楊長風總設計師：進入全球化新時代的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

　近日，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風特別撰文，對一年來北斗系統(tǒng)建設、應用推廣和國際化發(fā)展情況進行了詳述，并對后續(xù)計劃進行了闡釋。文章刊登于2019年12月初出版的《GPS WORLD》雜志上。 

▲北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風

　　北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（簡稱“北斗系統(tǒng)”）作為四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）核心供應商之一，按照“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略穩(wěn)步推進建設。2018年底，北斗系統(tǒng)已提供全球服務，2020年左右，將全面建成北斗三號系統(tǒng)，向全球用戶提供開放、免費、高質量的導航、定位、授時、短報文通信等服務。2035年前將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導航授時體系。 

　　2019年，北斗系統(tǒng)在工程建設、應用推廣和國際化發(fā)展等方面取得了豐碩成果。 

一、系統(tǒng)建設

　　（一）全球組網(wǎng)加速推進 

　　系統(tǒng)組網(wǎng)方面，2019年1月至11月底，共發(fā)射3顆北斗三號IGSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星，完成1顆IGSO衛(wèi)星入網(wǎng)評估，進一步完善全球系統(tǒng)星座。預計今年底，將完成最后2顆MEO衛(wèi)星的發(fā)射，標志著北斗系統(tǒng)完成全球核心星座的部署（編者注，12月16日第五十二、五十三顆北斗導航衛(wèi)星已成功發(fā)射）；2020年6月前，還將發(fā)射2顆GEO衛(wèi)星，北斗三號系統(tǒng)全面部署完成。 

　　地面系統(tǒng)建設方面，2019年，新增建設12個地面運行控制站（包括1個注入站和11個二類監(jiān)測站），完成星地聯(lián)調、集成測試工作，系統(tǒng)整體運行穩(wěn)定。 

　　截至10月底，北斗系統(tǒng)在軌運行服務衛(wèi)星共34顆，包括15顆北斗二號衛(wèi)星、19顆北斗三號衛(wèi)星，共同為全球用戶提供服務。 

　　（二）服務性能穩(wěn)步提升 

　　重點服務區(qū)域。2019年5月，發(fā)射最后一顆北斗二號備份衛(wèi)星，進一步提高北斗二號系統(tǒng)重點服務區(qū)域內的性能指標。北斗三號衛(wèi)星加入后，北斗系統(tǒng)B1I、B3I信號在北斗二號系統(tǒng)服務區(qū)域內，相比僅用北斗二號系統(tǒng)單獨定位，精度提升約30%，可用性提升約5%。 

　　全球服務區(qū)域。北斗系統(tǒng)B1I、B3I信號服務區(qū)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(qū)域可用性優(yōu)于99%（美洲部分區(qū)域優(yōu)于97%）。在全球區(qū)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（95%置信度）。北斗三號衛(wèi)星新信號B1C、B2a目前在全球已具備一定服務能力，在PDOP≤6條件下，可用性優(yōu)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（95%置信度）。 

　　特色能力建設情況。北斗地基增強系統(tǒng)提供基本服務，已在中國范圍內建設155個框架網(wǎng)基準站，近2200個區(qū)域網(wǎng)基準站，在測繪、國土資源、地震、交通、氣象等多個領域開展高精度應用，為用戶提供基本服務，包括米級、分米級和厘米級實時定位服務，后處理毫米級精密定位服務。北斗星基增強系統(tǒng)按照國際民航標準開展建設，提供更高精度、更高完好性的導航服務。今年已完成首顆具備星基增強服務的GEO衛(wèi)星在軌測試，衛(wèi)星狀態(tài)良好。 

▲北斗三號系統(tǒng)定位精度

二、應用推廣

　　在積極推進系統(tǒng)建設的同時，著力打造基礎產(chǎn)品，推動多領域應用，帶動“北斗+”融合應用發(fā)展，促進衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)增長。 

　　（一）基礎產(chǎn)品 

　　目前，北斗/GNSS基礎產(chǎn)品已實現(xiàn)大眾應用，技術達到國際先進水平。全頻一體化高精度芯片正在研發(fā)，北斗芯片性能將再上一個臺階。截至2019年底，北斗導航型芯片模塊、高精度板卡和天線已輸出到100余個國家和地區(qū)。 

　　（二）行業(yè)應用 

　　北斗系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應用于交通運輸、公共安全、農(nóng)林牧漁、水文監(jiān)測、氣象預報、通信時統(tǒng)、電力調度、防災減災等領域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。交通運輸方面，截至2019年9月，國內超過647.23萬輛營運車輛、4.23萬輛郵政和快遞車輛應用北斗，建成全球最大的營運車輛動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，有效提升了管理效率和道路運輸安全水平；農(nóng)林牧漁方面，基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)超過2萬臺套，節(jié)約50%的用工成本；基于北斗的農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管平臺和物聯(lián)網(wǎng)平臺為10萬余臺套農(nóng)機設備提供服務，極大提高了作業(yè)管理效率；防災減災方面，目前已建成部、省、市（縣）三級平臺，實現(xiàn)六級業(yè)務應用，推廣北斗終端超過4.5萬臺。利用北斗/GNSS高精度技術實現(xiàn)地質災害監(jiān)測，多次成功提前預警甘肅黃土滑坡，時間精確到秒，移動范圍精確到毫米。 

　　（三）大眾應用 

　　基于北斗的導航定位服務廣泛進入電子商務、移動智能終端制造、位置服務、共享經(jīng)濟和民生領域，深刻改變著人們的生產(chǎn)生活方式。國內外主流芯片廠商紛紛推出兼容北斗系統(tǒng)的通導一體化芯片。據(jù)統(tǒng)計，2019年第三季度，在中國市場申請入網(wǎng)的手機有151款具有定位功能，其中支持北斗定位的有110款。國內北斗企業(yè)利用北斗地基增強站，提供厘米級定位、毫米級感知、納米級授時的精準時空服務，提供的加速定位服務覆蓋220個國家和地區(qū)，全球用戶規(guī)模超過3.9億。 

三、國際化發(fā)展

　　（一）雙邊合作 

　　北斗系統(tǒng)持續(xù)與其它衛(wèi)星導航系統(tǒng)開展雙邊合作，推動兼容共用。中美在兼容與互操作、增強系統(tǒng)、民用服務等領域設立聯(lián)合工作組，持續(xù)開展合作交流；中歐設立北斗與伽利略系統(tǒng)兼容與互操作工作組，在中歐空間對話機制、國際電聯(lián)等框架下，持續(xù)開展協(xié)調、交流與合作；《中華人民共和國政府和俄羅斯聯(lián)邦政府關于和平使用北斗和格洛納斯全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的合作協(xié)定》已經(jīng)生效，中俄衛(wèi)星導航重大戰(zhàn)略合作項目委員會第六次會議今年8月在俄羅斯喀山召開，簽署了中俄衛(wèi)星導航監(jiān)測站站址勘察證明，取得多項合作成果。此外，中伊（拉克）、中突、中沙等雙邊合作穩(wěn)步推進。 

　　（二）多邊合作 

　　2019年6月第62屆聯(lián)合國外空委大會期間，在維也納國際中心舉行以“從指南針到北斗”為主題的中國古代導航展，生動展示中國在授時、測繪、制圖和導航科學技術方面取得的輝煌成就。2019年4月和10月，分別在突尼斯、中國南寧召開了第二屆中阿北斗合作論壇和中國—中亞北斗合作論壇，推進北斗系統(tǒng)服務阿拉伯地區(qū)和中亞國家。 

　　（三）北斗海外應用穩(wěn)步推進 

　　隨著北斗高精度產(chǎn)品的輸出，北斗系統(tǒng)已在東盟國家的土地確權、精準農(nóng)業(yè)、倉儲物流，西亞國家的建筑施工，南亞國家的機場授時、海上打樁，東歐國家的電力巡檢，非洲國家的國土測量等不同領域廣泛應用。北斗三號系統(tǒng)建設日臻完善，將在更廣地域，為更多民眾提供優(yōu)質服務。 

　　（四）北斗國際標準成果豐碩 

　　我們積極參與國際民航、海事、電工委員會等組織相關工作。持續(xù)推動北斗2020年全面加入國際民航組織標準；完成26項北斗B1I信號國際移動通信標準的制定，正在開展B1C和B2a國際移動通信標準的制定工作；推動支持北斗系統(tǒng)的接收機定位結果輸出協(xié)議（NMEA0183）和接收機數(shù)據(jù)交換格式（RINEX3.04）公布；將北斗搜救載荷相關技術參數(shù)和指標信息寫入國際搜救衛(wèi)星組織有關文件，完成第一批搜救載荷研制和在軌測試；主導完成首個北斗在國際電工委員會（IEC）的標準，順利通過委員會投票。 

四、后續(xù)計劃

　　系統(tǒng)于2020年全面建成后，將在進一步提升全球導航定位授時和區(qū)域短報文通信服務的基礎上，實現(xiàn)全球短報文通信、國際搜救、星基增強及精密單點定位等服務能力。北斗系統(tǒng)作為向世界民眾提供公共服務的重大空間基礎設施，將以更新的姿態(tài)、更強的能力、更優(yōu)的服務，服務全球，造福人類，為世界貢獻中國方案，彰顯中國力量。