
7月31日上午,北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行,从最初规划到组网完成总共耗时26年。北斗卫星导航系统是中国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航、授时和短报文通信服务的国家重要空间基础设施,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯以及欧盟的伽利略构成全球四大卫星导航系统。
综合来看,北斗导航系统性能不逊于、甚至部分指标优于美国GPS,尤其是在“一带一路”沿线国家和地区,北斗导航的定位精度达到水平5米、高程5米,较GPS存在明显优势。
在20多年的研发过程中,北斗取得多项重要技术的突破,最具代表性的技术有两项,一是星载原子钟,二是星间链路。前者被国外技术封锁,中国团队用2年时间攻克原子钟技术瓶颈,星载原子钟的精度指标通俗来讲是每10万年差一秒,北斗系统星载原子钟的精度已经提升到每300万年差一秒。后者指卫星之间的信息传输和交换,星间链路实现了一星通星星通后,卫星观测值提高了10-30倍,测控覆盖从30%提高到100%,令导航能力再上台阶,实现了相当于美国GPS2到GPS3的跨越。
除了上述技术突破,北斗还进行了理念突破,其中备受赞誉的便是突破常规的“功能链”设计理念,即按学科“合并同类项”,串起有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等4条“功能链”,不仅减轻重量,能耗和故障率也几何级减少,使小卫星能实现大功能,整体“吨位”从三四吨减轻至一吨左右,载荷承载比却有增无减,也为一箭多星快速发射组网奠定了基础。
无论从国家安全或经济角度,实现卫星导航的自主可控都很重要。从安全角度,美国GPS的建设早于北斗20余年,如果对GPS产生过度依赖,一旦GPS停止对国内的服务,将会造成灾难性的后果;从经济角度,接收信号所需要的GPS芯片、GPS设备、GPS导航软件等,均需缴纳GPS专利费用,而上至航空航天,下至工业、农业、渔业、日常生活等均依赖卫星。
北斗系统的建成及开通意味着我国在军事和民用上,可独立使用卫星导航系统。
北斗卫星导航定位在应用方面,除交通、海事、电力、民政、气象、渔业等传统行业外,也走向普通民众生活,如共享单车,双频北斗高精度智能手机等,产品日益丰富,主要受益产业如下:
(1)智慧城市,“北斗+数据”融合创新。
(2)“北斗+5G”助力车联网,为自动驾驶应用提供亚米级甚至厘米级的定位精度。
(3)北斗助推国产芯片发展,智能手机是卫星导航系统最大的大众消费领域,目前国内外主流芯片厂商均倾向于推出兼容北斗系统的通导一体化芯片。
(4)北斗筑造交通安全“长城”,除了应用于导航工作外,还可应用于基础设施的维护和巡检,对沿线桥梁、隧道、钢轨、路基等实行高精度、24小时全天候的自动化监测。
(5)北斗加速智慧农业发展,北斗卫星导航自动驾驶拖拉机单台农机日均作业量较传统农机大幅提升,且能有效降低劳动强度。
(6)北斗保障电网安全,有效解决部分省市无通信信号覆盖区域电力信息采集难的问题。
(7)北斗、人工智能、5G通信所构成的技术共同体与其他产业深度融合,可以催生出更大的产业应用。
目前,北斗系统已在国际社会中展现其价值,累计覆盖200多个国家和地区,用户突破一亿,日服务达两亿次,全世界一半以上的国家都开始使用北斗系统。未来,北斗实现全球覆盖后,为摆脱单一依赖GPS以及提升性能,双模或者多模的形式或将成为主流,如俄罗斯格格纳斯系统加入北斗后,基本可实现全球地区覆盖。
(一)北斗三号组网完成!四大黑科技,七个行业将受益
(二)北斗三号到底有什么与众不同?
(三)北斗三号全球卫星导航系统正式开通!北斗有多牛?一图看懂
(四)宣布!北斗三号全球卫星导航系统正式开通!总设计师:让用户打心底相信北斗
(五)刚刚,北斗三号正式开通!邮政、顺丰、三通一达、京东物流加速布局
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北斗三号组网完成!四大黑科技,七个行业将受益
2020-8-1 来源:智东西内参 智东西
7月31日上午,北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行,整体历经26年。北斗二号系统已向亚太地区用户提供稳定服务超过5年,在轨运行情况良好,随着“北斗”地基增强系统提供服务,未来可提供米级、亚米级、分米级,甚至厘米级的服务。
1.北斗三号正式收官,四大黑科技上线
北斗卫星导航系统是中国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航、授时和短报文通信服务的国家重要空间基础设施,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略构成全球四大卫星导航系统。
北斗卫星导航系统实施明确的“三步走”建设规划,至2020年6月,北斗全球系统全面建设完成。

北斗在轨卫星数量位列四大导航卫星之首,共48颗(包括北二的卫星),美国的GPS卫星数量为32颗,格洛纳斯和伽利略均不到30颗。
相较于GPS,北斗系统各项性能优越,全球组网后性能有望进一步提升。综合来看,北斗导航系统性能不逊于、甚至部分指标优于美国GPS,尤其是在“一带一路”沿线国家和地区,北斗导航的定位精度达到水平5米、高程5米,较GPS存在明显优势。

计划到2020年,全球范围内,北斗提供定位导航授时(RNSS)、全球短报文通信(GSMC)和国际搜救(SAR)三种服务,在中国及周边地区,提供星基增强(SBAS)、地基增强(GAS)、精密单点定位(PPP)和区域短报文通信(RSMC)四种服务。
2.军民两用,真正实现自主可控
卫星导航在国防安全、经济建设、社会生活中不可或缺,北斗系统已经成为重大的国家战略和国家行为。GPS的建设早于北斗20余年,如果对GPS产生过度依赖,一旦GPS停止对国内的服务,将会造成灾难性的后果。
另外在民用层面,上至航空航天,下至工业、农业、渔业和日常生活等也都依赖于卫星。此外接收信号所需要的GPS芯片、GPS设备、GPS导航软件等,均需缴纳GPS专利费用。基于以上考量,无论从国家安全或者经济角度,拥有自主独立的卫星导航定位系统都是重中之重。
受限于自身技术实力和投入负担,自建导航系统对大多数国家无法实现,当前全球仅有4个全球定位导航系统,其中格洛纳斯和伽利略的性能较北斗存在明显的落后。以格洛纳斯为例,由于卫星数量较少,格洛纳斯系统在许多区域均未能实现较为深度的覆盖,格洛纳斯加北斗后,可实现全球基本上所有地区 16 颗星以上的覆盖。我们认为北斗实现全球覆盖后,为摆脱单一依赖GPS以及提升性能,双模或者多模的形式或将成为主流。
3.产业链快速发展,七大下游产业受益
随着中国北斗卫星导航系统建设步入快车道,相关关键技术全面突破,北斗卫星导航定位在应用方面更是遍地开花。
除交通、海事、电力、民政、气象、渔业等传统行业外,北斗应用也走向普通民众生活,共享单车,双频北斗高精度智能手机等落地产品日益丰富。我国已形成包括基础产品、应用终端、运行服务等较为完整的北斗产业体系,正从行业应用拓展到大众应用,呈现快速发展局面。
北斗的基础类产品主要包括芯片、板卡、天线、接收机和导航电子地图等,是北斗应用产业链的基础和核心,北斗应用产业的发展离不开基础产品的支持,北斗应用产业的发展将首先带动基础产业的发展。总体来说,北斗系统的上线,以下七个产业获益最大:
(1)智慧城市。拥抱“北斗+数据”融合创新,是保障我国实现科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的必然选择。北斗作为物联网的一个重要组成部分,主要在感知、网络两个层面体现GPS所不具备的优势。在感知层方面,北斗的定位、授时功能可完成精准时间信息和位置信息感知;在网络层面,北斗短报文通信功能可实现感知信息和控制信息的全天候、全天时、无缝传递。
(2)“北斗+5G”助力车联网。就室外而言,在卫星信号接收不到或卫星信号不稳定的高架桥下、隧道、林荫遮挡和城市峡谷等各类复杂场景,容易导致定位不精准,通过构建“北斗+5G”高精度定位网络,能够提供厘米级定位服务。自动驾驶应用一般需要亚米级甚至厘米级的定位精度。在5G基站辅助定位、北斗地基增强系统的支持下,未来北斗三号系统可满足车联网对高精度、高可用性定位的需求。
(3)北斗助推国产芯片发展。截至2018年末,国产北斗芯片已实现规模化应用,累计销量突破8000万片,北斗地基增强技术和产品成体系输出海外。智能手机是卫星导航系统最大的大众消费领域,国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破,性能指标与国际同类产品相当,并已形成一定价格优势。国内外主流芯片厂商均倾向于推出兼容北斗系统的通导一体化芯片,未来将有更多的手机支持北斗。
(4)北斗筑造交通安全“长城”。截至2019年4月,国内超过620万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆,36个城市的约8万辆公交车、3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施,已应用北斗系统。另外,我国首条智能高铁线路——京张高铁的智能动车组也采用了北斗卫星导航系统,高精度定位技术被用于京张铁路基础设施维护,对沿线桥梁、隧道、钢轨、路基等实行高精度、24小时全天候的自动化监测,可大幅降低巡检的成本与难度。
(5)北斗加速智慧农业发展。北斗无人驾驶、高精度定位导航、系统监管等一系列新兴技术,应用于起垄播种、土地深松、作物收割、秸秆还田等农业生产工序。与传统农机相比,北斗卫星导航自动驾驶拖拉机,单台农机日均作业量较人工驾驶多出30%,作业后的条田接行准确,播行端直,精度可达2.5厘米,同时大幅降低了劳动强度,实现了舒适化操作。
(6)北斗保障电网安全。北斗可为智能电网、泛在电力物联网、能源互联网的建设提供导航定位、精密授时、短报文通讯服务等基础技术支撑,是我国能源战略发展的有效支撑手段。北斗系统用于电力领域,解决了部分省市无通信信号覆盖区域电力信息采集难的问题,有效解决了自然灾害可能导致公网通信瘫痪的难题。
(7)北斗完善行业应用。北斗系统提供精准统一的时空基准,相应的感知信息可以通过5G通信传输至管理平台,利用人工智能进行决策与分析,由具体的执行机构形成闭环。北斗、人工智能、5G通信所构成的技术共同体与其他产业深度融合,可以催生出更大的产业应用。
综上,作为国家战略新兴产业,北斗产业链从元器件供应商、产品制造商到集成商运营商,产业链上游的技术将随着市场规模的扩大逐步向深层次发展。随着北斗系统服务范围覆盖全球,我国卫星导航与位置服务产业将迎来由技术融合创新和产业融合发展共同带来的升级变革。以北斗提供的时空信息为核心的导航定位授时服务产品,必将大规模进入到行业应用、大众消费、共享经济和民生服务等领域,深刻且深远地影响和改变着人们的生产生活方式。

北斗系统的建成及开工意味着我国在军事上、民用上可以独立使用卫星导航系统,摆脱了此前受制于他人的局面。在民用上,如通信、电网、金融等行业,都需要导航卫星的精准定位和授时功能。
与世界目前现有的美国GPS、俄罗斯格洛纳斯以及欧盟伽利略系统相比,我国研发的北斗系统不仅多了短报文通信、国际搜救等功能,在亚太地区的测速精度和授时精度也更高。北斗系统已经逐步应用到交通运输、水文监测、以及智能手机等多个场景。
除此之外,北斗系统也在国际社会中展现了其价值,积极参与国际多边合作。目前,北斗系统服务已经覆盖200多个国家和地区,用户突破一亿,日服务达两亿次,全世界一半以上的国家都已开始使用北斗系统。

从1994年北斗一号系统工程立项,到如今北斗三号组网卫星发射任务完成,经历20多年,通过“三步走”之路,实现55颗卫星的研制发射。
1983年,以陈芳允院士为代表的专家学者提出一个设想,即利用2颗地球同步轨道卫星来测定地面和空中目标,后来通过大量理论和技术上的研究工作,这一被称作“双星定位系统”的概念逐步明晰。经过多方讨论,“先区域、后全球”的思路被确定下来,“三步走”的北斗之路由此铺开。
20世纪90年代,我国经历了国外的技术封锁,成为当时制约北斗卫星导航系统工程建设的最大瓶颈。如原子钟是北斗二号的核心器部件,原打算从国外引进,但由于外方原因,最终没能实现合作。后来,中国北斗团队仅用了两年时间,就攻克了原子钟这个最大的技术瓶颈。星载原子钟的精度指标通俗来讲是每10万年差一秒,北斗系统星载原子钟的精度已经提升到每300万年差一秒。
因为经历过关键单机和元器件被一些国家‘卡脖子’的挫折,因此北斗始终坚持走自主可控道路。
2007年4月火箭成功发射,首颗北斗二号卫星准确进入预定轨道。2012年,我国成功建成国际上首个混合星座区域卫星导航系统。后来,中国北斗加速冲刺,并在2018年成功实现一年19星发射,在太空中再次刷新了“中国速度”。
下一步,我国计划到2035年,建成以北斗系统为核心,更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。中国北斗的传奇,未完待续。

宣布!北斗三号全球卫星导航系统正式开通!总设计师:让用户打心底相信北斗
目前,北斗导航系统的定位精度指标在国际四大导航系统中处于领先,北斗的核心器部件已实现国产化,全部自主可控。
北斗导航的核心技术之一是星间链路,指用于卫星之间通信的链路,实现卫星之间的信息传输和交换,多颗卫星互联在一起,形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。星间链路实现了一星通星星通后,卫星观测值提高了10-30倍,测控覆盖从30%提高到100%,令导航能力再上台阶,实现了相当于美国GPS2到GPS3的跨越。
除了上述技术突破,北斗还进行了理念突破,其中备受赞誉的便是突破常规的“功能链”设计理念。传统的卫星设计按十几个分系统来“拼图”:结构、热控、姿控、星务、测控、通信、能源等,好处是各司其职、便于管理,坏处是多系统导致设备器件重复,造成资源和时间的浪费。新一代北斗另辟蹊径,按学科“合并同类项”,串起有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等4条“功能链”。举例而言,以前星上安装二十几台计算机,现在几台就能完成,不仅重量轻了,能耗和故障率也会几何级减少。卫星系统结构的简化,不仅减小卫星的体积、重量和能耗,而且提高了系统的固有可靠性,使小卫星能实现大功能。
再加上中国科学院导航卫星专用平台采用的框架面板结构、单独星敏感器定姿、高功能密度综合电子架构等技术,新一代北斗成功“瘦身”,“吨位”从三四吨减轻至一吨左右,载荷承载比却有增无减,也为一箭多星快速发射组网奠定了基础。
北斗三号全球卫星导航系统建成后,正式为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。这也意味着,下一代北斗的征途已经启程。下一代北斗卫星不单单满足用户的简单需求,还要引领需求;不仅仅在室外指引方向,而且能结合5G等先进通讯技术实现室内精确导航;不仅仅能在海面提供导航定位和搜救服务,而且能深入到水下;不仅仅为地球表面导航,而且能为深空探路引航。

刚刚,北斗三号正式开通!邮政、顺丰、三通一达、京东物流加速布局
作为北斗系统应用尝试的先行者,中国邮政、顺丰速运、京东物流、“三通一达”等中国快递巨头已经积累了丰富的北斗系统应用经验,北斗系统也以快递为窗口加快融入中国物流产业。据交通运输部公布最新数据,截至6月23日,全国已有5.1万辆邮政、快递运输车辆应用了北斗系统。
2012年,在国家正式宣布北斗卫星导航系统试运行启动后,京东率先启动“基于北斗的电子商务云物流信息系统项目”,成为中国第一批应用北斗技术进行车辆管控的企业之一。目前,京东物流正以北斗导航应用技术为基础,建设电商物流配送和服务体系,带动了物流行业的流程升级,如今已成为我国最大的北斗系统规模化应用企业。
隶属顺丰的丰图科技(专注于地图领域),已在1万多辆顺丰自营车辆上安装具备北斗/GPS双模定位能力的智能终端。2019年11月,丰图科技正式获得自然资源部颁发的“导航电子地图制作”甲级测绘资质,目前全国只有21家企业获得该资质。
2012年开始,圆通在全网干线车辆上安装使用北斗芯片。目前,圆通全网有5500多辆干线运输车辆(其中2200辆是自营车辆)采用了北斗系统。
目前,申通快递拥有干线自营车辆近4000辆,车辆100%安装北斗导航系统。
韵达总部自营车辆均采用北斗系统,而且对网点的管理也采用了北斗系统,此举使韵达干线运输实现了可视化管控。韵达在2019年,根据包裹量、重量、流向等因素,结合大路由系统、电子面单系统和地址归集技术,借助北斗系统对路由优化系统进行全面升级。
中国邮政系统正在推广结合北斗卫星导航的“中国邮政运输调度系统”,并在邮政行业形成典型示范应用,未来将辐射整个中国物流行业,打破GPS导航在物流行业的垄断。


