北斗卫星导航系统
2020年8月3日 北斗已是联合国认可的四大全球卫星导航系统之一
北斗卫星导航系统提供定位、导航、授时服务,分为开放服务和授权服务两种方式。[35]
开放服务
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任何用户可免费获得此服务,在精度衰减因子PDOP≤6条件下,全球大部分区域可用性优于99.9%。在全球区域实测定位精度均值:
定位精度平面2米、高程3米
测速精度0.005米/秒
授时精度0.98纳秒
授权服务
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除了面向全球的免费开放服务外,还有需要获得授权方可使用的服务,授权又分成不同等级,区分军用和民用:[36][37]
高精度:北斗卫星导航系统可以提供比开放服务更佳的精确度,需要获得授权,其具体性能指标未知。
广域差分:在亚太地区借助于类似于广域增强系统的广域差分技术(广域增强),根据授权用户的不同等级,提供更高的定位精度,[38]最高为1米。
信息收发:区域短报文通信服务,通过3颗GEO卫星,服务中国及周边地区,容量提升10倍,单次报文长度1000个汉字,用户机发射功率降至3W。全球短报文通信服务,系统通过14颗MEO卫星,为全球用户提供试用服务,单次通信能力40个汉字。[39]
应用状况
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2020年5月,无人驾驶播种机亮相内蒙古,应用北斗卫星定位系统
2018年中国国内卫星导航产业产值已超过人民币3000亿元,支持北斗三号新信号的,28nm工艺射频基带一体化SoC芯片,已在物联网和消费电子领域得到广泛应用。最新的22nm工艺双频定位芯片已具备市场化应用条件,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。据统计,国产北斗导航型芯片模块累计销量已突破8000万片,高精度板卡和天线销量已占据国内30%和90%的市场份额,并输出到100余个国家和地区。北斗系统现已广泛应用于交通运输、公共安全、农林渔业、水文监测、气象预报、通信时统、电力调度、救灾减灾等领域,融入国家核心基础设施,已产生显著的经济效益和社会效益。
2019年中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。[40]据中国日报报道,北斗系统第一颗卫星发射15年后,它每年为几家大型企业产生的营业额高达3150万美元,其中包括中国航天科工集团,高德软件有限公司和中国兵器工业集团公司[41]。
北斗从其试验系统开始就有其军事目的,后来逐渐民用化,其正式系统也确定是一个军民两用的系统,也将能提供中国企业大量的机会。[42]
农林渔业
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截至2012年底,中国有约4万艘渔船安装了北斗卫星导航系统的终端,终端向手机发送短信为3角人民币,高峰时每月发送70万条。同时,中国有10万辆车已安装北斗的导航设备。[43]
截至2020年中,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%。[40]
交通运输
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2020年8月10日 从共享单车到地图导航 北斗系统走入寻常生活
2015年2月,央视报导电子公车站牌已经接入[44]北斗定位,上海近4千辆公车已经完成配备,站牌使用太阳能供电。
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等领域。
截至2019年4月,中国超过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,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。
截至2019年底,中国超过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。[40]
减灾救灾
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目前已建成部、省、市(县)3级平台,实现6级业务应用,推广北斗终端超过4.5万台。受灾地区利用北斗短报文功能,及时上报灾害位置、突发灾害信息及灾区救助信息等。各级民政部门通过北斗终端进行救灾物资的查询管理和监控,大幅提升全国救灾物资管理与调运水平。
芯片
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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销量分别占中国市场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。[40]
制约北斗导航民用的最大瓶颈是芯片价格,相对于GPS系统,北斗终端设备的芯片成本较高,若能够广泛生产和使用则可降低价格。[43]
国内外主流芯片厂商均推出兼容北斗系统的通导一体化芯片。据统计,2019年第一季度,在中国市场申请进网的手机有116款具有定位功能,其中支持北斗定位的有82款,北斗定位支持率达到70%。支持北斗系统的手表、手环等智能穿戴设备,以及学生卡、老年卡等特殊关爱产品不断涌现,得到广泛应用。此外,北斗系统还广泛应用到印度尼西亚土地确权、科威特建筑施工、乌干达国土测试、缅甸精准农业、马尔代夫海上打桩、泰国仓储物流、巴基斯坦机场授时以及俄罗斯电力巡检等多国不同领域。
国防安全
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2014年12月,央视在探讨东风-41洲际弹道导弹的节目中由评论员表示,北斗卫星的军用讯号基本已经全球覆盖(可能是持续式或机动式覆盖),并且可让解放军的多弹头洲际飞弹接收讯号,从集束式迈向分导式多弹头,分裂后的每一个子弹头都有导向能力可变轨飞向目标。[45]