楊長風(fēng)總設(shè)計(jì)師：進(jìn)入全球化新時(shí)代的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

　近日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長風(fēng)特別撰文，對一年來北斗系統(tǒng)建設(shè)、應(yīng)用推廣和國際化發(fā)展情況進(jìn)行了詳述，并對后續(xù)計(jì)劃進(jìn)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(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長風(fēng)

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（簡稱“北斗系統(tǒng)”）作為四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）核心供應(yīng)商之一，按照“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略穩(wěn)步推進(jìn)建設(shè)。2018年底，北斗系統(tǒng)已提供全球服務(wù)，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(fèi)、高質(zhì)量的導(dǎo)航、定位、授時(shí)、短報(bào)文通信等服務(wù)。2035年前將建設(shè)完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系。 

　　2019年，北斗系統(tǒng)在工程建設(shè)、應(yīng)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(shè)

　　（一）全球組網(wǎng)加速推進(jìn) 

　　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(jìn)一步完善全球系統(tǒng)星座。預(yù)計(jì)今年底，將完成最后2顆MEO衛(wèi)星的發(fā)射，標(biāo)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(dǎo)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(shè)方面，2019年，新增建設(shè)12個(gè)地面運(yùn)行控制站（包括1個(gè)注入站和11個(gè)二類監(jiān)測站），完成星地聯(lián)調(diào)、集成測試工作，系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定。 

　　截至10月底，北斗系統(tǒng)在軌運(yùn)行服務(wù)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(wù)。 

　　（二）服務(wù)性能穩(wěn)步提升 

　　重點(diǎn)服務(wù)區(qū)域。2019年5月，發(fā)射最后一顆北斗二號備份衛(wèi)星，進(jìn)一步提高北斗二號系統(tǒng)重點(diǎn)服務(wù)區(qū)域內(nèi)的性能指標(biāo)。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(wù)區(qū)域內(nèi)，相比僅用北斗二號系統(tǒng)單獨(dú)定位，精度提升約30%，可用性提升約5%。 

　　全球服務(wù)區(qū)域。北斗系統(tǒng)B1I、B3I信號服務(wù)區(qū)域由亞太擴(kuò)展至全球，精度及可用性進(jìn)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?qū)崪y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(shí)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(wù)能力，在PDOP≤6條件下，可用性優(yōu)于87%，實(shí)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(shí)精度約19.9ns（95%置信度）。 

　　特色能力建設(shè)情況。北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)提供基本服務(wù)，已在中國范圍內(nèi)建設(shè)155個(gè)框架網(wǎng)基準(zhǔn)站，近2200個(gè)區(qū)域網(wǎng)基準(zhǔn)站，在測繪、國土資源、地震、交通、氣象等多個(gè)領(lǐng)域開展高精度應(yīng)用，為用戶提供基本服務(wù)，包括米級、分米級和厘米級實(shí)時(shí)定位服務(wù)，后處理毫米級精密定位服務(wù)。北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)按照國際民航標(biāo)準(zhǔn)開展建設(shè)，提供更高精度、更高完好性的導(dǎo)航服務(wù)。今年已完成首顆具備星基增強(qiáng)服務(wù)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(yīng)用推廣

　　在積極推進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，著力打造基礎(chǔ)產(chǎn)品，推動多領(lǐng)域應(yīng)用，帶動“北斗+”融合應(yīng)用發(fā)展，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)增長。 

　　（一）基礎(chǔ)產(chǎn)品 

　　目前，北斗/GNSS基礎(chǔ)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)大眾應(yīng)用，技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)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(gè)臺階。截至2019年底，北斗導(dǎo)航型芯片模塊、高精度板卡和天線已輸出到100余個(gè)國家和地區(qū)。 

　　（二）行業(yè)應(yīng)用 

　　北斗系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、公共安全、農(nóng)林牧漁、水文監(jiān)測、氣象預(yù)報(bào)、通信時(shí)統(tǒng)、電力調(diào)度、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。交通運(yùn)輸方面，截至2019年9月，國內(nèi)超過647.23萬輛營運(yùn)車輛、4.23萬輛郵政和快遞車輛應(yīng)用北斗，建成全球最大的營運(yùn)車輛動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，有效提升了管理效率和道路運(yùn)輸安全水平；農(nóng)林牧漁方面，基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)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(jī)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(jī)設(shè)備提供服務(wù)，極大提高了作業(yè)管理效率；防災(zāi)減災(zāi)方面，目前已建成部、省、市（縣）三級平臺，實(shí)現(xiàn)六級業(yè)務(wù)應(yīng)用，推廣北斗終端超過4.5萬臺。利用北斗/GNSS高精度技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，多次成功提前預(yù)警甘肅黃土滑坡，時(shí)間精確到秒，移動范圍精確到毫米。 

　　（三）大眾應(yīng)用 

　　基于北斗的導(dǎo)航定位服務(wù)廣泛進(jìn)入電子商務(wù)、移動智能終端制造、位置服務(wù)、共享經(jīng)濟(jì)和民生領(lǐng)域，深刻改變著人們的生產(chǎn)生活方式。國內(nèi)外主流芯片廠商紛紛推出兼容北斗系統(tǒng)的通導(dǎo)一體化芯片。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年第三季度，在中國市場申請入網(wǎng)的手機(jī)有151款具有定位功能，其中支持北斗定位的有110款。國內(nèi)北斗企業(yè)利用北斗地基增強(qiáng)站，提供厘米級定位、毫米級感知、納米級授時(shí)的精準(zhǔn)時(shí)空服務(wù)，提供的加速定位服務(wù)覆蓋220個(gè)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(dǎo)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(qiáng)系統(tǒng)、民用服務(wù)等領(lǐng)域設(shè)立聯(lián)合工作組，持續(xù)開展合作交流；中歐設(shè)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(jī)制、國際電聯(lián)等框架下，持續(xù)開展協(xié)調(diào)、交流與合作；《中華人民共和國政府和俄羅斯聯(lián)邦政府關(guān)于和平使用北斗和格洛納斯全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的合作協(xié)定》已經(jīng)生效，中俄衛(wèi)星導(dǎo)航重大戰(zhàn)略合作項(xiàng)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(dǎo)航監(jiān)測站站址勘察證明，取得多項(xiàng)合作成果。此外，中伊（拉克）、中突、中沙等雙邊合作穩(wěn)步推進(jìn)。 

　　（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(dǎo)航展，生動展示中國在授時(shí)、測繪、制圖和導(dǎo)航科學(xué)技術(shù)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(jìn)北斗系統(tǒng)服務(wù)阿拉伯地區(qū)和中亞國家。 

　　（三）北斗海外應(yīng)用穩(wěn)步推進(jìn) 

　　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(quán)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、倉儲物流，西亞國家的建筑施工，南亞國家的機(jī)場授時(shí)、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(lǐng)域廣泛應(yīng)用。北斗三號系統(tǒng)建設(shè)日臻完善，將在更廣地域，為更多民眾提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。 

　　（四）北斗國際標(biāo)準(zhǔn)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(guān)工作。持續(xù)推動北斗2020年全面加入國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)；完成26項(xiàng)北斗B1I信號國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，正在開展B1C和B2a國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)的制定工作；推動支持北斗系統(tǒng)的接收機(jī)定位結(jié)果輸出協(xié)議（NMEA0183）和接收機(jī)數(shù)據(jù)交換格式（RINEX3.04）公布；將北斗搜救載荷相關(guān)技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)信息寫入國際搜救衛(wèi)星組織有關(guān)文件，完成第一批搜救載荷研制和在軌測試；主導(dǎo)完成首個(gè)北斗在國際電工委員會（IEC）的標(biāo)準(zhǔn)，順利通過委員會投票。 

四、后續(xù)計(jì)劃

　　系統(tǒng)于2020年全面建成后，將在進(jìn)一步提升全球?qū)Ш蕉ㄎ皇跁r(shí)和區(qū)域短報(bào)文通信服務(wù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)全球短報(bào)文通信、國際搜救、星基增強(qiáng)及精密單點(diǎn)定位等服務(wù)能力。北斗系統(tǒng)作為向世界民眾提供公共服務(wù)的重大空間基礎(chǔ)設(shè)施，將以更新的姿態(tài)、更強(qiáng)的能力、更優(yōu)的服務(wù)，服務(wù)全球，造福人類，為世界貢獻(xiàn)中國方案，彰顯中國力量。