北斗三号总工：北斗核心功能已经超越GPS，处于全球一流水平

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）近日，北斗三号卫星系统总设计师、中科院微小卫星创新研究院副院长林宝军在接受媒体采访时表示，世界四大卫星导航系统分别为美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯定位系统(GLONASS)、欧洲的伽利略卫星定位系统(Galileo)和中国的北斗卫星导航系统(BDS)。“这四大导航系统里，原来北斗的目标是争二保三。但现在来看，北斗系统运行效果超出预期，整体核心指标已经超过GPS，是世界一流的。” 

北斗三号系统是我国自主建设的全球卫星导航系统，于2020年建成开通，提供高精度、高可靠、高安全的时空基础服务。目前，北斗三号卫星系统的应用已经非常广泛。
 

北斗三号是我国航天的里程碑

2020年6月23日，北斗三号第55颗导航卫星成功发射，标志着我国成为世界上继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。随后在2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式宣布建成并开通，和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO并列，成为联合国卫星导航委员会认定的供应商。
 
从北斗一号到北斗三号，承载了中国成为卫星强国的梦想。我国最开始意识到卫星系统的重要性，还要追溯到上世纪的90年代，在1993年的“银河号”事件里，我国认识到卫星导航对于国计民生的重大价值。由于GPS被切断，当年的“银河号”在海上漂泊了20多天，其间没有淡水和食物补给。然后到20世纪90年末期，局部战争中卫星系统的作用让我国深刻认识到卫星的战略价值。
 
也就是在20世纪后期，我国开始大力发展自己的卫星系统，并制定了三步走的战略：
·2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；
·2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；
·2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务。
 
北斗三号卫星系统的建成比原定计划提前了半年。2023年7月5日，北斗三号全球卫星导航系统建设表彰大会在京举行。会议指出，北斗三号系统作为面向全球提供公共服务的重大时空基础设施，建设过程中始终坚持走自主创新发展道路，成体系突破卫星导航领域百余项关键技术，新研百余种宇航级器部件，核心器部件100%自主可控，显著带动我国航天、电子等领域跨越发展。
 
在成果方面会议提到，目前北斗系统已广泛应用于国家经济社会发展各行业领域，助力各行业转型升级、提质增效，产生显著的经济效益和社会效益。作为联合国认可的四大全球卫星导航系统之一，北斗系统已服务全球200多个国家和地区用户，在民航、海事、搜救等领域积极履行国际义务，为推动构建人类命运共同体贡献中国力量。
 
总结一句话：北斗卫星系统的建成，是我国航天事业发展的一座里程碑。
 
北斗三号卫星系统由地球中圆轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和地球静止轨道卫星3种不同轨道的卫星组成，目前还在继续优化。2023年5月17日，北斗三号全球卫星导航系统新一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。最新发射的第56颗卫星为备份卫星，实现了对现有地球静止轨道卫星的在轨热备份，具备无线电导航、无线电测定、精密单点定位、功率增强、站间时间同步和定位功能，将增强系统的可用性和稳健性，提升系统现有区域短报文通信容量三分之一。
 

天上建好，地上用好

在北斗卫星研究建设初期，我国对于卫星导航系统的作用和价值了解得并不清晰，是通过具体的事件，才逐步意识到拥有自主可控卫星导航系统的重要性。经过二十几年的发展，如今我国对卫星导航的理解已经非常深刻，不仅完成了建设，也在大力推动应用端的普及。
 
在国防领域，北斗系统在武器装备、军事运输、军事通信等方面完成了完整、彻底的部署。比如在军事运输方面，北斗卫星导航系统可以提高军队运输的管理和效率，并保证军队物资的安全。
 
在海洋领域，北斗系统被应用于船舶导航、海洋资源勘探和海洋监测等方面。
 
在交通运输领域，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。
 
在航空领域，北斗卫星导航系统为航空交通管理、空中交通安全、航班调度等提供了可靠的技术支持。
 
北斗系统成功落地离不开各产业链参与者的大力布局和支持。统计数据显示，截至2022年底，电力行业已完成了超过2000多座电力北斗地基增强基准站的建设和部署，推广各类北斗应用终端超过50万台/套；目前搭载国产北斗高精度定位芯片的共享单车投放已突破500万辆，覆盖450余座城市；2022年国内智能手机出货量达2.64亿部，其中2.6亿部手机支持北斗功能，占比达到98.5%；在航天、海航和陆地交通领域，各类北斗终端超过810万台/套。
 
另根据《2022中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，2021年我国包括与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、算法等在内的产业核心产值达1454亿元，由卫星导航应用和服务带动形成的关联产值达3236亿元。2022年，关联产值已经超过4700亿元。
 
面向未来，北斗卫星系统的目标是，2035年前还将建设和完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。
 

核心性能超过GPS

北斗系统作为一套后发的全球导航系统，也发挥了自己的后发优势，在各方面规格上逐渐达到了全球顶尖的水平。正如林宝军介绍中提到的，北斗系统采用了很多先进的技术，除了***和技术以外，采用了“一星两钟”，即同时配置两个氢钟和两个铷钟，且拥有最多的在轨卫星数量。
 
四大卫星系统具体对比如下图：

四大卫星系统对比
指标	北斗	GPS	格洛纳斯	伽利略
投建时间	2020年	1994年	2009年	未建成
轨道高度（kM)	21528	20196	19129	23222
倾角	55°	55°	64.8°	56°
在轨卫星数量	55	31	19	8
军用精度	＜1m	＜1m	＜1m	N/A
民用精度	＜1m	＜2m	＜2m	＜1m
实测水平精度	1~2m	2~3m	2~3m	N/A
实测垂直精度	3m~4m	4~6m	4~6m	N/A

 
可以看到，在核心性能方面，确实如林宝军所言，北斗系统已经具有一定的性能优势，绝不是保三争二，而是全球领先的卫星系统。此外，北斗系统还具有安全、可靠、稳定、保密性强等优势，并提供三频系统、短报文通信两大功能。正如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所言：“现在的北斗三号系统，也就是北斗全球系统，已经是世界一流的卫星导航系统，技术体制、信号设计以及技术程度都是世界上最先进的，功能也很强大。”
 

小结

目前，北斗系统的应用已经融入大众生活中，比如在驾驶过程中，我们经常会在岔路口听到：为您提供北斗车道级导航指引。另外，通信授时、气象监测和城市管理等功能也在潜移默化地影响人们的生活。因此，北斗系统通过后发优势已经达到了国际领先的水平，并初步完成了自己“天上建好、地上用好”的目标。