

（三）衛星導航芯片依賴進口，北斗系統的生態尚未形成

在中國，只有特定領域、海事領域由北斗導航主導，其他大多數領域都還大多依賴美國GPS系統，例如，在通信領域，中國絕大多數的通信基站都依靠GPS進行定時和定位，而這將存在較大的風險和不確定性。目前，除了軍工積極應用北斗系統外，其他的政務、通信、鐵路、船務等基礎設施領域，以及一些新興的產業如互聯網+、車聯網、銀聯網、無人機等，很大程度上還是依賴GPS進行授時和定位，安全風險很高，我國應加大核心芯片等基礎產品的研發力度，掌握自主知識產權，以降低成本，為“大眾北斗”的產業化和應用奠定基礎。

（四）中國科技產業鏈環境亟待改變，創新理念深入人心需要時間

2020年10月26日中國共產黨十九屆五中全會于北京召開。制定出我國的社會主義初級階段的主要發展任務。同時，會議將創新理念放在了重要位置，明確了我國今后將建設創新驅動型國家。隨著改革開放40年的發展，我國的經濟水平取得了較大發展，趕上了互聯網時代潮。互聯網大數據等技術取得了巨大的成功。誕生了例如阿里巴巴、字節跳動等為新老代表的巨大體量科技公司。但是，由于我國的基礎芯片設計及制造技術缺乏政策，以及造不如買等觀念的影響，使得我國的基礎科學包括重要芯片技術的發展緩步不前，芯片進口的高額成本以及西方國家的出口限制令進一步影響我國北斗產業技術的多元化和高質量發展。在黨的十九屆五中全會之后，國家勢必將加大對科技新、科技自立和基礎科學發展領域的政策與財政支持，但是科技的發展是長足累積的過程，基礎科學的發展更是如此。且讓我們拭目以待，不畏將來，靜待花開。

四、結論與展望

“北斗”系統作為我國在未來建設數字工業化強國所必備的新型基礎設施之一，是幫助我國實現從傳統工業化到社會信息化的重要手段，也是我國國家經濟實力進步、自主科研攻關水平取得突破性進展的重要標志。北斗三號衛星的建成，標志著我國衛星導航領域取得了巨大成功，北斗也因此成為一張中國名片，享譽海內外。為了更好的開發和利用北斗，充分發揮北斗衛星的力量，為我國的社會經濟建設提供有力的支撐和保障。中國政府應以合理的調控措施引導和支持經濟市場上的北斗產業和北斗應用的良性發展，充分挖掘“北斗”的市場潛力。同時，根據我國國情，在北斗的民用發展規劃上，充分借鑒歐美國家的導航系統的市場經驗，積極適當的開放衛星導航政策，增加市場活力。以巨大的經濟力量和政策保障和推動北斗導航核心技術的研發進程，早日形成完整的、具有風險抵御能力的配套產業鏈，促進我國“北斗”產業的大規模有序化的發展，以開發更廣闊的市場，從而為人們的日常生活以及社會經濟的持續發展注入更多活力源泉。

北斗三代衛星的成功組網，不僅標志著中國人在衛星航天的尖端技術領域實現了對西方國家的突破和追趕，更是在中華民族實現偉大復興的過程中邁出了重要一步，感謝每一位北斗人為實現國家復興，核心技術自立做出的犧牲與貢獻，這種不甘人后，敢為人先的奮斗理念正是對中華民族五千年來自強不息的民族精神最好的詮釋。