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北斗衞星導航系統

(中國自行研製的全球衞星導航系統)

鎖定
北斗衞星導航系統(Beidou Navigation Satellite System,簡稱:BDS,又稱為:COMPASS,中文音譯名稱:BeiDou [76]  )是中國自行研製的全球衞星導航系統,也是繼GPS、GLONASS之後的第三個成熟的衞星導航系統。北斗衞星導航系統(BDS)和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO,是聯合國衞星導航委員會已認定的供應商。
北斗衞星導航系統由空間段、地面段和用户段三部分組成,可在全球範圍內全天候、全天時為各類用户提供高精度、高可靠定位導航授時服務,並且具備短報文通信能力。經過多年發展,北斗系統已成為面向全球用户提供全天候、全天時、高精度定位、導航與授時服務的重要新型基礎設施 [88]  。北斗系統定位導航授時服務,通過30顆衞星,免費向全球用户提供服務,全球範圍水平定位精度優於9米、垂直定位精度優於10米,測速精度優於0.2米/秒、授時精度優於20納秒 [88] 
全球範圍內已經有137個國家與北斗衞星導航系統簽下了合作協議。隨着全球組網的成功,北斗衞星導航系統未來的國際應用空間將會不斷擴展 [2] 
2023年12月26日11時26分,中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭與遠征一號上面級,發射第57顆、58顆北斗導航衞星。該組衞星屬中圓地球軌道衞星,是中國北斗三號全球衞星導航系統建成開通後發射的首組MEO衞星,入軌並完成在軌測試後,將接入北斗衞星導航系統 [87] 
中文名
北斗衞星導航系統 [35] 
外文名
Beidou Navigation Satellite System
用    途
導航、定位、授時 [35] 
簡    稱
BDS
研製國家
中國
定位精度
分米、釐米
測速精度
0.2米/秒
授時精度
10納秒
建設原則
自主、開放、兼容、漸進
基礎行業應用
交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、通信授時、電力調度、救災減災、公共安全 [35] 
遠景目標
2035年前還將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。 [35] 
系統組成
空間段、地面段、用户段 [35] 
正式開通時間
2020年7月31日

北斗衞星導航系統系統規劃

北斗衞星導航系統系統標識

系統標誌創意説明
北斗衞星導航系統標誌由正圓形、寫意的太極陰陽魚、北斗星、網格化地球和中英文文字等要素組成。 [36] 
圓形構型象徵中國傳統文化中的“圓滿”,深藍色的太空和淺藍色的地球代表航天事業。 [36] 
太極陰陽魚藴含了中國傳統文化 [36] 
北斗星是自遠古時起人們用來辨識方位的依據。司南是中國古代發明的世界上最早的導航裝置,兩者結合既彰顯了中國古代科學技術成就,又象徵着衞星導航系統星地一體,為人們提供定位、導航、授時服務的行業特點,同時還寓意着中國自主衞星導航系統的名字—北斗。 [36] 
網格化地球和中英文文字代表了北斗衞星導航系統開放兼容、服務全球。 [36] 
北斗衞星導航系統標識 北斗衞星導航系統標識
標誌
標誌由標準圖形和標準色組成。 [36] 
標準色
HT2021-北斗衞星導航系統標準色 HT2021-北斗衞星導航系統標準色 [36]
PANTONE:主要在重要場合、重要項目上使用或單色彩色印刷時使用,根據具體情況而定。CMYK:主要用於膠版印刷和四色印刷中使用。RGB:主要用於顯示色值。 [36] 
北斗衞星導航系統標準色值對照表
顏色
標準色1(天藍)
標準色2(深藍)
色值
PANTONE
292C
PANTONE
534C
CMYK
65,00,10,00
CMYK
100,70,00,00
RGB
69,162,188
RGB
36,72,118
應用備註
北斗衞星導航系統示意圖 北斗衞星導航系統示意圖
基本要素是實際應用中最基本的元素,是整個北斗衞星導航系統視覺識別系統的原始材料,在實際應用中必須嚴格遵守制作規範,不得拆分、改變使用標準圖形或隨意更改標準顏色。 [36] 

北斗衞星導航系統發展目標

滿足國家安全與經濟社會發展需求,為全球用户提供連續、穩定、可靠的服務;發展北斗產業,服務經濟社會發展和民生改善;深化國際合作,共享衞星導航發展成果,提高全球衞星導航系統的綜合應用效益。 [3] 

北斗衞星導航系統建設原則

自主。堅持自主建設、發展和運行北斗系統,具備向全球用户獨立提供衞星導航服務的能力。
開放。免費提供公開的衞星導航服務,鼓勵開展全方位、多層次、高水平的國際交流與合作。
兼容。提倡與其他衞星導航系統開展兼容與互操作,鼓勵國際交流與合作,致力於為用户提供更好的服務。
漸進。分步驟推進北斗系統建設,持續提升北斗系統服務性能,不斷推動衞星導航產業全面、協調和可持續發展。 [3] 

北斗衞星導航系統基本組成

北斗系統由空間段、地面段和用户段三部分組成。
空間段由若干地球靜止軌道衞星傾斜地球同步軌道衞星和中圓地球軌道衞星組成。
地面段包括主控站、時間同步/注入站和監測站等若干地面站,以及星間鏈路運行管理設施。
用户段包括北斗及兼容其他衞星導航系統的芯片、模塊、天線等基礎產品,以及終端設備、應用系統與應用服務等。 [3] 

北斗衞星導航系統增強系統

北斗系統增強系統包括地基增強系統與星基增強系統。
北斗地基增強系統是北斗衞星導航系統的重要組成部分,按照“統一規劃、統一標準、共建共享”的原則,整合國內地基增強資源,建立以北斗為主、兼容其他衞星導航系統的高精度衞星導航服務體系。利用北斗/GNSS高精度接收機,通過地面基準站網,利用衞星、移動通信、數字廣播等播發手段,在服務區域內提供1-2米、分米級和釐米級實時高精度導航定位服務。系統建設分兩個階段實施,一期為2014年到2016年底,主要完成框架網基準站、區域加強密度網基準站、國家數據綜合處理系統,以及國土資源交通運輸、中科院、地震氣象測繪地理信息等6個行業數據處理中心等建設任務,建成基本系統,在全國範圍提供基本服務;二期為2017年至2018年底,主要完成區域加強密度網基準站補充建設,進一步提升系統服務性能和運行連續性、穩定性、可靠性,具備全面服務能力。
北斗星基增強系統北斗衞星導航系統的重要組成部分,通過地球靜止軌道衞星搭載衞星導航增強信號轉發器,可以向用户播發星曆誤差、衞星鐘差、電離層延遲等多種修正信息,實現對於原有衞星導航系統定位精度的改進。按照國際民航標準,開展北斗星基增強系統設計、試驗與建設。已完成系統實施方案論證,固化了系統下一代雙頻多星座(DFMC)SBAS標準中的技術狀態,進一步鞏固了BDSBAS作為星基增強服務供應商的地位。 [4] 

北斗衞星導航系統系統建設

北斗衞星導航系統發展歷程

北斗一號系統 北斗一號系統
中國高度重視北斗系統建設發展,自20世紀80年代開始探索適合國情的衞星導航系統發展道路,形成了“三步走”發展戰略:2000年年底,建成北斗一號系統,向中國提供服務;2012年年底,建成北斗二號系統,向亞太地區提供服務;2020年,建成北斗三號系統,向全球提供服務。 [3] 
第一步,建設北斗一號系統。1994年,啓動北斗一號系統工程建設;2000年,發射2顆地球靜止軌道衞星,建成系統並投入使用,採用有源定位體制,為中國用户提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務;2003年發射第3顆地球靜止軌道衞星,進一步增強系統性能。 [5] 
北斗二號系統 北斗二號系統
第二步,建設北斗二號系統。2004年,啓動北斗二號系統工程建設;2012年年底,完成14顆衞星(5顆地球靜止軌道衞星、5顆傾斜地球同步軌道衞星和4顆中圓地球軌道衞星)發射組網。北斗二號系統在兼容北斗一號系統技術體制基礎上,增加無源定位體制,為亞太地區用户提供定位、測速、授時和短報文通信服務。 [5] 
北斗三號系統 北斗三號系統
第三步,建設北斗三號系統。2009年,啓動北斗三號系統建設;2018年年底,完成19顆衞星發射組網,完成基本系統建設,向全球提供服務;計劃2020年年底前,完成30顆衞星發射組網,全面建成北斗三號系統。北斗三號系統繼承北斗有源服務和無源服務兩種技術體制,能夠為全球用户提供基本導航(定位、測速、授時)、全球短報文通信、國際搜救服務,中國及周邊地區用户還可享有區域短報文通信、星基增強、精密單點定位等服務。 [5] 
北斗系統RNSS性能評估文件 北斗系統RNSS性能評估文件 [80]
截至2019年9月,北斗衞星導航系統是在軌衞星已達39顆。從2017年底開始,北斗三號系統建設進入了超高密度發射。北斗系統正式向全球提供RNSS(英文:Radio Navigation Satellite Service,中文:衞星無線電導航業務 [81]  )服務,在軌衞星共39顆。 [80] 
2020年6月16日,北斗三號最後一顆全球組網衞星發射任務因故推遲。 [6] 
2020年6月23日,北斗三號最後一顆全球組網衞星在西昌衞星發射中心點火升空。 [7]  6月23日9時43分,中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射北斗系統第五十五顆導航衞星,暨北斗三號最後一顆全球組網衞星,至此北斗三號全球衞星導航系統星座部署比原計劃提前半年全面完成。 [8] 
2020年7月31日上午10時30分,北斗三號全球衞星導航系統建成暨開通儀式在人民大會堂舉行,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平宣佈北斗三號全球衞星導航系統正式開通。 [1] 
2021年3月4日解放軍報北京3月4日電(徐童、記者安普忠)記者從中國衞星導航系統管理辦公室獲悉,北斗三號全球衞星導航系統開通以來,系統運行穩定,持續為全球用户提供優質服務,開啓全球化、產業化新徵程。 [37] 
2021年5月26日,在中國南昌舉行的第十二屆中國衞星導航年會上,中國北斗 衞星導航系統主管部門透露,中國衞星導航產業年均增長達20%以上。截至2020年,中國衞星導航產業總體產值已突破4000億元。預估到2025年,中國北斗產業總產值將達到1萬億元。 [38] 
2022年,全面國產化的長江干線北斗衞星地基增強系統工程已建成投入使用,北斗智能船載終端陸續投放航運市場,長江干線1.5萬餘艘船舶用上北斗系統。 [39] 
2022年1月,西安衞星測控中心圓滿完成52顆在軌運行的北斗導航衞星健康狀態評估工作。“體檢”結果顯示,所有北斗導航衞星的關鍵技術指標均滿足正常提供各類服務的要求。 [40] 
2022年8月,隨着第一個北斗導航探空儀在廣東清遠探空站施放,中國探空業務改革試點工作正式拉開帷幕。 [54] 
2035年,中國將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系,進一步提升時空信息服務能力,為人類走得更深更遠做出中國貢獻。 [8] 
2022年9月,工信部表示,在北斗應用方面,國內北斗高精度共享單車投放量突破500萬輛,貨車前裝北斗超過百萬輛。2022年上半年,新進網手機中有128款支持北斗,出貨量合計1.32億部,出貨量佔比達98.5%。 [56] 
2022年11月4日消息,中國衞星導航系統管理辦公室主任、北斗衞星導航系統新聞發言人冉承其表示,北斗三號在軌衞星,加上原來超期服役的北斗二號,一共有 45 顆衞星在軌提供服務,系統的性能很好。 [62] 
2022年11月18日,中國鐵建股份有限公司消息,歷經四年研發,由中國鐵建鐵四院牽頭承擔的《基於北斗導航系統的鐵路及航運領域應用技術研究》成功完成。該研究解決了中國鐵路勘測完全依賴GPS的問題,可實現北斗系統全替代,是中國交通領域探索“中國方案”的一次突破創新。 [65] 
2022年11月16日至29日,國際搜救衞星組織(COSPAS-SARSAT)第67屆公開理事會召開。大會開幕式上正式宣佈中國政府與COSPAS-SARSAT四個理事國完成《北斗系統加入國際中軌道衞星搜救系統合作意向聲明》的簽署,標誌着北斗系統正式加入國際中軌道衞星搜救系統。 [67] 
2022年12月14日,中國衞星導航系統管理辦公室發佈消息,宣佈高德地圖調用的北斗衞星日定位量已超過2100億次,提供的定位導航服務實現北斗主導。 [75] 
2023年2月,公開數據顯示,北斗終端數量在交通運輸營運車輛領域超過800萬台,農林牧漁業達到130餘萬台。 [72] 
截至2023年7月,北斗系統已服務全球200多個國家和地區用户。 [79] 

北斗衞星導航系統發展特色

北斗系統的建設實踐,實現了在區域快速形成服務能力、逐步擴展為全球服務的發展路徑,豐富了世界衞星導航事業的發展模式。 [3] 
北斗系統具有以下特點:
一是北斗系統空間段採用三種軌道衞星組成的混合星座,與其他衞星導航系統相比高軌衞星更多,抗遮擋能力強,尤其低緯度地區性能特點更為明顯。
二是北斗系統提供多個頻點的導航信號,能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。
三是北斗系統創新融合了導航與通信能力,具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務五大功能。 [3] 

北斗衞星導航系統建設進展

截至2018年年底,北斗三號基本系統建成並提供全球服務,包括“一帶一路”國家和地區在內的世界各地均可享受到北斗系統服務。 [5] 
工程建設方面
(1)空間段實現全球組網。當前,北斗一號系統已退役;北斗二號系統15顆衞星連續穩定運行;北斗三號系統正式組網前,發射了5顆北斗三號試驗衞星,開展在軌試驗驗證,研製了更高性能的星載銣原子鐘(天穩定度達到10-14量級)和氫原子鐘(天穩定度達到10-15量級),進一步提高了衞星性能與壽命;成功發射了19顆組網衞星(其中,18顆中圓地球軌道衞星已提供服務,1顆地球靜止軌道衞星處於在軌測試狀態),構建了穩定可靠的星間鏈路,基本系統星座部署圓滿完成。
(2)地面段實施了升級改造。北斗三號系統建立了高精度時間和空間基準,增加了星間鏈路運行管理設施,實現了基於星地和星間鏈路聯合觀測的衞星軌道和鐘差測定業務處理,具備定位、測速、授時等全球基本導航服務能力;同時,開展了短報文通信、星基增強、國際搜救、精密單點定位等服務的地面設施建設。 [5] 
系統運行方面
(1)健全穩定運行責任體系。完善北斗系統空間段、地面段、用户段多方聯動的常態化機制,完善衞星自主健康管理和故障處置能力,不斷提高大型星座系統的運行管理保障能力,推動系統穩定運行工作向智能化發展。
(2)實現系統服務平穩接續。北斗三號系統向前兼容北斗二號系統,能夠向用户提供連續、穩定、可靠服務。
(3)創新風險防控管理措施。採用衞星在軌、地面備份策略,避免和降低衞星突發在軌故障對系統服務性能的影響;採用地面設施的冗餘設計,着力消除薄弱環節,增強系統可靠性。
(4)保持高精度時空基準,推動與其他衞星導航系統時間座標框架的互操作。北斗系統時間基準(北斗時),溯源於協調世界時,採用國際單位制(SI)秒為基本單位連續累計,不閏秒,起始曆元為2006年1月1日協調世界時UTC)00時00分00秒。北斗時通過中國科學院國家授時中心保持的UTC,即UTC(NTSC)與國際UTC建立聯繫,與UTC的偏差保持在50納秒以內(模1秒),北斗時與UTC之間的跳秒信息在導航電文中發播。北斗系統採用北斗座標系(BDCS),座標系定義符合國際地球自轉服務組織(IERS)規範,採用2000中國大地座標系(CGCS2000)的參考橢球參數,對準於最新的國際地球參考框架(ITRF),每年更新一次。
(5)建設全球連續監測評估系統。統籌國內外資源,建成監測評估站網和各類中心,實時監測評估包括北斗系統在內的各大衞星導航系統星座狀態、信號精度、信號質量和系統服務性能等,向用户提供原始數據、基礎產品和監測評估信息服務,為用户應用提供參考。 [5] 
2023年11月,《國際民用航空公約》附件10最新修訂版正式生效,其中包含了北斗衞星導航系統標準和建議措施,這標誌着北斗系統正式加入國際民航組織(ICAO)標準,成為全球民航通用的衞星導航系統。 [82] 

北斗衞星導航系統服務性能

截至2018年12月,北斗系統可提供全球服務,在軌工作衞星共33顆,包含15顆北斗二號衞星和18顆北斗三號衞星,具體為5顆地球靜止軌道衞星、7顆傾斜地球同步軌道衞星和21顆中圓地球軌道衞星。
北斗系統當前基本導航服務性能指標
服務區域
全球
定位精度
水平10米、高程10米(95%)
測速精度
0.2米每秒(95%)
授時精度
20納秒(95%)
服務可用性
優於95%,在亞太地區,定位精度水平5米、高程5米(95%)

北斗衞星導航系統搜救載荷

2017年,啓動北斗系統加入國際搜救衞星組織工作。
2018年9月、2019年9月和11月,分三批次在六顆北斗衞星上搭載了搜救載荷。
2022年3月16日至25日,國際搜救衞星組織第66屆理事會(CSC-66)確認北斗系統搭載的六顆搜救載荷符合全球中軌衞星搜救系統空間段標準要求,標誌着北斗系統加入國際搜救衞星組織的技術審核工作全部完成,這是北斗國際化工作取得的又一次重要進展,將有助於中國履行國際海上人命安全公約,提升全球遇險與安全報警效率。 [44] 

北斗衞星導航系統全面檢測

2022年1月,西安衞星測控中心圓滿完成52顆在軌運行的北斗導航衞星健康狀態評估工作。“體檢”結果顯示,所有北斗導航衞星的關鍵技術指標均滿足正常提供各類服務的要求。
在北斗衞星管理機房,一份份“衞星體檢報告表”詳細記錄了科技人員針對衞星部件、分系統、整星運行狀態等方面,以及電源、測控、載荷等分系統的關鍵指標因素、評價結論、參考標準等內容的研判分析,並個性化為每顆衞星制定了維護保養計劃,確保衞星持續保持良好工作狀態。
“此次全面‘體檢’工作,主要由各衞星負責人制定健康明細檢查方案,由系統總體完成審核後,在不影響正常提供導航服務的原則下,由測控系統組織衞星研製單位和用户部門共同實施。”西安衞星測控中心某室主任陳寧表示。
據瞭解,北斗全球導航系統正式開通以來,西安衞星測控中心作為北斗測控和星間鏈路兩大核心繫統的主責單位,通過嚴格落實北斗系統“六位一體”及“1+8”工作體系要求,圓滿完成了對全系統日常運維、例行控制、異常處置等工作。通過確立“定星定人”制度,建立“一星一事一表”機制,不斷完善質量管理體系,促進在軌航天器長期管理能力持續向精細化、精準化逐步躍升。 [40] 
全面體檢

北斗衞星導航系統後續服務

未來,北斗系統將持續提升服務性能,擴展服務功能,增強連續穩定運行能力。2020年年底前,北斗二號系統還將發射1顆地球靜止軌道備份衞星,北斗三號系統還將發射6顆中圓地球軌道衞星、3顆傾斜地球同步軌道衞星和2顆地球靜止軌道衞星,進一步提升全球基本導航和區域短報文通信服務能力,並實現全球短報文通信、星基增強、國際搜救、精密單點定位等服務能力。 [5] 
基本導航服務
為全球用户提供服務,空間信號精度將優於0.5米;全球定位精度將優於10米,測速精度優於0.2米/秒,授時精度優於20納秒亞太地區定位精度將優於5米,測速精度優於0.1米/秒,授時精度優於10納秒,整體性能大幅提升。
短報文通信服務
中國及周邊地區短報文通信服務,服務容量提高10倍,用户機發射功率降低到原來的1/10,單次通信能力1000漢字(14000比特);全球短報文通信服務,單次通信能力40漢字(560比特)。
星基增強服務
按照國際民航組織標準,服務中國及周邊地區用户,支持單頻及雙頻多星座兩種增強服務模式,滿足國際民航組織相關性能要求。
國際搜救服務
按照國際海事組織及國際搜索和救援衞星系統標準,服務全球用户。與其他衞星導航系統共同組成全球中軌搜救系統,同時提供返向鏈路,極大提升搜救效率和能力。
精密單點定位服務
服務中國及周邊地區用户,具備動態分米級、靜態釐米級的精密定位服務能力。
2020年北斗系統計劃提供的服務類型
服務類型
信號頻點
衞星
基本導航服務
公開
B1I,B3I,B1C,B2a
3IGSO+24MEO
B1I,B3I
3GEO
授權
B1A,B3Q,B3A
-
短報文通信服務
區域
L(上行),S(下行)
3GEO
全球
L(上行)
14MEO
B2b(下行)
3IGSO+24MEO
星基增強服務(區域)
BDSBAS-B1C,BDSBAS-B2a
3GEO
國際搜救服務
UHF(上行)
6MEO
B2b(下行)
3IGSO+24MEO
精密單點定位服務(區域)
B2b
3GEO
(注:GEO-地球靜止軌道,IGSO-傾斜地球同步軌道,MEO-中圓地球軌道)

北斗衞星導航系統未來計劃

2035年前,將建成以北斗系統為核心,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系,為未來智能化、無人化發展提供核心支撐。屆時,從室內到室外、深海到深空,用户均可享受全覆蓋、高可靠的導航定位授時服務,北斗衞星導航系統將更好地服務全球、造福人類。 [42] 
2022年11月4日消息,北斗衞星導航系統2023年計劃發射3至5顆衞星,進一步強化星座,確保系統的穩定運行。 [61] 

北斗衞星導航系統系統應用

中國積極培育北斗系統的應用開發,打造由基礎產品、應用終端、應用系統和運營服務構成的產業鏈,持續加強北斗產業保障、推進和創新體系建設,不斷改善產業環境,擴大應用規模,實現融合發展,提升衞星導航產業的經濟和社會效益。 [5] 
  • 基礎產品及設施
北斗基礎產品已實現自主可控,國產北斗芯片、模塊等關鍵技術全面突破,性能指標與國際同類產品相當。多款北斗芯片實現規模化應用,工藝水平達到28納米。截至2018年11月,國產北斗導航型芯片、模塊等基礎產品銷量已突破7000萬片,國產高精度板卡和天線銷量分別佔國內市場30%和90%的市場份額。 [5] 
建設北斗地基增強系統。截至2018年12月,在中國範圍內已建成2300餘個北斗地基增強系統基準站,在交通運輸、地震預報、氣象測報、國土測繪、國土資源、科學研究與教育等多個領域為用户提供基本服務,提供米級、分米級、釐米級的定位導航和後處理毫米級的精密定位服務。 [5] 
  • 行業及區域應用
北斗的行業及區域應用 北斗的行業及區域應用
北斗系統提供服務以來,已在交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、通信系統、電力調度、救災減災、公共安全等領域得到廣泛應用,融入國家核心基礎設施,產生了顯著的經濟效益社會效益 [5] 
交通運輸方面,北斗系統廣泛應用於重點運輸過程監控、公路基礎設施安全監控、港口高精度實時定位調度監控等領域。截至2018年12月,國內超過600萬輛營運車輛、3萬輛郵政和快遞車輛,36箇中心城市約8萬輛公交車、3200餘座內河導航設施、2900餘座海上導航設施已應用北斗系統,建成全球最大的營運車輛動態監管系統,有效提升了監控管理效率和道路運輸安全水平。據統計,2017年與2011年中國道路運輸重特大事故發生起數和死亡失蹤人數相比均下降50%。
農林漁業方面,基於北斗的農機作業監管平台實現農機遠程管理與精準作業,服務農機設備超過5萬台,精細農業產量提高5%,農機油耗節約10%。定位與短報文通信功能在森林防火等應用中發揮了突出作用。為漁業管理部門提供船位監控、緊急救援、信息發佈、漁船出入港管理等服務,全國7萬餘隻漁船和執法船安裝北斗終端,累計救助1萬餘人。
水文監測方面,成功應用於多山地域水文測報信息的實時傳輸,提高災情預報的準確性,為制定防洪抗旱調度方案提供重要支持。
氣象測報方面,研製一系列氣象測報型北斗終端設備,形成系統應用解決方案,提高了國內高空氣象探空系統的觀測精度、自動化水平和應急觀測能力。
通信系統方面,突破光纖拉遠等關鍵技術,研製出一體化衞星授時系統,開展北斗雙向授時應用。
電力調度方面,開展基於北斗的電力時間同步應用,為在電力事故分析、電力預警系統、保護系統等高精度時間應用創造了條件。
救災減災方面,基於北斗系統的導航、定位、短報文通信功能,提供實時救災指揮調度、應急通信、災情信息快速上報與共享等服務,顯著提高了災害應急救援的快速反應能力和決策能力。
公共安全方面,全國40餘萬部警用終端聯入警用位置服務平台。北斗系統在亞太經濟合作組織會議、二十國集團峯會等重大活動安保中發揮了重要作用。
  • 大眾應用
北斗系統大眾服務發展前景廣闊。基於北斗的導航服務已被電子商務、移動智能終端製造、位置服務等廠商採用,廣泛進入中國大眾消費、共享經濟和民生領域,深刻改變着人們的生產生活方式。 [5] 
2019年5月10日,由中國聯通與華大北斗共同成立的“5G+北斗高精度定位開放實驗室”將運營商、芯片模組商、設備商、垂直行業應用商、研究機構及高校聯合起來,構建基於5G和北斗的合作生態系統,共同推動5G+北斗的高精度定位在垂直行業的應用落地。 [9] 
電子商務領域,國內多家電子商務企業的物流貨車及配送員,應用北斗車載終端和手環,實現了車、人、貨信息的實時調度。
智能手機應用領域,國內外主流芯片廠商均推出兼容北斗的通導一體化芯片。2018年前三季度,在中國市場銷售的智能手機約有470款具有定位功能,其中支持北斗定位的有298款,北斗定位支持率達到63%以上。
2022年9月6日,華為技術有限公司發佈支持北斗衞星消息的大眾智能手機Mate50系列。 [55] 
智能穿戴領域,多款支持北斗系統的手錶、手環等智能穿戴設備,以及學生卡、老人卡等特殊人羣關愛產品不斷湧現,得到廣泛應用。
2022年11月,高德地圖上線了北斗衞星定位查詢系統,大眾在定位導航時可查看當前所調用的北斗衞星數量、信號強度等信息。高德地圖每日為用户提供的海量導航服務次數中,已有一多半通過北斗系統的定位能力主導實現 [64] 
  • 工程研究中心成立
2020年12月15日,北斗導航裝備與時空信息技術鐵路行業工程研究中心成立。該工程研究中心由國家鐵路局授牌,將直接服務於中國北斗和中國高鐵的深度融合應用。
  • 日定位量
2022年9月,百度地圖官方公告發布了北斗衞星導航系統應用的最新進展。百度地圖宣佈正式切換為北斗優先定位,百度地圖智能定位開放服務升級為百度地圖北斗定位開放平台,北斗衞星日定位量首次突破1000億次;同時,在北斗深度賦能下,百度地圖日前還全面升級了車道級導航、車位級導航等多項功能。 [58] 
2022年12月14日消息近日,高德地圖公佈了基於北斗系統的應用相關數據,其調用的北斗衞星日定位量已超過2100億次,提供的定位導航服務實現北斗主導,北斗+地圖導航正為大眾提供更優質服務。 [69] 
  • 全面應用
截至2023年3月,北斗三號全球衞星導航系統自2020年建成開通以來,全國已有超過790萬輛道路營運車輛、4.7萬多艘船舶、4萬多輛郵政快遞幹線車輛應用北斗系統,近8000台各型號北斗終端在鐵路領域應用推廣;北斗自動駕駛系統農機超過10萬台,覆蓋深耕、插秧、播種、植保、收穫、秸稈處理和烘乾等各個環節;2587處水庫應用北斗短報文通信服務水文監測,650處變形滑坡體設置了北斗監測站點;搭載國產北斗高精度定位芯片的共享單車投放已突破500萬輛,覆蓋全國450餘座城市;基於北斗高精度的車道級導航功能,已在8個城市成功試點,並逐步向全國普及。 [74] 
  • 四川牧民
2023年11月18日消息,中國北斗衞星導航系統官方發文稱,四川省阿壩藏族羌族自治州的牧民用北斗衞星放牛,再也不怕犛牛丟失了。 [83] 
  • 華為產品應用
2023年11月,根據華為官網新增的支持北斗衞星消息的產品型號,MatePad Pro 11新平板或將首次搭載北斗衞星消息功能,這是繼手機、手錶產品之後,華為首次將北斗技術拓展應用在平板領域。 [84]  11月28日,華為MatePad Pro 11平板發佈是全球首款支持雙向北斗衞星消息的大眾平板。 [86] 

北斗衞星導航系統國際合作

持續與其他衞星導航系統開展協調合作,推動系統間兼容與互操作,共同為全球用户提供更加優質的服務。
中俄衞星導航合作
在中俄總理定期會晤委員會框架下,成立了中俄衞星導航重大戰略合作項目委員會;簽署了中俄政府間《關於和平使用北斗和格洛納斯全球衞星導航系統的合作協定》《中國北斗和俄羅斯格洛納斯系統兼容與互操作聯合聲明》,以及《和平利用北斗系統和格洛納斯系統開展導航技術應用合作的聯合聲明》等成果文件;圍繞兼容與互操作、增強系統與建站、監測評估、聯合應用等領域設立聯合工作組,開展務實合作,推進10個標誌性合作項目並取得階段進展,完成中俄衞星導航監測評估服務平台建設並開通運行,促進兩系統優勢互補、融合發展。 [5] 
2022年2月4日,俄羅斯總統普京訪華並出席北京冬奧會開幕式,國家主席習近平同普京舉行會晤。訪問期間,雙方有關部門和企業簽署了合作文件《中國衞星導航系統委員會(中華人民共和國)與俄羅斯國家航天集團(俄羅斯聯邦)關於北斗和格洛納斯全球衞星導航系統時間互操作的合作協議》 [41] 
2022年9月27日,據俄羅斯《生意人報》網站報道,俄羅斯和中國訂立了在對方境內部署“格洛納斯”全球導航衞星系統和北斗系統地面站的協議。根據協議,“格洛納斯”和北斗系統將分別在中俄設置地面站。三個俄羅斯測量站將建在中國長春、烏魯木齊和上海,三個中國測量站將建在奧布寧斯克、伊爾庫茨克和堪察加彼得羅巴甫洛夫斯克。 [57] 
中美衞星導航合作
建立中美衞星導航合作對話機制,簽署了系統間《中美衞星導航系統(民用)合作聲明》《北斗與GPS信號兼容與互操作聯合聲明》,標誌着兩系統在國際電聯框架下實現了射頻兼容,北斗系統B1C信號與GPS系統L1C信號達成互操作;在兼容與互操作、增強系統、民用服務等領域設立聯合工作組,推動合作交流。 [5] 
中歐衞星導航合作
成立了中歐兼容與互操作工作組,開展多輪會談;持續推進頻率協調;在中歐空間科技合作對話機制下開展廣泛交流。 [5] 
與阿根廷簽署合作諒解備忘錄
2020年12月16日,在中國駐阿根廷大使鄒肖力,阿根廷駐中國大使路易斯·克萊科勒爾見證下,中國衞星導航系統管理辦公室主任冉承其與阿根廷國家空間活動委員會主任勞爾·庫裏切夫斯基在線簽署衞星導航領域合作諒解備忘錄,是中國在南美地區簽署的第一份衞星導航領域合作協議,標誌着中阿雙方在衞星導航領域正式建立常態化合作機制。 [10] 

北斗衞星導航系統技術創新

北斗衞星導航系統標準進展

發佈了北斗系統規範性文件。自2011年起根據北斗系統建設和應用進展,有計劃、分步驟地擬製了空間信號B1I、B1C、B2a和B3I接口控制文件(ICD),性能規範文件(PS),並通過國務院新聞辦公室新聞發佈會等形式對外發布,是北斗系統提供服務公開承諾的具體表現。 [11] 
全面開展了民航、海事、移動通信、接收機通用數據格式國際標準化工作。
一是國際民航方面
2010年9月中國國家民航局在ICAO第37屆大會上,正式提交北斗系統進入ICAO標準申請;2011年1月,ICAO第192次理事會以決議形式,同意北斗系統逐步進入ICAO標準框架;北斗為國際民航應用提供B1I、B1C、B2a等3種服務信號的策略獲得認可;累計參加ICAO導航系統專家組(NSP)10餘次會議,基本完成了北斗B1I信號標準和建議措施(SARPs)草案核心內容修訂;同時與工業界標準組織航空無線電技術委員會(RTCA)、歐洲民用航空設備組織(EUROCAE)建立了聯繫。
二是國際海事方面
2014年11月IMO海上安全分委會(MSC)94次會議完成了北斗系統作為世界無線電導航系統(WWRNS)的最終認可,北斗系統成為第三個被國際海事組織認可的世界無線電導航系統;完成了船載北斗接收機設備性能標準,標準號MSC.379(93);通過了支持北斗的多系統船載導航接收機性能標準,標準號MSC.401(95);2017年3月IMO航行安全、通信與搜救分委會(NCSR)第4次會議將北斗寫入海事應用的PNT導則內;2018年5月IMO啓動了北斗報文服務系統加入全球海上遇險搜救系統(GMDSS)的申請工作。
三是移動通信方面
在第三代合作伙伴計劃(3GPP)、第三代合作伙伴計劃之二(3GPP2)、開放移動聯盟(OMA)等移動通信國際標準化組織中全面推動北斗標準化工作,第三代、第四代移動通信系統支持北斗B1I定位業務的24項標準已獲得通過,包括技術標準、功能和性能標準、測試標準,2018年9月3GPPRAN#81次全會通過了啓動B1C信號標準化工作提案。四是接收機通用數據格式方面,全面啓動了推動北斗進入國際海事無線電技術委員會(RTCM)、美國國家海洋電子協會(NMEA)、國際GNSS服務組織(IGS)等相關國際組織關於衞星導航接收機國際通用數據標準的工作;推動RTCM第104專業委員會成立北斗工作組及恢復網絡RTK工作組,中方均任工作組組長;RTCM10402.X差分電文標準、RTCM10403.X差分電文標準、RTCM10410.1Ntrip差分電文互聯網傳輸標準、RTCM10401.3RSIM差分基準站完備性監測標準等增加北斗區域信號的修訂工作已基本完成;支持北斗的NMEA-0183標準完成修訂;2016年1月全面支持北斗的RINEX3.03版本通過RTCMSC-104會議批准並正式發佈。 [11] 
初步形成了“政產學研用”共同推動的局面。自2010年起,中國衞星導航系統管理辦公室與工信部、國家民航局交通運輸部海事局等部門密切合作,持續開展北斗國際標準化工作,組織國內優勢力量,梳理了北斗國際標準化工作內容,從總體推進與深化研究、標準技術研究與編制、測試與試驗驗證、國際參會技術協調等方面有序開展工作。此外,中國民航局於2015年成立了推進北斗衞星導航系統國際標準化與民航應用工作領導小組,全面推進政策研究、規劃制定、技術標準研製、產品研發與應用等工作 [11] 

北斗衞星導航系統系統特點

北斗系統的建設實踐,走出了在區域快速形成服務能力、逐步擴展為全球服務的中國特色發展路徑,豐富了世界衞星導航事業的發展模式。北斗系統具有以下特點:
一是北斗系統空間段採用三種軌道衞星組成的混合星座,與其他衞星導航系統相比高軌衞星更多,抗遮擋能力強,尤其低緯度地區性能優勢更為明顯。
二是北斗系統提供多個頻點的導航信號,能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。
三是北斗系統創新融合了導航與通信能力,具備定位導航授時、星基增強、地基增強、精密單點定位、短報文通信和國際搜救等多種服務能力 [3] 

北斗衞星導航系統發射動態

北斗衞星導航系統發射記錄

北斗衞星發射記錄
發射時間
火箭型號
衞星編號
衞星類型
發射地點
2000年10月31日
長征三號甲 [12] 
北斗-1A
北斗1號
西昌
2000年12月21日
長征三號甲
北斗-1B
2003年05月25日
長征三號甲
北斗-1C
2007年02月03日
長征三號甲
北斗-1D
2007年04月14日04時11分
長征三號甲
第一顆北斗導航衞星(M1)
北斗2號 [13] 
2009年04月15日
長征三號丙
第二顆北斗導航衞星(G2)
2010年01月17日
第三顆北斗導航衞星(G1)
2010年06月02日
第四顆北斗導航衞星(G3)
2010年08月01日05時30分
長征三號甲
第五顆北斗導航衞星(I1)
2010年11月01日00時26分
長征三號丙
第六顆北斗導航衞星(G4)
2010年12月18日04時20分
長征三號甲
第七顆北斗導航衞星(I2)
2011年04月10日04時47分
第八顆北斗導航衞星(I3)
2011年07月27日05時44分
第九顆北斗導航衞星(I4)
2011年12月02日05時07分
第十顆北斗導航衞星(I5)
2012年02月25日00時12分
長征三號丙
第十一顆北斗導航衞星
2012年04月30日04時50分
長征三號乙
第十二、十三顆北斗導航系統組網衞星
2012年09月19日03時10分
長征三號乙
第十四、十五顆北斗導航系統組網衞星
2012年10月25日23時33分
長征三號丙
第十六顆北斗導航衞星 [14] 
2016年03月30日04時11分
長征三號甲
第二十二顆北斗導航衞星(備份星) [15] 
2016年06月12日23時30分
長征三號丙
第二十三顆北斗導航衞星(備份星) [16] 
2018年07月10日04時58分
長征三號甲
第三十二顆北斗導航衞星(備份星)
2019年05月17日23時48分
長征三號丙
第四十五顆北斗導航衞星(備份星) [13] 
2015年03月30日21時52分
長征三號丙
第十七顆北斗導航衞星
北斗3號試驗系統
2015年07月25日20時29分
長征三號乙
第十八、十九顆北斗導航衞星
2015年09月30日07時13分
長征三號乙
第二十顆北斗導航衞星
2016年02月01日15時29分
長征三號丙
第二十一顆北斗導航衞星
2017年11月05日19時45分
長征三號乙
第二十四、二十五顆北斗導航衞星 [17] 
北斗3號
2018年01月12日07時18分
長征三號乙
第二十六、二十七顆北斗導航衞星
2018年02月12日12時03分
長征三號乙
第二十八、二十九顆北斗導航衞星 [18] 
2018年03月30日01時56分
長征三號乙
第三十、三十一顆北斗導航衞星
2018年07月29日09時48分
長征三號乙
第三十三、三十四顆北斗導航衞星 [19] 
2018年08月25日07時52分
長征三號乙
第三十五、三十六顆北斗導航衞星 [20] 
2018年09月19日22時07分
長征三號乙
第三十七、三十八顆北斗導航衞星 [21] 
2018年10月15日12時23分
長征三號乙
第三十九、四十顆北斗導航衞星 [22] 
2018年11月01日23時57分
長征三號乙
第四十一顆北斗導航衞星 [23] 
2018年11月19日02時07分
長征三號乙
第四十二、四十三顆北斗導航衞星 [24-25] 
2019年04月20日22時41分
長征三號乙
第四十四顆北斗導航衞星 [26] 
2019年06月25日02時09分
長征三號乙
第四十六顆北斗導航衞星 [27-28] 
2019年09月23日05時10分
長征三號乙
第四十七、四十八顆北斗導航衞星 [29] 
2019年11月05日01時43分
長征三號乙
第四十九顆北斗導航衞星 [30] 
2019年11月23日08時55分
長征三號乙
第五十、五十一顆北斗導航衞星 [31] 
2019年12月16日15時22分
長征三號乙
第五十二、五十三顆北斗導航衞星 [32] 
2020年03月09日19時55分
長征三號乙
第五十四顆北斗導航衞星 [33] 
2020年06月23日09時43分
長征三號乙
第五十五顆北斗導航衞星 [34] 
2023年5月17日10時49分
長征三號乙
第五十六顆北斗導航衞星 [78] 
2023年12月26日11時26分
長征三號乙與遠征一號上面級
第五十七顆、五十八顆北斗導航衞星 [87] 

北斗衞星導航系統發射任務

2020年6月23日,北斗三號最後一顆全球組網衞星在西昌衞星發射中心點火升空。 [7] 
2021年10月消息,北斗系統已服務於電力等國家核心基礎設施
2022年3月22日,中國首個地鐵北斗定位系統在北京首都機場線開工建設,將率先使用北斗系統定位精度2米,預計年內建成。 [43] 
2022年3月,10萬台北鬥農機裝備自動駕駛輔助系統項目在黑龍江省佳木斯市正式裝機投產。 [45] 
2022年4月,國家發展改革委高技術司主要負責同志就推動“十四五”北斗產業發展答記者問表示,據有關機構統計,到“十三五”末,中國衞星導航產業規模超過4000億元。截至2021年底,具有北斗定位功能的終端產品社會總保有量超過10億台/套。2021年國內智能手機出貨量中支持北斗的已達3.24億部,佔國內智能手機總出貨量94.5%。“十四五”時期,國家發展改革委將積極會同有關部門,加強系統謀劃和頂層設計,強化政府引導作用,進一步完善北斗產業發展支持政策,加強監督管理,推動北斗產業高質量發展。 [46] 
2022年4月消息,“十四五”時期,要緊緊抓住北斗三號全球衞星導航系統全面建成和開通服務的重大機遇,堅持問題導向和目標導向,圍繞中國經濟轉型和社會發展重大需求,以推動北斗規模應用市場化、產業化、國際化為目標,提高北斗產業鏈供應鏈現代化水平,優化完善產業生態,推動北斗應用深度融入國民經濟發展全局。 [47] 
2022年4月,國際搜救衞星組織第66屆理事會確認北斗系統搭載的六顆搜救載荷符合全球中軌衞星搜救系統空間段標準要求,標誌着北斗系統加入國際搜救衞星組織的技術審核工作全部完成。 [48] 
截至2022年4月,中國已出台與衞星導航相關的政策法規1000餘件。全國北斗衞星導航標委會累計發佈北斗領域國家標準32項、專項標準56項,有力支撐產品製造、工程建設、運行維護,推動北斗規模化應用和產業化發展;完成了國家北斗衞星導航標準體系修訂,為今後一段時期北斗領域國家標準制修訂提供依據。 [49] 
2022年4月14日上午,第十三屆中國衞星導航年會新聞發佈會在北京順義召開。發佈會上,中國衞星導航系統管理辦公室副主任陳穀倉介紹,北斗三號系統全球範圍定位精度實測優於4.4米,與美(國)GPS相當,亞太地區性能更優,為全球用户提供優質可靠的定位導航設施。北斗產品已在全球一半以上國家和地區應用,服務當地經濟社會發展,成為中國以實際行動積極推動構建人類命運共同體的生動案例。 [50-51] 
當地時間2022年4月22日,俄羅斯國家航天集團公司總經理羅戈津在社交平台發文預告,該公司當天會向俄交通部和聯邦航空運輸署遞交“技術性提議”:建議把俄機場內和俄使用的飛機上安裝的美國GPS系統設備替換為俄羅斯格洛納斯全球衞星導航系統設備,替換後的這些俄系統設備可以接收到中國的“北斗”系統的導航信號。 [52] 
2022年6月,北斗系統已經連續3年出現於了高考試題當中。 [53] 
2022年11月4日,國務院新聞辦公室發佈《新時代的中國北斗》白皮書,介紹新時代中國北斗發展成就和未來願景,分享中國北斗發展理念和實踐經驗。中國衞星導航系統管理辦公室主任、北斗衞星導航系統新聞發言人冉承其指出,北斗系統自2020年開通以來,工作重點已經從聚焦系統建設轉入到聚焦系統運行管理階段,可用性已從99%提升到99.9%,實現“分秒不斷”。 [59-60] 
2022年11月,國際海事組織海上安全委員會第106屆會議在英國倫敦結束,會議通過決議,認可北斗報文服務系統加入全球海上遇險與安全系統(GMDSS)。 [63] 
2022年11月,國際搜救衞星組織(COSPAS-SARSAT)第67屆公開理事會於2022年11月16日至29日召開。大會開幕式上正式宣佈中國政府與COSPAS-SARSAT四個理事國完成《北斗系統加入國際中軌道衞星搜救系統合作意向聲明》的簽署,標誌着北斗系統正式加入國際中軌道衞星搜救系統。 [66] 
2022年12月,中國衞星導航系統管理辦公室發佈消息,截至2022年11月,北斗衞星在民用導航的日均使用量已超2100億次。數據顯示,導航平均每次定位調用的衞星數量中,北斗衞星最多,較排名第二的GPS多出30%,已超越GPS全面主導國內導航應用定位。 [68]  12月15日,中國工程院院刊《Engineering》發佈“2022全球十大工程成就”,包括北斗衞星導航系統在內的全球十項工程成就入選。 [70] 
2023年4月27日消息,中國計劃2023年發射1-3顆北斗組網備份衞星,進一步提升星座穩健性和可用性 [77] 
2023年5月17日10時49分,中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射第五十六顆北斗導航衞星 [78] 
2023年12月26日11時26分,中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭與遠征一號上面級,發射第57顆、58顆北斗導航衞星。該組衞星屬中圓地球軌道衞星,是中國北斗三號全球衞星導航系統建成開通後發射的首組MEO衞星,入軌並完成在軌測試後,將接入北斗衞星導航系統。該組衞星與前期MEO組網衞星相比,在全球短報文通信容量、星載原子鐘技術、有效載荷智能化等方面,功能性能進一步升級,入網工作後將進一步提升北斗系統可靠性和服務性能,對支撐系統穩定運行和規模化應用具有重要意義,為下一代北斗衞星的設計奠定基礎 [87] 

北斗衞星導航系統支援抗疫

2020年年初,新冠肺炎疫情爆發。在危難時刻,北斗系統火線馳援武漢市火神山和雷神山醫院建設。通過利用北斗高精度技術,多數測量工作一次性完成,為醫院建設節省了大量時間,保障抗擊疫情“主陣地”迅速完成建設,為抗擊疫情貢獻北斗智慧與力量。 [10] 
北斗支援火神山和雷神山醫院建設 北斗支援火神山和雷神山醫院建設

北斗衞星導航系統所獲榮譽

2022年12月,入選中國工程院院刊《Engineering》發佈的“2022全球十大工程成就” [71] 

北斗衞星導航系統總體評價

北斗衞星導航系統是中國着眼於國家安全和經濟社會發展需要,自主建設、獨立運行的衞星導航系統,是為全球用户提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施 [3] 
隨着北斗系統建設和服務能力的發展,相關產品已廣泛應用於交通運輸海洋漁業水文監測氣象預報測繪地理信息森林防火、通信時統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域,逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面,為全球經濟和社會發展注入新的活力。 [3] 
衞星導航系統是全球性公共資源,多系統兼容與互操作已成為發展趨勢。中國始終秉持和踐行“中國的北斗,世界的北斗”的發展理念,服務“一帶一路”建設發展,積極推進北斗系統國際合作。與其他衞星導航系統攜手,與各個國家、地區和國際組織一起,共同推動全球衞星導航事業發展,讓北斗系統更好地服務全球、造福人類。 [3] 北斗導航系統 評
1994年北斗衞星導航系統啓動建設。20多年間,中國在西昌衞星發射中心共組織了44次北斗發射任務,利用長征三號甲系列運載火箭,先後將4顆北斗一號試驗衞星、55顆北斗二號和北斗三號組網衞星送入預定軌道,任務成功率100% [73]  。(中國日報網 評
北斗系統秉承“中國的北斗,世界的北斗,一流的北斗”發展理念,堅持“自主、開放、兼容、漸進”的原則,穩步推進北斗系統建設發展。為服務全球、造福人類貢獻中國智慧和力量。在星辰大海的征途上接續奮鬥、砥礪前行,讓中國夢、北斗夢煥發更加絢爛的時代光彩和更多光芒 [85] 
長征三號乙火箭發射北斗衞星 長征三號乙火箭發射北斗衞星 [73]
參考資料
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