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白駒過隙,時光荏苒,2020年已經悄然來臨。在二〇二〇年新年賀詞中指出,“北斗導航全球組網進入衝刺期……這些成就凝結著新時代奮鬥者的心血和汗水,彰顯了不同凡響的中國風采、中國力量。”這是繼二〇一九年新年賀詞“北斗導航向全球組網邁出堅實一步”之後,再次點贊北斗系統。

一、前生今世

(一)概述

中國北斗衛星導航系統(英文名稱:BeiDou Navigation Satellite System,簡稱 BDS),是中國著眼於國家安全和經濟社會發展需要,自主建設、獨立執行的衛星導航系統,是為全球使用者提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。是在GPS、GLONASS之後的第三個成熟的衛星導航系統。北斗衛星導航系統(BDS)和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO,是聯合國衛星導航委員會已認定的供應商。

衛星導航系統是全球性公共資源,多系統相容與互操作已成為發展趨勢。中國始終秉持和踐行“中國的北斗,世界的北斗,一流的北斗”的發展理念,服務“一帶一路”建設發展,積極推進北斗系統國際合作。與其他衛星導航系統攜手,與各個國家、地區和國際組織一起,共同推動全球衛星導航事業發展,讓北斗系統更好地服務全球、造福人類。

(二)發展歷程

1970年代,中國開始研究衛星導航系統的技術和方案,但之後這項名為“燈塔”的研究計劃被取消。1983年,中國航天專家陳芳允提出使用兩顆靜止軌道衛星實現區域性的導航功能。1989年,中國使用通訊衛星進行試驗,驗證了其可行性,之後的北斗衛星導航試驗系統即基於此方案。

第一步,建設北斗一號系統。1994 年,啟動北斗一號系統工程建設;2000 年,發射 2 顆地球靜止軌道衛星,建成系統並投入使用,採用有源定位體制,為中國使用者提供定位、授時、廣域差分和短報文通訊服務;2003 年,發射第 3 顆地球靜止軌道衛星,進一步增強系統性能。

第二步,建設北斗二號系統。2004 年,啟動北斗二號系統工程建設;2012 年,完成 14 顆衛星(5 顆地球靜止軌道衛星、5 顆傾斜地球同步軌道衛星和 4 顆中圓地球軌道衛星)發射組網。北斗二號系統在相容北斗一號系統技術體制基礎上,增加無源定位體制,為亞太地區使用者提供定位、測速、授時和短報文通訊服務。

第三步,建設北斗三號系統。2009 年,啟動北斗三號系統建設;2020 年將完成 30 顆衛星發射組網,全面建成北斗三號系統。北斗三號系統繼承有源服務和無源服務兩種技術體制,為全球使用者提供定位導航授時、全球短報文通訊和國際搜救服務,同時可為中國及周邊地區使用者提供星基增強、地基增強、精密單點定位和區域短報文通訊等服務。

2019年,北斗系統作為新中國成立七十年取得的輝煌成就之一,迎來了全球組網的攻堅衝刺。先後完成7箭10星發射,建成北斗三號系統核心星座。北斗規模化、產業化和國際化應用再上新臺階。北斗邁入全球服務新時代。

(三)發展特色

北斗系統的建設實踐,實現了在區域快速形成服務能力、逐步擴充套件為全球服務的發展路徑,豐富了世界衛星導航事業的發展模式。

北斗系統具有以下特點:一是北斗系統空間段採用三種軌道衛星組成的混合星座,與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多,抗遮擋能力強,尤其低緯度地區效能特點更為明顯。二是北斗系統提供多個頻點的導航訊號,能夠通過多頻訊號組合使用等方式提高服務精度。三是北斗系統創新融合了導航與通訊能力,具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通訊服務五大功能。

(四)發展目標

“北斗”是中國自主研製、獨立執行的衛星導航系統,已成為中國技術融合創新和產業融合發展的強大動力,成為中國改革開放40年來取得的重要成就之一。

建設世界一流的衛星導航系統,滿足國家安全與經濟社會發展需求,為全球使用者提供連續、穩定、可靠的服務;發展北斗產業,服務經濟社會發展和民生改善;深化國際合作,共享衛星導航發展成果,提高全球衛星導航系統的綜合應用效益。

2020年,是北斗系統完成三步走建設的收官之年,將昂首服務全球,造福人類。2020年,後北斗時代將繼承發揚“自主創新、團結協作、攻堅克難、追求卓越”的北斗精神,接續奮鬥,建設國家綜合PNT體系,為世界提供更加泛在、更加融合、更加智慧的服務。

二、建設原則

中國堅持“自主、開放、相容、漸進”的原則建設和發展北斗系統。

①自主。堅持自主建設、發展和執行北斗系統,具備向全球使用者獨立提供衛星導航服務的能力。

②開放。免費提供公開的衛星導航服務,鼓勵開展全方位、多層次、高水平的國際合作與交流。

④漸進。分步驟推進北斗系統建設發展,持續提升北斗系統服務效能,不斷推動衛星導航產業全面、協調和可持續發展。

三、基本組成

北斗系統由空間段、地面段和使用者段三部分組成。

①空間段。北斗系統空間段由若干地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星三種軌道衛星組成混合導航星座。

②地面段。北斗系統地面段包括主控站、時間同步/注入站和監測站等若干地面站。

③使用者段。北斗系統使用者段包括北斗相容其他衛星導航系統的晶片、模組、天線等基礎產品,以及終端產品、應用系統與應用服務等。

四、服務效能

北斗系統定位導航授時服務效能指標如下:

①服務區域:全球;

②定位精度:水平 10 米、高程 10 米(95%);

④授時精度:20 納秒(95%);

⑤服務可用性:優於 95%;

其中,在亞太地區,定位精度水平 5 米、高程 5 米(95%)。實測結果表明,北斗系統服務能力全面達到並優於上述指標。

五、服務型別

2020 年 6 月底前,還將發射 2 顆地球靜止軌道北斗三號衛星。未來,北斗系統將持續提升服務效能,擴充套件服務功能,保障連續穩定執行,進一步提升全球定位導航授時和區域短報文通訊服務能力,並提供星基增強、地基增強、精密單點定位、全球短報文通訊和國際搜救等服務。2020 年,北斗系統計劃提供如下服務。

①定位導航授時服務。為全球使用者提供服務,空間訊號精度優於0.5 米;全球定位精度優於 10 米,測速精度優於 0.2 米/秒,授時精度優於20 納秒;亞太地區定位精度優於 5 米,測速精度優於 0.1 米/秒,授時精度優於 10 納秒,整體效能大幅提升。

②短報文通訊服務。區域短報文通訊服務,服務容量提高到 1000萬次/小時,接收機發射功率降低到 1-3 瓦,單次通訊能力 1000 漢字(14000 位元);全球短報文通訊服務,單次通訊能力 40 漢字(560 位元)。

③星基增強服務。按照國際民航組織標準,服務中國及周邊地區使用者,支援單頻及雙頻多星座兩種增強服務模式,滿足國際民航組織相關效能要求。

④地基增強服務。利用行動通訊網路或網際網路絡,向北鬥基準站網覆蓋區內的使用者提供米級、分米級、釐米級、毫米級高精度定位服務。

⑤精密單點定位服務。服務中國及周邊地區使用者,提供動態分米級、靜態釐米級的精密定位服務。

⑥國際搜救服務。按照國際搜救衛星系統組織相關標準,與其他衛星導航系統共同組成全球中軌搜救系統,服務全球使用者。同時提供返向鏈路,極大提升搜救效率和服務能力。

六、服務應用

隨著北斗系統建設和服務能力的發展,相關產品已廣泛應用於交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理資訊、森林防火、通訊時統、電力排程、救災減災、應急搜救等領域,逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面,為全球經濟和社會發展注入新的活力。近年來,中國積極發展衛星導航應用產業,構建由基礎產品、應用終端、應用系統和運營服務構成的產業鏈,持續加強北斗產業保障、推進和創新體系建設,不斷改善產業環境,擴大應用規模,實現融合發展,提升衛星導航產業的綜合效益。

在基礎產品及設施應用方面,北斗/GNSS 基礎產品已實現福斯應用,技術達到國際先進水平。支援北斗三號系統訊號的 28 奈米晶片已在物聯網和消費電子領域得到廣泛應用。22 奈米雙頻定位晶片已具備市場化應用條件,全頻一體化高精度晶片已經投產,北斗晶片效能再上新臺階。截至 2019 年年底,中國產北斗導航型晶片模組出貨量已超 1 億片,季度出貨量突破 1000 萬片。北斗導航型晶片、模組、高精度板卡和天線已輸出到 100 餘個國家和地區。北斗地基增強系統,自 2017 年 7 月提供基本服務以來,在系統服務區內提供實時米級、分米級、釐米級和後處理毫米級增強定位服務,已在交通、地震、氣象、測繪、國土、科教等行業領域進行了應用推廣。截至 2019 年年底,已在中國範圍內建設 155 個框架網基準站和 2200 餘個區域網基準站。

在行業及區域應用方面,北斗系統已在交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、通訊授時、電力排程、救災減災、公共安全等領域得到廣泛應用,服務國家重要基礎設施,產生了顯著的經濟效益和社會效益。比如,在交通運輸方面,截至 2019 年 12 月,國內超過 650 萬輛營運車輛、4 萬輛郵政和快遞車輛,36 箇中心城市約 8萬輛公車、3200 餘座內河導航設施、2900 餘座海上導航設施已應用北斗系統,建成全球最大的營運車輛動態監管系統。在公共安全方面,構建了部、省、市(縣)三級北斗公安應用體系框架,全國 40 餘萬部北斗警用終端聯入警用位置服務平臺。北斗系統在亞太經濟合作組織會議、二十國集團峰會等重大活動安保中發揮了重要作用。

在福斯應用方面,基於北斗的導航服務已被電子商務、移動智慧終端製造、位置服務等廠商採用,廣泛進入中國福斯消費、共享經濟和民生領域,隨著 5G 商用時代的到來,北斗正在與新一代行動通訊、區塊鏈、人工智慧等新技術加速融合,北斗應用的新模式、新業態、新經濟不斷湧現,深刻改變著人們的生產生活方式。比如,多款支援北斗系統的手錶、手環等智慧穿戴裝置,以及學生卡、老人卡等特殊人群關愛產品不斷湧現,得到廣泛應用。

在國際應用推廣方面。作為全球衛星導航系統四大核心供應商之一,北斗系統堅持開放合作、資源共享的發展思路,積極務實開展國際交流與合作,促進全球衛星導航事業發展。持續與其他衛星導航系統開展協調合作,先後開展中俄、中美、中歐衛星導航合作,推動系統間相容與互操作,共同為全球使用者提供更加優質的服務。目前,北斗系統相關產品已輸出到 100 餘個國家,為使用者提供了多樣化的選擇和更好的應用體驗。基於北斗的土地確權、精準農業、數字施工、車輛船舶監管、智慧港口解決方案在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等得到成功應用。

附:小資料

怎麼知道自已手機是否支援北斗定位

隨著北斗三號系統核心星座2019年部署完成,越來越多的使用者期望儘早用到中國自己的導航系統。然而,大部分人日常使用手機導航等軟體時,並沒有發現北斗的蹤跡,似乎還是在使用美國GPS導航系統。這究竟是怎麼回事呢?使用者感受不到,主要因為手機上經常用“GPS”三個字母代替了所有導航系統。目前絕大多數手機,都是同時支援世界主流的四大衛星導航的,分別有:中國的北斗衛星導航系統(BDS)、美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO,一般手機晶片中都是整合這四個的。而據資料顯示,2019 年度在中國市場申請入網的手機有400 餘款具有定位功能,其中支援北斗定位近 300 款。想自己的手機是否支援北斗定位,下面三種查詢方法為您解惑。

1、手機下載北斗導航APP可查詢

可以在我們的手機應用商店裡下載APP查詢,這個APP非常的多,這裡就不細說名稱了,無論是蘋果手機還是安卓手機,開啟應用商店後,搜尋:”北斗“兩個字就會出來非常非常多的北斗APP,然後下載安裝開啟,只要能開啟使用的,說明都支援北斗導航的,因為目前大部分的手機都是支援北斗導航定位的。

2、可在網上搜索自已手機型號查詢

可以在網上輸入自已的手機型號,也可以查詢出來自已的手機是否支援北斗導航定位的,有的介紹裡面寫的是中文支援北斗,有的是寫的簡寫?BDS,注意看清楚即可,像現在一般的手機都是同時支援世界四大衛星導航定位的。

3、可以在各大電商平臺查詢

可以在各大電商平臺,搜尋自已的手機型號,就可以查詢到賣這種手機的商家了,可以看他家的寶貝詳情中的說明,也可以詳細諮詢商家,就知道自已手機是否支援了。

參考資料:《北斗衛星導航系統介紹》《北斗衛星導航系統發展報告(4.0版)》等

  • 東風家族日益強大,美國亞太老巢不安穩,五角大樓急尋新防禦手段
  • 中國“國寶級”專家出手,一黑科技讓潛艇靜音,技術領先美國