中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)

推進(jìn)北斗應(yīng)用 壯大新興產(chǎn)業(yè)
中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)
2020/05/23 04:53

      北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(簡稱“北斗”)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要,自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗不僅是我國時(shí)空安全的戰(zhàn)略保障,也是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。北斗為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國家重要時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施。

      一、北斗的優(yōu)勢

      我國北斗建設(shè)按照三步走的發(fā)展戰(zhàn)略:2000年底,建成了北斗一號,向中國提供服務(wù);2012年底,建成了北斗二號,向亞太地區(qū)提供服務(wù);2020年建成北斗三號,向全球提供服務(wù)。北斗三號空間段由24顆中圓地球軌道(MEO)衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛(wèi)星組成。2017年11月5日,北斗三號1、2號衛(wèi)星成功發(fā)射。2018年11月19日,北斗三號18、19號衛(wèi)星成功發(fā)射。在一年零14天,連續(xù)發(fā)射19顆北斗衛(wèi)星,建成了北斗三號全球服務(wù)基本星座系統(tǒng),向全世界展示了中國速度。今年3月9日,北斗三號第29顆衛(wèi)星發(fā)射并完成組網(wǎng)。6月中旬,將按計(jì)劃發(fā)射最后一顆GEO衛(wèi)星。屆時(shí),北斗完成全球星座組網(wǎng),為世界提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

      我國北斗二號到北斗三號建設(shè),實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。北斗三號服務(wù)區(qū)域擴(kuò)展到全球,性能指標(biāo)大幅提升,功能也得到顯著增強(qiáng)。在性能方面:一是全球定位精度優(yōu)于10米,在亞太地區(qū)定位精度,優(yōu)于5米;二是采用了更高性能的銣原子鐘和氫原子鐘,銣原子鐘天穩(wěn)定度為10-14量級,氫原子鐘天穩(wěn)定度為10-15量級;三是采用新的技術(shù),空間信號精度(SIS URE)優(yōu)于0.5m;四是增加了性能更優(yōu)的互操作信號B1C,同時(shí),在全球系統(tǒng)中將B2I信號升級為性能更優(yōu)的B2a信號。功能方面:一是在提高基本導(dǎo)航服務(wù)能力的基礎(chǔ)上,按照國際民航標(biāo)準(zhǔn)提供了星基增強(qiáng)服務(wù);二是按照國際搜救衛(wèi)星組織標(biāo)準(zhǔn),提供了國際搜索救援服務(wù);三是在全面兼容北斗二號短報(bào)文服務(wù)基礎(chǔ)上,將服務(wù)容量提升10倍,用戶機(jī)發(fā)射功率降低10倍,即:區(qū)域短報(bào)文從北斗2號120個(gè)漢字拓展到1000個(gè)漢字。北斗三號提供的基本服務(wù)見表1。

表1   北斗三號提供的基本服務(wù)
服務(wù)類型 信號頻率 相應(yīng)衛(wèi)星
定位RNSS B1I、B3I、B1C、B2a、B2b 3GEO+3IGSO+24MEO
星基增強(qiáng)SBAS B1C、B2a 3GEO
區(qū)域短報(bào)文通信RSMCS L(Inboud)、S(Outbound) 3GEO
全球短報(bào)文通信GSMCS L(Uplink)、B2b(Downlink) 14MEO
國際搜救SAR Uplink:406MHz;Downlink:1544.21MHz 6MEO
精密單點(diǎn)定位PPP B2b 3GEO

      北斗與美國GPS、俄國GLONASS (格洛納斯)、歐洲Galileo(伽利略)系統(tǒng)比較,具有明顯的特點(diǎn):一是北斗空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座,除與GPS、GLONASS、Galileo具有相同的中圓地球軌道(MEO)外,另具有地球靜止軌道(GEO)和傾斜地球同步軌道(IGSO),GEO、IGSO軌道高度均為35,786千米,屬于高軌衛(wèi)星,其抗遮擋能力強(qiáng),在高樓林立的城市、視野摭擋的山區(qū),其它衛(wèi)星系統(tǒng)不能定位的情況下,北斗仍能定位,在低緯度地區(qū),北斗定位的優(yōu)點(diǎn)比其它衛(wèi)星系統(tǒng)更為明顯。二是北斗提供多個(gè)頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號,能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務(wù)精度。三是北斗創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信能力,具有實(shí)時(shí)導(dǎo)航、快速定位、精確授時(shí)、位置報(bào)告和短報(bào)文通信服務(wù)等五大功能。  

      北斗三號實(shí)測精度比發(fā)布精度高。2019年1月至3月,中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測試研究中心與阿拉伯信息通訊技術(shù)組織聯(lián)合開展了北斗測試評價(jià)活動(dòng)。測試結(jié)果為:全球平均可見衛(wèi)星數(shù)達(dá)6顆以上,在阿拉伯地區(qū)可以達(dá)到8顆以上,全球平均PDOP值小于4。其測試精度見表2。

表2   測試精度統(tǒng)計(jì)(PDOP≤6,單位米,95%
序號 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

      從其它地區(qū)多次測試的資料也都證明,北斗3號定位更精確,水平位置能達(dá)到2.5米至5米。性能更優(yōu)良,能向國際搜救組織免費(fèi)提供全球范圍內(nèi)搜救服務(wù)。系統(tǒng)更可靠,控制分系統(tǒng)增加衛(wèi)星至少60天的完全自主運(yùn)行能力,保證了地面測控站出現(xiàn)故障期間,北斗衛(wèi)星在軌仍能夠正常工作。系統(tǒng)更高效,增加了星間鏈路,形成了星星組網(wǎng)、星地組網(wǎng)復(fù)雜系統(tǒng),與其他類型衛(wèi)星相關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)中國衛(wèi)星之間的聯(lián)網(wǎng),更加高效地互通天地信息。

      二、北斗的推廣應(yīng)用

      習(xí)近平總書記對北斗推廣應(yīng)用非常重視,指出 “要加快推進(jìn)北斗應(yīng)用規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,讓關(guān)鍵領(lǐng)域先用起來,在使用過程中不斷優(yōu)化提升”。國務(wù)院發(fā)布了一系列發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航定位政策和文件,為北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。國家發(fā)展改革委、科技部、工信部、國防科工委,以及交通、農(nóng)業(yè)、公安、電力、林業(yè)、測繪地理信息等主管部門都相繼出臺(tái)推動(dòng)北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的辦法和措施,各地方政府紛紛發(fā)布了發(fā)展北斗應(yīng)用的有關(guān)文件,出臺(tái)優(yōu)惠政策,建立北斗衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)園,“筑巢引鳳”吸引北斗高新企業(yè)落戶,推動(dòng)了北斗在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

      中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)(簡稱“中位協(xié)”)是經(jīng)國家民政部批準(zhǔn)的社團(tuán)組織,是我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)領(lǐng)域唯一的全國性行業(yè)協(xié)會(huì),也是中國科協(xié)會(huì)員單位,其業(yè)務(wù)涵蓋衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感等方面的應(yīng)用,以及泛在室內(nèi)外無縫導(dǎo)航、天地基定位和泛在的時(shí)間空間位置服務(wù)。自成立25年來,中位協(xié)秉承為企業(yè)服務(wù)、為行業(yè)服務(wù)、為政府服務(wù)、為社會(huì)服務(wù)的宗旨,致力于提高我國衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力,促進(jìn)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和位置服務(wù)技術(shù)在我國的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。特別是我國北斗開展區(qū)域服務(wù)以來,中位協(xié)以高度的責(zé)任感和使命感,不遺余力地推進(jìn)北斗創(chuàng)新應(yīng)用,引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的方向。為了全面推進(jìn)北斗產(chǎn)業(yè)化,中位協(xié)發(fā)起成立了中國位置網(wǎng)服務(wù)聯(lián)盟,實(shí)施了“北斗百城百聯(lián)百用行動(dòng)計(jì)劃”,在選定的百余座城市,進(jìn)行互通互聯(lián),推動(dòng)落地百余個(gè)北斗應(yīng)用示范項(xiàng)目,在交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預(yù)報(bào)、測繪地理信息、智慧城市建設(shè)、農(nóng)林牧業(yè)、森林防火、通信網(wǎng)絡(luò)、電力調(diào)度、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急搜救等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,僅在北斗服務(wù)城市燃?xì)?、供水、排水、供熱等就擴(kuò)展到600多個(gè)城市。極大地促進(jìn)了北斗應(yīng)用,壯大了我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

      中位協(xié)非常重視北斗產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè),積極開展北斗科普宣傳教育,每年編寫科普教材免費(fèi)發(fā)放;舉辦北斗應(yīng)用研討會(huì)、學(xué)術(shù)交流會(huì);編輯出版衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)論文集;為地方政府編寫北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃;每年發(fā)布《中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》和《中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)年鑒》;每年開展“衛(wèi)星導(dǎo)航定位科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”評選,連續(xù)八年共評出781項(xiàng)科技進(jìn)步獎(jiǎng)和優(yōu)秀成果及應(yīng)用獎(jiǎng);每年舉辦的年會(huì)暨展會(huì),成為衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)發(fā)展的盛會(huì);主論壇上的院士、知名專家作的主旨報(bào)告,成為引領(lǐng)我國北斗新技術(shù)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo);十多場分論壇專家們作的報(bào)告,展示了北斗在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的成果和經(jīng)驗(yàn)。如果說年會(huì)是全國北斗學(xué)術(shù)研討的盛會(huì),而展會(huì)則呈現(xiàn)的北斗芯片、模組、板卡、終端、軟件等產(chǎn)品,及不同領(lǐng)域的應(yīng)用方案,則展示了我國北斗產(chǎn)業(yè)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的碩果。

      三、北斗是新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引擎

      2月23日,習(xí)近平總書記在統(tǒng)籌推進(jìn)新冠肺炎疫情防控和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展工作部署會(huì)議上指出:“疫情對產(chǎn)業(yè)發(fā)展既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。一些傳統(tǒng)行業(yè)受沖擊較大,而智能制造、無人配送、在線消費(fèi)、醫(yī)療健康等新興產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出強(qiáng)大成長潛力。要以此為契機(jī),改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),培育壯大新興產(chǎn)業(yè)。” 一切皆需定位,萬物均要導(dǎo)航。智能化、無人操作等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展均離不開時(shí)間和空間,北斗恰恰給上述新興產(chǎn)業(yè)提供了全天候、全天時(shí)精確的時(shí)空信息,是上述行業(yè)發(fā)展離不開的技術(shù)和手段。抓住了北斗精準(zhǔn)時(shí)空信息的應(yīng)用,就抓住了新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的牛鼻子。

      中位協(xié)多年努力推廣北斗應(yīng)用的實(shí)踐證明:北斗時(shí)空信息與通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、各行業(yè)具體業(yè)務(wù)工作結(jié)合起來,可以推進(jìn)各行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用模式創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)融合、應(yīng)用融合和產(chǎn)業(yè)鏈融合,可以對傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型和升級改造。

      北斗“+”服務(wù):與傳統(tǒng)服務(wù)性行業(yè)深度融合,可以創(chuàng)造基于時(shí)空位置的新商態(tài)、新業(yè)態(tài),如電子商務(wù)物流,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)金融、移動(dòng)在線共享教育、分享交通、分享醫(yī)療等。

      北斗“+”功能:北斗+物聯(lián)網(wǎng)/輸電網(wǎng),就不再是傳統(tǒng)意義的信息網(wǎng)絡(luò),它更是一個(gè)物質(zhì)、能量和信息互相交融的泛在網(wǎng),所傳遞的不僅是傳統(tǒng)意義的信息,還包括與人類需求相關(guān)的物質(zhì)和能量傳輸?shù)男畔ⅰJ侨祟惢顒?dòng)的實(shí)體空間與虛擬網(wǎng)絡(luò)空間信息的融合。

      北斗“+”產(chǎn)業(yè):為制造業(yè)向無場所經(jīng)濟(jì)提供時(shí)空位置服務(wù),可以從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售到售后服務(wù)以及產(chǎn)品遠(yuǎn)程感知運(yùn)控全流程,對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行空間共享。

      北斗“+”技術(shù):與傳感器、多種無線通訊、微電機(jī),以及其它定位方式等技術(shù)融合,室內(nèi)外多傳感器融合,為各行業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)提供泛在、智能的時(shí)空位置服務(wù)。

      開展“北斗+”應(yīng)用,只有想不到,沒有做不到。北斗是新興產(chǎn)業(yè)的引擎,大力推廣“北斗+”或“+北斗”可以極大推動(dòng)信息化、智能化等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

      今年5月18日,中位協(xié)發(fā)布了《2020中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》,2019年我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到3,450億元人民幣,較2018年增長14.4%。北斗對產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值的貢獻(xiàn)率超過80%。隨著北斗廣泛普及應(yīng)用,北斗將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此,我們必須站在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度,以改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),培育壯大新興產(chǎn)業(yè)來看待推廣北斗應(yīng)用問題。

      四、推廣北斗應(yīng)用任重而道遠(yuǎn)

      盡管我們在推廣北斗應(yīng)用方面做了大量工作,但是我們也清楚地認(rèn)識到北斗起步較晚,GPS作為全球在技術(shù)和應(yīng)用層面上最為成熟的系統(tǒng),統(tǒng)領(lǐng)國際衛(wèi)星導(dǎo)航市場已20多年。國外一些知名大企業(yè)旗下的GPS產(chǎn)品已成為國際名牌,具有相當(dāng)大的市場優(yōu)勢。近幾年來,中位協(xié)在推廣北斗應(yīng)用的過程中也對其難點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)研,發(fā)現(xiàn)除專業(yè)人士以外,相當(dāng)部分群體不知道北斗是什么,北斗能干什么;相當(dāng)部分行業(yè)不知道如何應(yīng)用北斗;有相當(dāng)一部分衛(wèi)星導(dǎo)航用戶對GPS應(yīng)用已成習(xí)慣,對北斗應(yīng)用還轉(zhuǎn)不過來。此外,雖然我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)領(lǐng)域企事業(yè)單位大約有14,000家,從業(yè)人員數(shù)量超過了50萬人,業(yè)內(nèi)相關(guān)上市公司(含新三板)總數(shù)為46家。但從事該產(chǎn)業(yè)的企業(yè)大部分都是民營中小企業(yè),抗風(fēng)險(xiǎn)能力差,有的企業(yè)缺乏長遠(yuǎn)的科技發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)營戰(zhàn)略。從產(chǎn)品質(zhì)量方面來看,芯片、模組、板卡、天線、終端產(chǎn)品等還沒有涌現(xiàn)出世界名牌。在開發(fā)能力方面,許多單位投入的科研力量和資金不足,新產(chǎn)品開發(fā)遲緩。在推廣應(yīng)用方面來看,行業(yè)應(yīng)用市場主要靠政府部門推動(dòng),大眾應(yīng)用市場還需要相當(dāng)長的時(shí)間才能建立起來。

      根據(jù)人民日報(bào)海外網(wǎng)全球媒體監(jiān)測平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示,2019年1月1日至12月31日,監(jiān)測到GPS的新聞數(shù)量為432,250篇/條,監(jiān)測到北斗新聞數(shù)量為55,781篇。從年度新聞總量上看,北斗僅相當(dāng)于GPS的12.90%。2020年1至3月,谷歌新聞收錄有關(guān)GPS的新聞數(shù)量為1.1億條,北斗新聞數(shù)量為7.2萬條,二者差距巨大。由此可見,北斗的知名度、產(chǎn)品信息及應(yīng)用,與GPS有著較大的差距。

      基于上述分析,北斗要在各行業(yè)廣泛應(yīng)用,走進(jìn)千家萬戶,使中國一流的北斗充分發(fā)揮作用,成為中國的北斗、世界的北斗,任重而道遠(yuǎn)。這就需要政府部門加大引導(dǎo)力度,出臺(tái)更利于北斗行業(yè)發(fā)展的政策和文件;需要北斗企業(yè)不斷發(fā)展壯大,勇于創(chuàng)新,涌現(xiàn)一批龍頭領(lǐng)軍企業(yè),開發(fā)出更多質(zhì)量好、精度高、信價(jià)比高的名牌產(chǎn)品,占領(lǐng)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)市場。需要北斗科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出更優(yōu)的算法、更好的數(shù)據(jù)處理軟件。需要北斗產(chǎn)研單位結(jié)合,盡快解決精度高、成本低、易推廣的北斗室內(nèi)外無縫導(dǎo)航問題,以擴(kuò)大北斗應(yīng)用服務(wù)面。需要社會(huì)組織、學(xué)校、媒體等單位繼續(xù)積極宣傳北斗,普及北斗知識。需要全社會(huì)各階層的人們都關(guān)心北斗,支持北斗,積極使用北斗產(chǎn)品,共同攜手建立良好的北斗生態(tài)環(huán)境。