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ＧＰＳ、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略一起，成為國際GNSS四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

我國的北斗系統(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)，使中國成為世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。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

在全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，美國的GPS技術(shù)成熟，且免費(fèi)對民用領(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？

安全性無疑是最主要的因素。衛(wèi)星導(dǎo)航廣泛應(yīng)用于軍事、國防領(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)上角度來說，北斗系統(tǒng)相較GPS有兩個(gè)方面的主要優(yōu)勢：

（1）三頻信號。北斗使用的是三頻信號，而GPS使用的則是雙頻信號，這是兩者的不同，也是北斗的重要優(yōu)點(diǎn)之一。三頻信號的作用是，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，無源定位不需要。北斗二代使用的是無源定位，當(dāng)能觀測到的衛(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，隨著國家對北斗導(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、海事、農(nóng)業(yè)、交通等諸多領(lǐng)域得到了越來越多的應(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)的劣勢是主要原因。近年來，越來越多的國內(nèi)企業(yè)開始瞄準(zhǔn)北斗芯片和板卡市場，在國家政策和專項(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GPS、中國北斗和俄羅斯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，可支持中國自主建設(shè)的北斗系統(tǒng)獨(dú)立定位和國際主流衛(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測量儀器小型化，尤其適合對于對體積、功耗、性能和成本有著較高要求的無人機(jī)、GIS信息采集、車道級導(dǎo)航、農(nóng)機(jī)自動駕駛等應(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135萬套、527萬套和1326萬套，實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級的增長。目前，與美國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)和國際市場五方面實(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臺、千萬臺和億臺三大臺階[1]。

北斗國際化進(jìn)程

2015年3月，中國首顆新一代北斗導(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)用的國際化進(jìn)程也在不斷提速。目前北斗主要通過三大途徑參與國際合作。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北斗導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入國際海事、國際民航、移動通信等國際組織?！洞d北斗接收機(jī)設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)》2014年已通過國際海事組織批準(zhǔn)，北斗系統(tǒng)正式成為國際海事組織認(rèn)可的第三個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?！∪欠e極推動北斗系統(tǒng)服務(wù)國際社會。中國已與韓國、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)已在東盟各國逐步打開局面，泰國、馬來西亞、印度尼西亞等國都將逐步引入該系統(tǒng)。其中，泰國在2015年3月與光谷北斗簽署《“中國-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、以泰國為主的北斗應(yīng)用和服務(wù)產(chǎn)業(yè)支撐平臺，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，市場國際化和服務(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，市場潛力將得到極大的釋放，產(chǎn)業(yè)競爭能力將有質(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