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杨长风总设计师:进入全球化新时代的北斗卫星导航系统

添加时间:2019-12-27 来源:北斗卫星导航系统 作者:北斗卫星导航系统
  近日,北斗卫星导航系统总设计师杨长风特别撰文,对一年来北斗系统建设、应用推广和国际化发展情况进行了详述,并对后续计划进行了阐释。文章刊登于2019年12月初出版的《GPS WORLD》杂志上。
 
  
北斗卫星导航系统总设计师杨长风
 
  北斗卫星导航系统(简称“北斗系统”)作为四大全球卫星导航系统(GNSS)核心供应商之一,按照“三步走”的发展战略稳步推进建设。2018年底,北斗系统已提供全球服务,2020年左右,将全面建成北斗三号系统,向全球用户提供开放、免费、高质量的导航、定位、授时、短报文通信等服务。2035年前将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时体系。
 
  2019年,北斗系统在工程建设、应用推广和国际化发展等方面取得了丰硕成果。
 
  一、系统建设
 
  (一)全球组网加速推进
 
  系统组网方面,2019年1月至11月底,共发射3颗北斗三号IGSO卫星和4颗MEO卫星,完成1颗IGSO卫星入网评估,进一步完善全球系统星座。预计今年底,将完成最后2颗MEO卫星的发射,标志着北斗系统完成全球核心星座的部署(编者注,12月16日第五十二、五十三颗北斗导航卫星已成功发射);2020年6月前,还将发射2颗GEO卫星,北斗三号系统全面部署完成。
 
  地面系统建设方面,2019年,新增建设12个地面运行控制站(包括1个注入站和11个二类监测站),完成星地联调、集成测试工作,系统整体运行稳定。
 
  截至10月底,北斗系统在轨运行服务卫星共34颗,包括15颗北斗二号卫星、19颗北斗三号卫星,共同为全球用户提供服务。
 
  (二)服务性能稳步提升
 
  重点服务区域。2019年5月,发射最后一颗北斗二号备份卫星,进一步提高北斗二号系统重点服务区域内的性能指标。北斗三号卫星加入后,北斗系统B1I、B3I信号在北斗二号系统服务区域内,相比仅用北斗二号系统单独定位,精度提升约30%,可用性提升约5%。
 
  全球服务区域。北斗系统B1I、B3I信号服务区域由亚太扩展至全球,精度及可用性进一步提升。在PDOP≤6条件下,全球大部分区域可用性优于99%(美洲部分区域优于97%)。在全球区域实测定位精度均值:水平约3.6m,高程约6.6m;测速精度约0.05m/s;授时精度约9.8ns(95%置信度)。北斗三号卫星新信号B1C、B2a目前在全球已具备一定服务能力,在PDOP≤6条件下,可用性优于87%,实测定位精度均值:水平约2.4m,高程约4.3m;测速精度约0.06m/s;授时精度约19.9ns(95%置信度)。
 
  特色能力建设情况。北斗地基增强系统提供基本服务,已在中国范围内建设155个框架网基准站,近2200个区域网基准站,在测绘、国土资源、地震、交通、气象等多个领域开展高精度应用,为用户提供基本服务,包括米级、分米级和厘米级实时定位服务,后处理毫米级精密定位服务。北斗星基增强系统按照国际民航标准开展建设,提供更高精度、更高完好性的导航服务。今年已完成首颗具备星基增强服务的GEO卫星在轨测试,卫星状态良好。
 
  
北斗三号系统定位精度
 
  二、应用推广
 
  在积极推进系统建设的同时,着力打造基础产品,推动多领域应用,带动“北斗+”融合应用发展,促进卫星导航产业增长。
 
  (一)基础产品
 
  目前,北斗/GNSS基础产品已实现大众应用,技术达到国际先进水平。全频一体化高精度芯片正在研发,北斗芯片性能将再上一个台阶。截至2019年底,北斗导航型芯片模块、高精度板卡和天线已输出到100余个国家和地区。
 
  (二)行业应用
 
  北斗系统现已广泛应用于交通运输、公共安全、农林牧渔、水文监测、气象预报、通信时统、电力调度、防灾减灾等领域,产生显著的经济效益和社会效益。交通运输方面,截至2019年9月,国内超过647.23万辆营运车辆、4.23万辆邮政和快递车辆应用北斗,建成全球最大的营运车辆动态监管系统,有效提升了管理效率和道路运输安全水平;农林牧渔方面,基于北斗系统的农机自动驾驶系统超过2万台套,节约50%的用工成本;基于北斗的农机作业监管平台和物联网平台为10万余台套农机设备提供服务,极大提高了作业管理效率;防灾减灾方面,目前已建成部、省、市(县)三级平台,实现六级业务应用,推广北斗终端超过4.5万台。利用北斗/GNSS高精度技术实现地质灾害监测,多次成功提前预警甘肃黄土滑坡,时间精确到秒,移动范围精确到毫米。
 
  (三)大众应用
 
  基于北斗的导航定位服务广泛进入电子商务、移动智能终端制造、位置服务、共享经济和民生领域,深刻改变着人们的生产生活方式。国内外主流芯片厂商纷纷推出兼容北斗系统的通导一体化芯片。据统计,2019年第三季度,在中国市场申请入网的手机有151款具有定位功能,其中支持北斗定位的有110款。国内北斗企业利用北斗地基增强站,提供厘米级定位、毫米级感知、纳米级授时的精准时空服务,提供的加速定位服务覆盖220个国家和地区,全球用户规模超过3.9亿。
 
  三、国际化发展
 
  (一)双边合作
 
  北斗系统持续与其它卫星导航系统开展双边合作,推动兼容共用。中美在兼容与互操作、增强系统、民用服务等领域设立联合工作组,持续开展合作交流;中欧设立北斗与伽利略系统兼容与互操作工作组,在中欧空间对话机制、国际电联等框架下,持续开展协调、交流与合作;《中华人民共和国政府和俄罗斯联邦政府关于和平使用北斗和格洛纳斯全球卫星导航系统的合作协定》已经生效,中俄卫星导航重大战略合作项目委员会第六次会议今年8月在俄罗斯喀山召开,签署了中俄卫星导航监测站站址勘察证明,取得多项合作成果。此外,中伊(拉克)、中突、中沙等双边合作稳步推进。
 
  (二)多边合作
 
  2019年6月第62届联合国外空委大会期间,在维也纳国际中心举行以“从指南针到北斗”为主题的中国古代导航展,生动展示中国在授时、测绘、制图和导航科学技术方面取得的辉煌成就。2019年4月和10月,分别在突尼斯、中国南宁召开了第二届中阿北斗合作论坛和中国—中亚北斗合作论坛,推进北斗系统服务阿拉伯地区和中亚国家。
 
  (三)北斗海外应用稳步推进
 
  随着北斗高精度产品的输出,北斗系统已在东盟国家的土地确权、精准农业、仓储物流,西亚国家的建筑施工,南亚国家的机场授时、海上打桩,东欧国家的电力巡检,非洲国家的国土测量等不同领域广泛应用。北斗三号系统建设日臻完善,将在更广地域,为更多民众提供优质服务。
 
  (四)北斗国际标准成果丰硕
 
  我们积极参与国际民航、海事、电工委员会等组织相关工作。持续推动北斗2020年全面加入国际民航组织标准;完成26项北斗B1I信号国际移动通信标准的制定,正在开展B1C和B2a国际移动通信标准的制定工作;推动支持北斗系统的接收机定位结果输出协议(NMEA0183)和接收机数据交换格式(RINEX3.04)公布;将北斗搜救载荷相关技术参数和指标信息写入国际搜救卫星组织有关文件,完成第一批搜救载荷研制和在轨测试;主导完成首个北斗在国际电工委员会(IEC)的标准,顺利通过委员会投票。
 
  四、后续计划
 
  系统于2020年全面建成后,将在进一步提升全球导航定位授时和区域短报文通信服务的基础上,实现全球短报文通信、国际搜救、星基增强及精密单点定位等服务能力。北斗系统作为向世界民众提供公共服务的重大空间基础设施,将以更新的姿态、更强的能力、更优的服务,服务全球,造福人类,为世界贡献中国方案,彰显中国力量。
 
  编辑:周雁
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