北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展近況

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是我國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。與美國(guó)ＧＰＳ、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略一起，成為國(guó)際GNSS四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

我國(guó)的北斗系統(tǒng)按照“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，第一步，2000年建成了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，使中國(guó)成為世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。第二步，區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，形成覆蓋亞太大部分地區(qū)的服務(wù)能力。2012年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始向亞太大部分地區(qū)正式提供連續(xù)無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)。第三步，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，計(jì)劃2020年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成全球覆蓋能力。

按照規(guī)劃，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)將有5顆靜止軌道衛(wèi)星（GEO）和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，30顆非靜止軌道衛(wèi)星又細(xì)分為27顆中軌道衛(wèi)星（MEO）和3顆傾斜軌道同步衛(wèi)星（IGSO)組成，共有三種運(yùn)行軌道。截至目前，我國(guó)已成功發(fā)射２２顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

在全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，美國(guó)的GPS技術(shù)成熟，且免費(fèi)對(duì)民用領(lǐng)域開放，因而得到了廣泛應(yīng)用。在這樣的背景下，北斗系統(tǒng)的建設(shè)有哪些意義？與GPS系統(tǒng)相比，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)？

安全性無(wú)疑是最主要的因素。衛(wèi)星導(dǎo)航廣泛應(yīng)用于軍事、國(guó)防領(lǐng)域以及交通、農(nóng)林、漁業(yè)、等重要民用領(lǐng)域，自主可控應(yīng)該是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的首要條件。

從技術(shù)上角度來(lái)說(shuō)，北斗系統(tǒng)相較GPS有兩個(gè)方面的主要優(yōu)勢(shì)：

（1）三頻信號(hào)。北斗使用的是三頻信號(hào)，而GPS使用的則是雙頻信號(hào)，這是兩者的不同，也是北斗的重要優(yōu)點(diǎn)之一。三頻信號(hào)的作用是，可以更好的消除高階電離層延遲影響，從而提高定位可靠性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，提高模糊度的固定效率。

（2）有源定位。有源定位就是接收機(jī)自己需要發(fā)射信息與衛(wèi)星通信，無(wú)源定位不需要。北斗二代使用的是無(wú)源定位，當(dāng)能觀測(cè)到的衛(wèi)星質(zhì)量很差時(shí)，且數(shù)量較少時(shí)(至少要4顆衛(wèi)星)，仍然可以實(shí)現(xiàn)定位。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的短報(bào)文通信服務(wù)，最重要的就是雙向通信服務(wù)了，在重大緊急事件中重用非常之大。這是北斗所獨(dú)有的功能，是北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的著名且重要的優(yōu)點(diǎn)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片發(fā)展

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)北斗導(dǎo)航的大力扶持，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民用領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展。在地理勘測(cè)、海事、農(nóng)業(yè)、交通等諸多領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。但是，在消費(fèi)領(lǐng)域，北斗系統(tǒng)的應(yīng)用任然與GPS有較大差距。究其原因，核心芯片及模組在價(jià)格上相較GPS系統(tǒng)的劣勢(shì)是主要原因。近年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)開始瞄準(zhǔn)北斗芯片和板卡市場(chǎng)，在國(guó)家政策和專項(xiàng)的扶持下，企業(yè)的研發(fā)技術(shù)水平有了極大地提升，國(guó)產(chǎn)化程度日益提高。2015年5月，和芯星通發(fā)布全球首款全系統(tǒng)多核高精度GNSS導(dǎo)航定位芯片Nebulas II (UC4C0)。2015年8月，夢(mèng)芯科技自主研發(fā)的北斗40 nm SoC定位芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，它可同時(shí)支持美國(guó)GPS、中國(guó)北斗和俄羅斯GLONASS等衛(wèi)星定位系統(tǒng)。2015年11月，中海達(dá)成功研制北斗高精度衛(wèi)星導(dǎo)航板卡，可在高精度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵核心部件的進(jìn)口替代，可支持中國(guó)自主建設(shè)的北斗系統(tǒng)獨(dú)立定位和國(guó)際主流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS/GLONASS/北斗多系統(tǒng)聯(lián)合定位。

多系統(tǒng)兼容芯片具有抗干擾、高輸出率等特性，可以實(shí)現(xiàn)高精度GNSS測(cè)量?jī)x器小型化，尤其適合對(duì)于對(duì)體積、功耗、性能和成本有著較高要求的無(wú)人機(jī)、GIS信息采集、車道級(jí)導(dǎo)航、農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛等應(yīng)用領(lǐng)域的多模多頻高精度定位定向?qū)I(yè)應(yīng)用。2013至2015年，北斗兼容機(jī)芯片的銷量分別達(dá)到135萬(wàn)套、527萬(wàn)套和1326萬(wàn)套，實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。目前，與美國(guó)GPS或俄羅斯GLONASS兼容的北斗兼容機(jī)在汽車前裝、智能手機(jī)、高精度應(yīng)用、泛在位置服務(wù)和國(guó)際市場(chǎng)五方面實(shí)現(xiàn)了根本性突破。具有北斗定位功能的終端銷量跨越了百萬(wàn)臺(tái)、千萬(wàn)臺(tái)和億臺(tái)三大臺(tái)階[1]。

北斗國(guó)際化進(jìn)程

2015年3月，中國(guó)首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，順利進(jìn)入預(yù)定軌道，標(biāo)志著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)由亞太區(qū)域運(yùn)行向全球拓展。北斗全球系統(tǒng)工程建設(shè)積極推進(jìn)。預(yù)計(jì)在2020年前后將實(shí)現(xiàn)5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛(wèi)星全球組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全球區(qū)域覆蓋。北斗系統(tǒng)將于2018年形成“一帶一路”沿線國(guó)家全球初始服務(wù)的基本能力，到2020年形成全球的服務(wù)能力。

隨著全球?qū)Ш较到y(tǒng)布局的逐步發(fā)展，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的國(guó)際化進(jìn)程也在不斷提速。目前北斗主要通過(guò)三大途徑參與國(guó)際合作。一是在雙邊層面持續(xù)與各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開展兼容與互操作協(xié)調(diào)，共同為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。二是在多邊層面積極推動(dòng)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)際海事、國(guó)際民航、移動(dòng)通信等國(guó)際組織。《船載北斗接收機(jī)設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)》2014年已通過(guò)國(guó)際海事組織批準(zhǔn)，北斗系統(tǒng)正式成為國(guó)際海事組織認(rèn)可的第三個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?！∪欠e極推動(dòng)北斗系統(tǒng)服務(wù)國(guó)際社會(huì)。中國(guó)已與韓國(guó)、澳大利亞、印尼、巴基斯坦、新加坡、阿聯(lián)酋、尼日利亞等開展合作，幫助東南亞、南亞地區(qū)一些國(guó)家進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的方案設(shè)計(jì)，在當(dāng)?shù)赝茝V普及北斗應(yīng)用、建設(shè)地基增強(qiáng)系統(tǒng)。

目前，北斗系統(tǒng)已在東盟各國(guó)逐步打開局面，泰國(guó)、馬來(lái)西亞、印度尼西亞等國(guó)都將逐步引入該系統(tǒng)。其中，泰國(guó)在2015年3月與光谷北斗簽署《“中國(guó)-東盟北斗科技城”戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，將建設(shè)面向東盟、以泰國(guó)為主的北斗應(yīng)用和服務(wù)產(chǎn)業(yè)支撐平臺(tái)，推進(jìn)北斗在東盟地區(qū)通信、交通、農(nóng)業(yè)、旅游、航運(yùn)、金融、電力、急救、公共安全、物流、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵領(lǐng)域和重點(diǎn)行業(yè)的應(yīng)用。

未來(lái)五年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)將實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，市場(chǎng)國(guó)際化和服務(wù)全球化將得以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用深度和廣度都將有大幅度提升，市場(chǎng)潛力將得到極大的釋放，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力將有質(zhì)的提升。產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)將逐步趨于穩(wěn)定成熟。
責(zé)任編輯 LK