本刊综合

7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。回首来路，北斗一号系统从无到有，北斗二号系统正式提供区域服务，北斗三号以昂扬的姿态走向世界……北斗蹚出了一条独特的发展道路，在导航领域成就了一段波澜壮阔的东方传奇。

宇宙浩瀚，探索不止;北斗升空，服务全球。

7月31日，北斗三号全球卫星导航系统（下称“北斗三号系统”）建成暨开通仪式在京举行。这是中国第一个面向全球提供公共服务的重大空间基础设施，也使得中国成为世界范围内有能力提供全球导航定位服务的四大实体之一。

6月23日，伴着山呼海啸般的巨响，北斗三号系统第55颗卫星成功发射。作为北斗全球系统的“收官之星”，这颗卫星的成功发射，标志着我国提前半年完成北斗卫星导航系统星座部署。

过去，北斗星辰如宇宙中一座灯塔，指引着人类前行的方向;今后，北斗卫星在浩瀚星空闪耀，将为全人类作出更大贡献。宇宙浩瀚，探索不止;北斗升空，服务全球。

7月31日，北斗三号全球卫星导航系统（下称“北斗三号系统”）建成暨开通仪式在京举行。这是中国第一个面向全球提供公共服务的重大空间基础设施，也使得中国成为世界范围内有能力提供全球导航定位服务的四大实体之一。

6月23日，伴着山呼海啸般的巨响，北斗三号系统第55颗卫星成功发射。作为北斗全球系统的“收官之星”，这颗卫星的成功发射，标志着我国提前半年完成北斗卫星导航系统星座部署。

过去，北斗星辰如宇宙中一座灯塔，指引着人类前行的方向;今后，北斗卫星在浩瀚星空闪耀，将为全人类作出更大贡献。

北斗就在你我身边

很多人知道我国发射了北斗卫星，却不清楚北斗早已经提供给人们使用，并向全世界开放。

如果你留心观察，不难发现，你的智能手机总是能够精准报时，几乎不会像手表那样，偶尔会“走快了”或是“走慢了”，帮助你“对表”的，正是北斗卫星导航系统。

目前，全世界有四大全球卫星导航系统，即美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航定位系统（GLONASS）、欧洲伽利略卫星导航定位系统（GALILEO）、北斗卫星导航系统（BDS）。除此之外还有区域系统及增强系统。目前影响力较大的就是上述四大系统。

南京航空航天大学航天学院教授康国华表示，“北斗”不仅仅是发射到天空的一颗颗卫星，而是一个庞大的系统工程。看似遥不可及，其实与我们的生活息息相关。“从20世纪80年代开始，全世界都一直在用美国的GPS。有了北斗卫星导航系统后，GPS在全球卫星定位领域的绝对主导地位受到了挑战，现在我们大部分手机都已开始采用北斗卫星导航系统。”

北斗卫星每一颗重约850千克，载荷重量为300千克，承载着3项功能——定位、授时和短报文。康国华说，定位是导航的基础，导航是定位的应用;定位是“告诉你在哪”，导航是“告诉你如何从现在所处的位置，去你想要去的地方”。

授时，顾名思义就是“给出准确的时间”，对一些仪器设备来说就是进行时间的校准，只要用了北斗授时功能，即使分布在全球不同地方，依然可以保持时间的“同步”。康国华表示，时间同步是一个国家安全的保障，如高铁、电网、计算机网络通信等，都需要以“同步时间”作为基准。依靠北斗卫星的精准定位，高铁从时速350公里一次制动到停车，最后停准误差能控制在10厘米之内。

短报文则是北斗卫星导航系统的独有特色，与GPS接收机只能单向接收卫星信号不同，北斗接收机不仅可以實现定位，而且可以类似手机收发短信，通过卫星进行双向的文字信息传递。

在2008年的汶川地震救援中，当时地面通信设施遭到严重破坏，救援部队正是利用北斗短报文，发出了来自灾区的第一条信息，将灾情和受灾位置准确地报告给救灾抢险指挥部，发挥了巨大作用。而当时北斗一号系统的精度其实还不够高，其双向通信功能已经大显神通，挽救了无数生命。

20多年织就一张“天网”

从20世纪80年代提出设想，到1994年北斗一号系统建设正式启动，几代北斗人经过多年的实践探索，走过了北斗卫星导航系统建设“三步走”的发展历程。业内专家表示，北斗卫星导航系统建设的“三步走”，是结合我国在不同阶段技术、经济发展实际提出的发展路线。

第一步，建设北斗一号系统，又叫北斗卫星导航试验系统，实现卫星导航从无到有。

1994年，北斗一号系统建设正式启动。2000年，我国发射2颗地球静止轨道卫星，北斗一号系统建成并投入使用。2003年，我国又发射了第3颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。北斗一号系统的建成迈出了探索性的第一步，初步满足了中国及周边区域的定位、导航、授时需求。

据了解，当时采用的是有源定位体制。即用户需要发射信号，系统才能对其定位，这一过程要依赖卫星转发器，所以有时间延迟，且容量有限，满足不了高动态的需求。但北斗一号系统巧妙设计了双向短报文通信功能。北斗一号系统的建成使我国卫星导航系统实现了从无到有的跨越。

第二步，建设北斗二号系统，从有源定位到无源定位，区域导航服务亚太。

2004年，北斗二号系统建设启动。北斗二号系统创新构建了中高轨混合星座架构，到2012年，完成了14颗卫星的发射组网。据了解，北斗二号系统在兼容北斗一号系统有源定位体制的基础上，增加了无源定位体制。即用户不用自己发射信号，仅靠接收信号就能定位，解决了用户容量限制，满足了高动态需求。

北斗二号系统的建成，不仅能服务中国，还可为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

第三步，建设北斗三号系统，实现全球组网。

2009年，北斗三号系统建设启动。到2020年，完成30颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统。这30颗卫星中，有3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和24颗中圆地球轨道卫星。

此次发射的北斗三号系统收官之星是一颗地球静止轨道卫星。经过一系列在轨测试入网后，它将和其他北斗卫星一起提供定位导航授时和其他特色服务，北斗系统也将真正成为“世界的北斗”。

目前，北斗的服务由北斗二号系统和北斗三号系统共同提供，2020年后，将平稳过渡到以北斗三号系统为主提供。

北斗系统对标世界一流

“北斗卫星导航系统的技术和能力水平，对标的是世界一流。”据中国卫星导航系统管理办公室相关负责人介绍，通过对之前29颗北斗三号卫星的测试，系统能力已达到预期。北斗三号系统星座部署完成，是我国从航天大国迈向航天强国的重要标志。

北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，最终目标是为全球用户提供全天时、全天候、高精度的全球定位导航授时服务。北斗三号系统比北斗二号系统的服务能力提升约10倍，成为了全球最精准的卫星导航系统之一。据中国航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师陈忠贵介绍，作为国之重器，北斗卫星单机和关键元器件国产化率达到100%。

北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风说，北斗卫星导航系统采用3种轨道卫星组成了混合导航星座，这可以保证在全球任何位置、任何时间都可以给出精准的定位。与世界其他卫星导航系统相比，北斗的高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其在低纬度地区性能优势更为明显。而美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略等导航系统都基本分布在单一高度轨道上。

“处在中圆轨道的北斗卫星，能够绕着地球‘满场飞，以求覆盖到全球更广阔的区域。处在地球静止轨道的北斗卫星，与地球自转同步，便于实现区域服务。而位于倾斜地球同步轨道的北斗卫星，则始终聚焦服务亚太地区。”陈忠贵说。

“北斗系统创新融合了导航与通信能力，北斗三号系统进一步提升了北斗独有的短报文通信服务。”杨长风说，在应急情况下或是没有移动通信信号的区域，装有北斗短报文模块的北斗终端可以通过短报文进行紧急通信。北斗三号系统的信息发送能力从原来的一次120个汉字，提升到一次1200个汉字。通信带宽也进一步提升，从50万用户能力提高到500万用户。

中国卫星导航系统管理办公室相关负责人表示，卫星导航系统作为面向全球用户提供服务的空间基础设施，信号在轨连续稳定是重中之重。北斗三号系统完成全球组网后，将利用在轨卫星、地面、用户评估等海量数据，设计一体化智能管理的卫星在轨技术支持平台，确保北斗卫星导航系统的连续稳定运行。

北斗赋能各行各业

随着北斗三号系统的正式开通，北斗将如何推动生产方式变革和商业模式创新？又会为人们的生活带来哪些便利？

“高大上”的北斗卫星，已经不知不觉“飞入寻常百姓家”。杨长风透露：“在中国入网的智能手机里，已经有70%以上提供了北斗服务。”

如果仔细留意，其实不难发现，天上的北斗不仅与手机相连，我们日常生活中的很多地方都有它相伴。自2000年我国发射第一颗北斗导航试验卫星以来，历经20年建设发展，北斗系统已经广泛应用于国计民生各个领域。

当你还在为找不到共享单车或不确定哪里能停车而烦心，北斗卫星提供的定位服务已经在帮你。哈啰出行数据算法首席科学家刘行亮表示，目前，全国超过360座城市的哈啰单车已全线适配北斗。每辆哈啰单车的智能锁内均包含北斗定位装置，智能锁接收北斗卫星信号，向哈啰数据中心发送车辆定位信息。

未来，“中国北斗”将进一步造福全球，也将更加广泛而深刻地影响人们的生活。

中国卫星导航系统管理办公室有关负责人介绍，北斗系统在大众服务领域发展前景广阔。基于北斗的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用，广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域，深刻改变着人们的生产生活方式。

在电子商务领域，国内多家电子商务企业的物流货车及配送员，应用北斗车载终端和手环，实现了车、人、货信息的实时调度;在智能穿戴领域，多款支持北斗系统的手表、手环等智能穿戴设备，以及学生卡、老人卡等特殊人群关爱产品不断涌现，得到广泛应用。

据统计，2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元。北斗与互联网、大数据、人工智能等新技术的融合发展，正在构建以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链，并正在成为北斗产业快速发展的新引擎和助推器，推动着生产生活方式变革和商业模式的不断创新。

经过多年发展，北斗已形成完整产业链，北斗基础产品已实现自主可控，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。多款北斗芯片实现规模化应用，工艺水平达到22纳米。

截至2019年底，国产北斗导航型芯片、模块等基础产品销量已突破1亿片，国产高精度板卡和天线銷量分别占国内市场30%和90%的份额。

中国航天科工集团所属航天系统公司依托具有自主知识产权的高精度卫星定位授时技术与自主研制的高精度多模卫星导航芯片，为电信设备制造商、基础设施管理部门、银行和金融企业等提供高精度定位授时技术产品与服务解决方案。

该公司累计开发北斗多模导航芯片6代10余款，形成了高精度授时、差分定位和组合导航等多样化产品型谱，已应用于交通、物流、司法、公安等众多领域，年出货量超200万片。

小到一顶安全帽，大到交通运输、农林牧渔……北斗系统已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业，融入电力、金融、通信等国家核心基础设施建设。北斗在中欧班列运输、京张高铁建设运营、民用航空等方面得到应用，基于北斗的高精度服务在抗击新冠疫情和南方水灾中发挥积极作用，正在加速进入新基建，与新一代通信、区块链、物联网、人工智能等新技术深度融合，北斗应用新模式、新业态、新经济不断涌现。

在福建厦门220kV李林变电站建设现场，现场工作人员戴的安全帽和以往不同，帽檐下方多了许多小按钮，这是集成了北斗高精度授时定位模组的安全帽。北斗高精度授时定位模组让包括安全帽在内的一批传统安全工具都拥有了强大功能。

工作人员介绍，安全帽还集成了包括一键拍照实时上传功能，可让后台安全监督人员第一时间了解现场施工情况，还有紧急状态自动报警、一键求救、照明等许多实用的安全功能。

此外，我国电网设备分布广泛，许多电力设施都在无通信公网地区，电网公司一线员工在这些地区进行电网建设或者巡检作业时，往往缺乏有效的通信手段与后方人员取得联系。

有了北斗卫星导航系统，电网公司的员工在无通信公网地区作业时，只需要携带一个小小的“短报文通信终端”，通过蓝牙与手机相连后，就可以让普通的手机具备了发送北斗短报文的能力，将现场情况和位置信息发到后方人员的手机里。

在交通运输方面，北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域。截至2019年底，国内超过650万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆，36个中心城市约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。

在农林渔业方面，基于北斗的农机作业监管平台实现农机远程管理与精准作业，服务农机设备超过5万台，精细农业产量提高5%，农机油耗节约10%。

在今年抗击新冠肺炎疫情中，北斗也发挥了重要作用，在雷神山、火神山医院建设的精准测绘中立下功劳。在救灾减灾车辆的运输方面，北斗也提供了高精度的基准服务。

北斗翱翔星空，服务惠及全球。随着系统一步步升级完善，北斗立足中国、放眼世界，不断扩大服务覆盖范围，让越来越多的国家体验到“中国智慧”。

目前，北斗已开始向上百个“一带一路”沿线国家提供服务，用户数量达到“亿级以上”水平。巴基斯坦的交通运输、港口管理，缅甸的土地规划、河运监管，老挝的精细农业、病虫灾害监管，文莱的都市现代化建设、智慧旅游，印尼的海上集成应用……北斗还分别与沙特、阿联酋、埃及、突尼斯、阿尔及利亚等国家制定推进措施。

“服务全球、造福人类。北斗永远在路上，建设在路上、应用在路上。北斗三号系统建成以后，我们已经着手下一代北斗建设发展。”中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其介绍，秉承“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”发展理念，大力弘扬“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神，2035年前将建成更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系，为未来智能化、无人化发展提供核心支撑。

应该如何理解国家综合定位导航授时体系？它将有哪些绝活？

“北斗三号系统建成以后，我们已经着手下一代北斗建设发展。简单来说，要在2035年前建设一个从室内到室外、深海到深空立体服务覆盖更强、更安全、更可靠的系统。”冉承其介绍，我国即将建设一个天基低轨星座系统，有望在2025年前建成，届时全世界都会享受到北斗厘米级定位服务。“设想一下北斗在全球提供厘米级服务，这是多么大的成就。”

另外，卫星导航有天然脆弱性，信號弱、容易被干扰，室内导航、水下导航会碰到很多困难。综合定位导航授时体系（PNT体系）将以卫星导航作为核心和基础，融合各种现有技术，解决水下、室内导航信号弱问题，并将为火星等深空探测活动提供更好的导航服务。

冉承其表示，未来还要进一步推动卫星导航和新兴技术融合，比如5G、移动通信、大数据等一定会带来新的更多模式、业态和经济增长点。

“5G是未来移动通信的新标杆，随着5G的到来，对时间和位置会提出更高要求。在目前可以认知的未来，只有卫星导航系统能够提供更高精度的位置和时间信息。所以，5G和北斗卫星导航系统具有天然融合性。”冉承其认为，北斗和5G、人工智能等新兴技术的融合，一定会催生出新兴产业、行业，带来新的经济增长点。（本刊综合）