北斗系統(tǒng)總設(shè)計師孫家棟院士指出,，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航或?qū)⒊蔀槲覈^高鐵、核電之后的第三張國家名片,，并將為我國“一帶一路”建設(shè)提供新的科技支撐,。那么，領(lǐng)跑世界的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航科技為何而生,，有哪些看點(diǎn),，應(yīng)用和發(fā)展前景如何呢？

　　自主創(chuàng)新 開放兼容

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主發(fā)展,，獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),，可為用戶提供高精度、全天時,、全天候的導(dǎo)航,、定位、授時和通信服務(wù),，是國家信息化基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分,，是國家安全和現(xiàn)代國防的重大技術(shù)支撐系統(tǒng)，也是國家經(jīng)濟(jì)安全的重要保障,。

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是目前世界上四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一,，這四大系統(tǒng)包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS,、歐洲的伽利略和中國的北斗,。GPS自1973年開始到1995年建成，共有24顆工作衛(wèi)星和4顆備用衛(wèi)星,；GLONASS系統(tǒng)自上世紀(jì)80年代開始建設(shè),，到1995年完成，由24顆衛(wèi)星組成,，但由于俄羅斯過去幾年經(jīng)費(fèi)的不足,，目前天上正常運(yùn)行的衛(wèi)星只有18顆；伽利略系統(tǒng)于1999年開始醞釀,，原計劃到2008年建成,，由30顆衛(wèi)星組成，但到2016年底總共發(fā)射了18顆衛(wèi)星,，預(yù)計2020年完成,。

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入第二代第二階段的建設(shè)，第一代是1994年到2000年的雙星系統(tǒng),，只能提供中國本土的粗略定位,；第二代分兩個階段，第一階段從2004年開始到2012年建成,，是由16顆衛(wèi)星組成的可以覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),，第二階段是覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),。目前，第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)累計發(fā)射23顆衛(wèi)星（含第一階段的16顆）,，計劃到2020年完成35顆衛(wèi)星的全球覆蓋,。由于一箭多星技術(shù)的成熟，這一計劃有可能提前完成,，其中2017年就有可能發(fā)射6到8顆衛(wèi)星,。

　　此外，北斗系統(tǒng)與有關(guān)國家合作拓展衛(wèi)星導(dǎo)航頻率資源,，2000年以來,，先后與20余個國家、地區(qū)和國際組織,，300余個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有效協(xié)調(diào),。在系統(tǒng)建設(shè)、應(yīng)用等各領(lǐng)域與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開展全方位合作與交流,，加強(qiáng)兼容與互操作,，實(shí)現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ),、技術(shù)進(jìn)步,。

　　星參北斗 位聯(lián)世界

　　優(yōu)勢及其面臨的競爭

　　中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與其他幾個系統(tǒng)相比，具有以下特色和優(yōu)勢,。第一,，具有短報文通信功能，這使得用戶在沙漠,、海洋,、森林等正常通訊無法覆蓋的區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)位置信息的回傳，從而達(dá)到報警和救援的目的,。第二,，新一代衛(wèi)星在技術(shù)和管理上具有諸多創(chuàng)新，星載原子鐘采用氫原子鐘使得精度可以提高幾倍,，由目前的10米提升至2.5米,；除此外，衛(wèi)星新增自主運(yùn)行管理能力,，既可不依賴地面控制系統(tǒng),，而靠空間運(yùn)行衛(wèi)星的星間鏈路構(gòu)成管理新體系，這可以減少對地面測控站的依賴,，有效降低系統(tǒng)運(yùn)行管理成本和地面測控站發(fā)生災(zāi)難時對衛(wèi)星的影響。第三,，覆蓋全國的地基增強(qiáng)系統(tǒng)（CORS站）可以提供米級定位,，可隨時隨地為實(shí)現(xiàn)高精度毫米級定位提供技術(shù)保障,。第四，北斗是全球首個面向大眾提供免費(fèi)三頻導(dǎo)航的系統(tǒng),，使得高精度的實(shí)現(xiàn)更加靈活方便,，而GPS和伽利略部分頻點(diǎn)需要商用授權(quán)。

　　當(dāng)然,，北斗系統(tǒng)也面臨來自美國GPS和歐洲伽利略的競爭,。這個競爭主要包括兩個方面，第一是和美國GPS的競爭,，美國的GPS目前也正在升級換代,，預(yù)計到2020年實(shí)現(xiàn)GPS3，也就是第三代的布局,。GPS3與以前的GPS相比,，具有很大的優(yōu)勢，精度大大提高,，甚至可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位,，而中國的北斗要在2020年實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位還有差距；GPS3衛(wèi)星徹底實(shí)現(xiàn)了軍碼和民碼的分離,，為屏蔽民碼打開方便之門,，這意味著戰(zhàn)時那些利用GPS民碼制導(dǎo)的武器將可能被直接掐斷定位信號。第二是和歐洲伽利略系統(tǒng)的競爭,，這個競爭主要是系統(tǒng)建成并提供全球?qū)Ш蕉ㄎ环?wù)能力的先后之爭,，誰先布置完畢，誰先獲取應(yīng)用市場和經(jīng)濟(jì)利益,。

　　天上好用 地上用好

　　應(yīng)用及前景

　　在大眾化領(lǐng)域的應(yīng)用及前景

　　近年來,，隨著北斗芯片及終端的小型化、低功耗,、低成本等技術(shù)的發(fā)展和車聯(lián)網(wǎng),、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)快速興起，北斗導(dǎo)航產(chǎn)品正全面走向大眾化應(yīng)用,。在大眾消費(fèi)類領(lǐng)域,，諸如智能手機(jī)、平板電腦,、掌上終端,、可穿戴設(shè)備、車載導(dǎo)航和監(jiān)控等方面的應(yīng)用越來越廣泛,。

　　北斗在車載領(lǐng)域的應(yīng)用首先是由國家推動的“兩客一?！保◤氖侣糜蔚陌嚒⑷愐陨习嗑€客車和運(yùn)輸危險化學(xué)品、煙花爆竹,、民用爆炸物品的道路專用車輛）,。“兩客一?！避囕v作為特殊專用車輛,，其運(yùn)營安全事關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定，加強(qiáng)這些車輛安全運(yùn)營監(jiān)管是重中之重,。在過去的4年中,，全國各地都在強(qiáng)制推廣“兩客一危”車輛安裝兼容GPS和北斗的監(jiān)控設(shè)備,，至2016年底,，全國已經(jīng)有1000多萬輛“兩客一危”車輛被裝上北斗監(jiān)控設(shè)備,，有效確保了這一領(lǐng)域的道路運(yùn)輸安全,。

　　在汽車導(dǎo)航方面，2016年國內(nèi)汽車導(dǎo)航后裝市場終端銷量超過1000萬臺,，汽車導(dǎo)航前裝市場終端銷量接近400萬臺,。2016年底，中國汽車保有量已達(dá)2.9億輛,，且保持年均約15%增速,，預(yù)計2020年中國汽車保有量將突破5億輛。北斗在汽車電子市場領(lǐng)域前景非常廣闊,，市場規(guī)?？蛇_(dá)幾千億級。

　　定位導(dǎo)航已成為智能手機(jī),、個人穿戴設(shè)備的必備功能,。據(jù)統(tǒng)計，2015年國內(nèi)具有衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能的智能手機(jī)銷售量已達(dá)4.4億臺,，現(xiàn)在大概80%的手機(jī)有定位功能,，其中30%左右開通了北斗導(dǎo)航。由此催生的各種基于北斗位置的應(yīng)用服務(wù),，將更加強(qiáng)化北斗在未來智能手機(jī)發(fā)展中的重要地位,。

　　在國家安全治理方面的應(yīng)用及前景

　　北斗導(dǎo)航系統(tǒng)安全、可靠,、穩(wěn)定,，適合軍隊、公安,、消防等關(guān)鍵部門開展規(guī)?；纳疃葢?yīng)用。北斗應(yīng)用在公安系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)警用車輛和人員信息的綜合采集和管理,，可以監(jiān)管到每一輛車和每一個人的實(shí)時位置和軌跡,，在調(diào)度和監(jiān)控方面大大提高透明度和效率,，從而大大提高公安機(jī)關(guān)的快速響應(yīng)能力,，以及精確指揮、多警種協(xié)同作戰(zhàn),、應(yīng)急處突和規(guī)范執(zhí)法的服務(wù)能力,。

　　北斗應(yīng)用在對社區(qū)矯正、監(jiān)獄,、嫌疑人或其他有問題的人員監(jiān)管時,，可有效解決這些人員定位難，脫管,、漏管,、監(jiān)管成本大等問題，極大地提高司法行政工作的管理和服務(wù)水平,。目前,，陜西、四川,、安徽,、河南、河北,、江蘇,、云南等多個省份的北斗公安車輛監(jiān)控或司法社區(qū)矯正項目已紛紛落地實(shí)施，全國其他省份也在大力普及和推廣當(dāng)中,。

　　在智慧城市建設(shè)方面的應(yīng)用

　　近年來,，國家在大力推動智慧城市的建設(shè)，而北斗定位是智慧城市建設(shè)的基本元素之一,。采用北斗技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能交通,，它可以應(yīng)用于城市各種車輛的監(jiān)管、緊急救護(hù),、網(wǎng)絡(luò)約車,、小孩老人的看護(hù)、食品安全運(yùn)輸監(jiān)管,、餐廚剩余物尤其是地溝油的監(jiān)管,、重要物品或危險品的運(yùn)輸監(jiān)管、智慧物流配送,、智慧停車導(dǎo)引等各個領(lǐng)域,。

　　在智能交通方面，它可以用于治理交通擁堵。在城市擁堵路段,、如果劃出擁堵收費(fèi)的車道或者收費(fèi)區(qū)域,，同時提供非擁堵不收費(fèi)路段的信息，可以適時引導(dǎo)車輛在非擁堵路段行駛,，從而緩解局部交通狀況,。而這一措施的實(shí)現(xiàn)，需要依靠高精度的北斗定位和導(dǎo)航技術(shù),。近年來興起的“共享單車”也是智能交通領(lǐng)域的一大盛事,，它是共享經(jīng)濟(jì)的一個典型，該項目的實(shí)施和普及也離不開定位和其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù),。

　　在物流配送方面,，目前從城市周邊的集散地到城市每一家每一戶的配送大都采用的是不能保障安全的三輪車或其他低端車輛，如果統(tǒng)一升級到電動汽車,，以及采用北斗技術(shù)將城市內(nèi)運(yùn)行的物流空車信息與物流配送要求相結(jié)合,，不但能實(shí)現(xiàn)物流配送的全面升級，還能為改善城市市容以及環(huán)保作出貢獻(xiàn),。

　　在“一帶一路”建設(shè)中的作用

　　目前,，在“一帶一路”沿線國家GPS系統(tǒng)雖然占據(jù)大片市場，但北斗技術(shù)在特定領(lǐng)域已顯示出更優(yōu)越的性能,。比如在低緯度地區(qū)北斗的定位效果比GPS優(yōu)越已獲得業(yè)內(nèi)公認(rèn),，而低緯度地區(qū)覆蓋的東南亞、南亞正好是“一帶一路”沿線國家,。導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)在這些國家和地區(qū)擁有龐大的潛在應(yīng)用市場,，而這些國家和地區(qū)多數(shù)并沒有能力自行組織大規(guī)模、高水平的應(yīng)用,，現(xiàn)有的應(yīng)用規(guī)模較小,。隨著“一帶一路”建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，將有更多的產(chǎn)業(yè)需要用到“北斗系統(tǒng)及其位置信息服務(wù)”,。

　　同時,，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,。對國內(nèi)北斗相關(guān)企業(yè)來講,，圍繞“一帶一路”戰(zhàn)略，積極推進(jìn)北斗產(chǎn)業(yè)海外布局,，順應(yīng)多系統(tǒng)兼容的產(chǎn)品發(fā)展趨勢,，積極與GPS、GLONASS,、伽利略等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)進(jìn)行對接,，開發(fā)多系統(tǒng)兼容的產(chǎn)品,，這些對北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。

　　未來在國家“一帶一路”等戰(zhàn)略發(fā)展帶動下,，在國防建設(shè),、安全應(yīng)急、智慧城市,、區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級等許多方面,，北斗產(chǎn)品和服務(wù)正越來越多地邁向國際，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來千載難逢的機(jī)遇,。

　　智能定位 高效互通

　　在軍事方面的應(yīng)用

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是精確武器制導(dǎo)和海陸空等全軍聯(lián)合作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)保障,，它確保了國家重要戰(zhàn)略平臺可靠的任務(wù)執(zhí)行能力。在導(dǎo)彈制導(dǎo)方面,，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可以作用于機(jī)動式彈道導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程巡航導(dǎo)彈,、航母編隊,、遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)及彈道導(dǎo)彈核潛艇等全程或某些特殊時刻的精確定位或位置校準(zhǔn)。對于固定目標(biāo)的打擊,，采用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以大大提高精度,，用戶只要輸入目標(biāo)的坐標(biāo)，導(dǎo)彈可以自動尋找和精準(zhǔn)地打擊目標(biāo),，精度達(dá)到幾米,，甚至更高。同樣,，對于飛機(jī)上的航空炸彈,，如果沒有采用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或激光制導(dǎo)等方式，其命中率是極低的,，炸中一個目標(biāo)可能要投幾十枚,，甚至上百枚炸彈。而采用導(dǎo)航衛(wèi)星制導(dǎo)或激光制導(dǎo)后,，就可以實(shí)現(xiàn)智能化,，基本可以做到百發(fā)百中。地面上的炮彈和火箭彈也如此,，采用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),，可以實(shí)現(xiàn)炮彈或火箭彈的智能化，大大提高命中率,。

　　對于海軍方面應(yīng)用,，北斗系統(tǒng)不但為所有艦艇、船只提供可靠的導(dǎo)航,，它獨(dú)有的雙向短報文通信功能也為艦艇編隊之間,，以及艦艇船只與陸地之間的通信聯(lián)絡(luò)提供了全新的方式,。以前觀通部門只能通過發(fā)報或者通過特殊衛(wèi)星渠道傳輸信息，其流程復(fù)雜,、信息更新速度慢,；而北斗系統(tǒng)保密性好，發(fā)報速度快,，可以滿足一般性報文通信需要,，使其通信時間大大縮短。北斗系統(tǒng)為海軍水面艦艇部隊提升戰(zhàn)斗力提供了有力的信息支撐,。

　　在陸?？章?lián)合作戰(zhàn)方面，由于北斗系統(tǒng)能夠?yàn)樗嘘戃姷能囕v,、坦克,、裝甲，海軍的船只,、艦艇,、航母，空軍的戰(zhàn)斗機(jī),、無人機(jī),，以及所有的海陸空參戰(zhàn)人員等提供導(dǎo)航和定位，通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng),，可以將它們?nèi)窟B于一體,，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的、遠(yuǎn)程指揮的海陸空全譜系聯(lián)合作戰(zhàn),。同時,，通過將參戰(zhàn)人員的生命體征與位置信息，以及無人機(jī)搜救相結(jié)合,，可以實(shí)現(xiàn)高效率的戰(zhàn)場救援,。