《电子技术应用》

如何从“中国的北斗”变成“世界的北斗”

2017/4/11 16:54:00

北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行并与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和欧洲的伽利略共同组成世界四大导航系统。自从2012年北斗导航系统开始正式服务亚太地区以来,几年间北斗导航系统发展迅猛。截至2015年年底,北斗卫星导航产业市场规模达到420亿元。成绩是显著的,但要在布局全球的过程中占据有利位置,北斗导航依旧面临众多挑战。

北斗导航的目标不是要取代GPS,当前的首要任务是与美、俄、欧的导航系统积极展开深度合作。

从上世纪70年代开始,美国、俄罗斯、欧洲就启动了建设全球定位系统项目。起初,美国和俄罗斯发展全球定位系统的目的并不是民用,而是应用于国防。20世纪70年代初,美国为应对苏联方面的威胁,巩固自己在全球的军事地位,美国陆海空军联合研制了新一代卫星定位系统——GPS。其主要功能用于情报搜集、核爆监测和应急通信等目的。相比与美国,俄罗斯在发展全球卫星导航系统时就艰难缓慢的多。1993年俄罗斯开始独立建设本国的全球定位系统,该系统于2007年开始运营,当时只开放俄罗斯境内的导航和定位服务。80年代初,前苏联虽然已经在发展全球定位系统,但是受制于苏联解体的原因,直到上世纪末期才开始重新建设。1999年,欧盟首次公开“伽利略”卫星导航系统的建设计划,其目的是为了摆脱欧洲各国对美国GPS系统的依赖,打破美国的垄断。

而我国的北斗导航系统建设正式启动于1994年,差不多比GPS导航系统晚了20年。自2012年12月27日正式提供区域服务以来,北斗导航区域系统一直在连续、稳定、可靠地运行,其服务覆盖了全球1/3的陆地,使亚太地区40亿人口受益。北斗导航系统设计的整体思路是先区域、后全球。采取“三步走”的发展战略。第一步,建立北斗卫星双星定位试验系统,形成区域有源定位与导航服务能力;第二步,完成三种轨道十余颗卫星的发射,建成区域导航系统,形成区域无源服务能力,向亚太地区提供定位、导航、授时以及短报文通信服务;第三步,建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗全球卫星导航系统,形成全球无源定位服务能力。

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世界四大导航系统

目前美国GPS占有全球市场90%以上的份额,北斗产业的份额还很有限。按照此前中国卫星导航定位协会的预测,到2020年,北斗市场规模将上升至1000亿元左右。即使如此,届时北斗的份额依然远远小于GPS。虽然从长远角度看,北斗最终可能会与GPS展开全方位的竞争,但是,基于目前市场占有率的差距,即使未来35颗卫星全部到位,北斗在很长一段时间里依然无法取代GPS。取代现有导航系统,不是北斗的关键任务。要想健康茁壮地成长,并最终成为一流的全球系统,北斗当前的首要任务是与美、俄、欧的导航系统积极展开深度合作。

北斗导航系统的发展要吸取其他三大导航系统的成功经验和教训。民用市场不能忽视。

美国布局GPS前后花了20年的时间,耗资300亿美元,其回报也同样惊人。据一份研究报告指出:直到2013年,GPS对美国经济的贡献已经超过了680亿美元。而且这份研究并没有结合大量的GPS应用程序及其时间信息作进一步考量,因此680亿仍是较为保守的一个数字。如此高的投资回报率,究其原因,是因为美国发展出一个庞大的市场——车载导航、手机导航、交通监控、安全生产……这些都能以直接或间接的方式反哺GPS系统的研发升级。反观俄罗斯和欧盟的发展,有些经验和教训值得吸取。俄罗斯在“格洛纳斯”系统的建设过程中投入巨大,但由于在经济宽裕时忽略了商业化开发,最终在俄罗斯经济下滑时,演化成财政上的巨大负担。而欧盟的伽利略系统,更是因为始终未能找到合理的商业模式,在资金匮乏的情况下,计划遭到一再延迟。

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 (注意去掉右下角水印)中国1/3手机已配备北斗导航

正是在吸取他国经验教训的基础上,近年来,北斗系统在民用领域取得了不少进展。北斗相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、应急搜救等领域,逐步渗透到人们生产和生活的方方面面。据统计,到2016年4月份,应用北斗技术的终端已超过2400万台,应用北斗作为手机芯片的手机销量超过1800万部。目前,在中国境内出货的智能手机,使用北斗芯片的已超过30%。

北斗系统是中国在世界科技竞争中最具竞争力的代表。它同时也是“中国造”的品牌代言人。

北斗系统具有三大特点:一是北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多,抗遮挡能力强,尤其低纬度地区性能特点更为明显;  二是北斗系统提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度;  三是北斗系统创新融合了导航与通信能力,具有实时导航、快速定位精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。目前北斗导航核心技术已经实现自主可控,精度已经可以达到亚米级,同时相关基础硬件产品芯片、板卡、天线等成本已经下降至与GPS同一水平,北斗导航产业发展条件成熟。未来北斗导航精度最高可达厘米级,将给整个产业带来革命性变化。

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 中国北斗导航2020年服务全球

按照规划好的国际化路线,待到2020年完成35颗卫星全球组网后,北斗系统将具备像GPS一样覆盖全球、服务全球的能力。同时,北斗工程的实施带动了我国卫星导航、测量、电子、元器件等技术的发展。在我国的交通、通信、电力、测绘、防灾救灾等领域得到了广泛应用,带动了产业转型升级。在系列政策扶持和北斗组网加速的推动下,我国北斗产业发展迅速,距离成为“世界的北斗”这一目标也越来越近。

 


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