北斗：天地兩張網 服務更精準

今年，北斗三號導航衛星迎來18顆衛星發射任務，進入全球組網新階段。隨著產業不斷發展，目前北斗已具備在全國范圍內提供高精度定位基本服務能力，在大眾消費領域規模化應用，以融合為特征的“北斗+互聯網+其他行業”的新模式正在構建，將推動人們生產生活方式的變革。

今年是北斗全球衛星導航系統的密集組網年，預計到2018年底，將發射18顆北斗三號衛星，覆蓋“一帶一路”沿線國家。與天上星羅棋布的“北斗”相對應的是地面的應用問題。據中國衛星導航系統管理辦公室公布的最新消息顯示，目前，中國北斗已具備在全國范圍內提供高精度定位的基本服務能力，在國家安全和重點領域標配化使用，在大眾消費領域規模化應用，正在催生“北斗+”融合應用新模式。

北斗衛星導航系統簡介

中國北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國自行研制的全球衛星導航系統，是繼美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）之后第三個成熟的衛星導航系統。北斗衛星導航系統（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO是聯合國衛星導航委員會已認定的供應商。

北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具短報文通信能力，已經初步具備區域導航、定位和授時能力，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。

2017年11月5日，中國第三代導航衛星順利升空，它標志著中國正式開始建造“北斗”全球衛星導航系統。

天地一體 高精定位 北斗地基增強系統可在全國范圍內提供實時米級、亞米級精準定位服務

作為國家重大空間信息基礎設施，北斗的高精度定位究竟有多高？與其他的衛星導航定位系統相比，北斗的優勢在哪里？這些問題一直備受人們的關注。

中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其介紹，當前，我國北斗三號尚處于在軌測試階段，能夠提供導航服務的仍然只有北斗二號系統。在目前北斗二號系統服務區域內，北斗的全天可視星數超過GPS，在星座分布上大部分區域也優于GPS，但考慮到原子鐘精度差異和中高緯度星座分布等問題，說北斗與GPS不相上下還是相對客觀的，也是符合實際測量結果的。“隨著北斗全球組網建設的順利進行，北斗衛星數正穩定增加，而且最關鍵的原子鐘問題在北斗三號上也得到解決，到北斗三號正式提供服務的時候，相信北斗的優勢將會進一步顯現。”冉承其說。

目前，北斗二號系統的標準服務精度在6～10米之間，要想獲得更高精度的服務則需要北斗增強系統來助力完成。北斗增強系統其實就是編織天地兩張北斗“網”：天上的“網”，即逐漸覆蓋全球的北斗衛星網絡；而地上的“網”，即一張可以實現厘米級、毫米級定位精度的地基增強網。

國家北斗地基增強系統總設計師、中國兵器工業集團首席科學家蔡毅說，導航衛星信號受設備、電離層等干擾時會產生誤差，難以滿足高精度位置服務需求，這就需要北斗地基增強系統配合。由地面基準站接收北斗衛星信號，傳輸至數據處理系統，消除衛星軌道誤差、鐘差、電離層折射等影響后，產生修正信號，通過衛星、數字廣播、移動通信等方式實時播發。

我國于2014年9月份正式啟動研制建設北斗地基增強系統。截至目前，已初步建成由超過2200個增強站組成的北斗地基增強“全國一張網”。來自中國衛星導航系統管理辦公室的數據顯示，這張網可在全國范圍內提供實時米級、亞米級精準定位服務，在中東部17個省市提供實時厘米級和后處理毫米級高精度服務。

通過更加智能的算法與服務平臺，利用星基地基融合互補、大數據、云端一體、多傳感組合等方法，這種定位精度不但可以滿足用戶一般生活場景的需要，未來還能在自動駕駛、無人機等應用場景中發揮重要作用。

大眾應用 觸手可及在日常生活中，北斗與其他科技深度融合，擴大垂直行業應用業務

浙江省臺州市天臺縣平橋鎮百畝塘村種糧大戶楊國梁今年繼續擴大了種植面積，水稻種植面積超過1700畝。與往年相比，有兩件事讓他省心了：一是承包田地的面積測量，二是插秧面積的測量。因為，他在插秧機頂部安裝了北斗衛星導航系統的一個終端設備，這樣，插秧機不管走到哪里，都有行動軌跡，“北斗”能即時而準確地計算出面積。

也許有人會問，連農民種田都用上了北斗，為何我們在使用手機等日常生活場景中卻感受不到它的存在呢？實際上，手機的信號獲取主要取決于手機處理器（SOC）中集成的定位芯片，目前大多SOC都能同時支持GPS、北斗和GLONASS這3種信號。在用戶手機需要定位時，系統會自動搜索導航衛星，選取信號較好的衛星定位。中國科學院官方科普平臺曾經做過一個手機測試，在戶外開闊處打開手機的“位置服務”功能，同時用第三方軟件測試，結果是10顆GPS、10顆GLONASS、10顆北斗衛星都參與了定位。

與GPS芯片相比，北斗芯片價格偏高，在推廣過程中一直被視為“痛點”。冉承其說，如今北斗芯片工藝已跨入28納米新時代，最低單片價格不到6元，總體性能達到甚至優于國際同類產品。在北斗芯片價格已經與國際水平相當的情況下，手機定位多了北斗，就相當于為用戶提供了更好的位置服務保障。

“近年來，基于北斗系統的高精度服務日益興起，而要讓普通公眾真正用上北斗，并感受到北斗的存在，只有與其他科技深度融合，擴大垂直行業應用業務。一個最直接的方式，就是與手機融合，未來逐步和5G融合。”冉承其表示。

目前，由中國兵器集團和阿里巴巴合資組建的千尋位置網絡有限公司已經可以做到將高精度定位正式服務于手機終端。手機終端只要接入其提供的高精度定位解決方案，在開闊地帶的定位精度可達1米，平均定位精度提升到3至5米，初始定位時間縮短到3秒。而一般手機接入GPS定位，定位精度十幾米、幾十米不等，初始定位時間則需要30秒左右。

值得一提的是，即使在衛星信號觀測環境較差甚至短時間完全遮擋的情況下，手機終端通過高精度定位解決方案中的增強定位服務，仍然可以穩定輸出高精度的定位結果，解決了手機用戶在高架橋、隧道、車庫等情況下無法定位的問題。

融合發展 變道超車 發展北斗產業需要創新和超前布局，從系統建設轉為應用服務推廣

衛星導航定位系統實際上就是提供給人們時間和空間這兩個最基礎的參數，它基本與人類的所有活動密切相關。也就是說，北斗具有廣泛的產業關聯度，是改造傳統產業的利器。

以自動駕駛為例，以前自動駕駛技術主要依靠雷達、熱像儀、高精度陀螺、大容量高速計算機等技術集成設備，耗費數百萬元，還難以為大眾所用。通過北斗高精度位置服務與高精度電子地圖，輔以其他傳感器，則可以制定駕駛方案，自動完成避讓。通過這種創新，北斗悄無聲息地實現了交通領域的變革，甚至將改變人們的生活方式。

中國衛星導航定位協會首席專家、環球新時空信息技術研究院院長曹沖稱，2016年到2020年是全球導航衛星系統定位的產業轉折點，北斗產業的“第一要務”是從系統建設轉為應用服務推廣。發展北斗產業需要創新和超前布局，順應技術與產業發展變革，逐步與通信技術融合。

中國衛星導航定位協會副秘書長王博認為，我國有足夠大的市場使得北斗系統能夠和更多的產業結合在一起。從技術層面來說，這已經不是問題，關鍵是創新性思考，思考我們的芯片和終端能夠用在其他哪些行業里，這就是所謂的應用。

在過去5年，北斗技術不斷同互聯網、大數據等新技術、新經濟結合，這給了北斗系統“變道超車”，超越GPS等世界其他導航系統的機會。

當下，以融合為特征的“北斗+互聯網+其他行業”的新模式，正在構建以北斗時空信息為主要內容的新興產業生態鏈，并成為北斗產業快速發展的新引擎和助推器，推動著生產生活方式變革和商業模式的不斷創新。