北斗卫星导航系统如何从小众走向大众？

来源：中国科学报

打开手机，最常见的卫星导航系统基本都是美国的全球定位系统（GPS），那么中国人自己的北斗卫星导航系统（BDS）应用如何呢？

扩大BDS产业应用规模，是我国发展北斗产业链的既定策略。

有专家分析，BDS诞生“初衷”是军用，目的是为保障我国国防安全不受定位系统干扰，缺乏民用服务，造成公众“只知GPS不知北斗”的尴尬局面。

BDS如何从小众走向大众？在共享单车管理问题上，BDS有望改变民用领域美国GPS一家独大的局面。不久前，国家卫星导航定位与授时产业计量测试中心创造了“电子围栏”的治理模式，通过高精度卫星定位测量技术安装在共享单车上的卫星定位装置，监督共享单车是否停放在了指定区域内。

与此同时，国内也在持续建设地基增强系统。以北京为例，全市已完成22个BDS定位服务参考站的建设，将提供覆盖全国的米级定位增强服务和覆盖北京区域的厘米级高精度增强服务，为政府、企业、大众用户提供高精度位置服务。

扩大BDS产业应用规模，是我国发展北斗产业链的既定策略。“抓住发展的‘牛鼻子’，真正找到科技发展的制高点，找到产业突破口，北斗才有国际话语权。”在近日召开的“北斗+大数据”峰会上，中国卫星导航定位协会首席专家曹冲如是说。

机遇与挑战并存

如今，全球太空竞赛或让卫星发射行业面临产能过剩的危机。

“现在天上的卫星不是不起作用，而是太多了。”曹冲的一番话引起全场共鸣，“现在，全球导航卫星数量88颗，2016年年底全球导航卫星系统定位终端数量达到55亿台，从整个的产业市场总体态势来看，预计2018年数量达70亿台，相当于每个人平均有一台卫星系统握在手中，现在的发展状况还在呈上升趋势。”

而从全球卫星导航系统的应用情况来讲，交通领域（公路、铁路、航空）位置服务占比最多。在这种情况下，BDS虽然为我国争取了更多的“太空话语权”，但要想在民用领域特别是位置服务上覆盖全球仍具挑战。

目前，BDS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。中国卫星导航定位协会秘书长苗前军指出，某种意义上，“北斗”已成为我国卫星导航与位置服务产业的代名词，但在全球卫星导航服务领域，BDS仅占9%的份额。

记者了解到，BDS提供空间信号的性能，跟已经成熟运营几十年的美国GPS相当，但由于卫星数量总体上不如GPS，所以仍难以在国际市场竞争中占据有利位置。另外，BDS在产业应用上主要依靠政策和政府资金来运作、推广，市场的驱动力尚未充分激发，也没有形成具有竞争力的龙头企业，北斗芯片行业甚至出现不少“僵尸企业”，有些地区对于本地少数北斗企业还进行过“输血式”救助。

不过，在四川九洲北斗导航与位置服务有限公司总经理张继宏看来，空间信息智能化的当下，BDS布局全球、走向大众化仍然面临很多机遇。他表示，我国BDS核心部件越来越成熟，28纳米的BDS集成芯片已经发布，目前，电力、减灾、机场等领域大量使用BDS，在诸多领域都完全可以替换GPS。

另外，BDS国际标准也正在实施和全力推进。“比如说我国和国际海事组织正在推进北斗标准，也正在和国际民航组织推进北斗航空标准。”张继宏表示，BDS核心部件越来越成熟、应用日益广泛，国际推广试点和国际标准组织认可也正在逐步迈进，这决定着我国的BDS走向全球将成为可能。

走差异化之路

美国已经把GPS做到了极致，BDS布局全球很难再走美国的老路。在曹冲看来，BDS如果紧跟美国，即使最后成功了，也可能会在很多方面难以获得知识产权的支撑。“中国的北斗正面临重大的转折，要想做到跨越式发展，就要提出一套新的体系”。

主推“服务”被认为是一大出路。“我们要走差异化竞争，以泛在高精度的融合应用为抓手，在‘源、端、云、服务’打造位置生态链。”张继宏指出，只有把BDS的服务做到无缝泛在，做成精准和融合，才可能走出一条特色道路。

张继宏建议：“把北斗和大数据、智能应用拐点用好，真正找到直接满足客户痛点的服务，要直截了当的服务而不要拐弯抹角的服务，用垂直的理念和深刻的体会，融合现在新的推广方式和商业模式，才可能走出北斗的路。”

“北斗产业需要良性的生态体系，聚合、整合、融合是关键，这是当前产业发展很重要的作用。”在曹冲看来，我国要真正做到“北斗+”跟多种体制的融合，就要抓住BDS产业发展的“牛鼻子”，在关键领域实现突破。

一是汽车前装市场，BDS应用后会投入前装使用，取代国外的终端；二是智能手机市场，目前的智能手机有30%~40%带有BDS，未来还将更多；三是高精度创新应用市场，其中，驾驶系统和高精度照相机在中国的市场潜力巨大；四是智能泛在位置服务市场；五是国际导航市场，特别是在“一带一路”下，BDS更要体现高端应用。

而对于“一带一路”背景下的突围，张继宏补充道：“国际化之路首先是精准工程，因为‘一带一路’国际发展肯定会有基础工程建设。随着精准工程把北斗推出去，从而把北斗泛在应用、精益化应用、智能应用推出去。”

与此同时，他还表示应以BDS泛在高精度的应用为着力点，实现“星地一体、传输一体、动静一体”。以精准工程、通用航空、自动驾驶辅助为应用突破口，建设BDS国际化应用特色示范。实现生态重构、模式创新、智能服务，“真正把中国的一个好系统在今天大数据、大知识爆发的时代下，不走美国人的老路，开拓出中国的特色化之路”。

按照国家规划，2020年我国要建成可靠安全的北斗全球系统，产值超4000亿元；2021—2030年，打造中国新时空服务体系；2031—2050年，创造中国服务世界级的国家品牌，最终要走在世界前列。

“中国时空是北斗导航升级版，中国服务将实现跨越发展新阶段，然后将室内外定位融合，要实现多种综合解决方案，北斗产业达到4000亿元的产值，这个目标是一定能够实现的。”曹冲总结道。

构建无处不在的PNT

目前，我国BDS已经开始向亚太地区提供免费服务，2017年开始将逐步开展覆盖全球、服务全球计划。据悉，到2020年，北斗二代发射的卫星将由现在的23颗增加到35颗，BDS将在太空上织起一张“网”，提供全球服务。

北斗布局全球，定位导航授时功能（PNT）必不可少。在北斗导航系统副总设计师、中国科学院院士杨元喜看来，北斗PNT是大数据的基石，未来要构建无处不在的PNT，即从深空到海底无处不在的PNT服务体系。

杨元喜表示，企业决策、商业决策、行业发展决策、国家决策都希望有基于PNT支撑的大数据支持。同样，“一带一路”建设除了需要水路、公路、铁路、航路，还需要以PNT为支撑的信息高速公路。所以，这就要求北斗PNT有实时导航的能力、空间认知的能力以及决策能力。

“大数据的挖掘一定要根据‘空间维P’‘时间维T’‘动态性N’寻找规律，发现线索，提供决策。”杨元喜说，大数据需要统一的位置标签，大数据分析必然涉及信息的地理分布和空间分布。

“中国和纽约时区不同，如果都在同一个时间点，时间尺度不一样，获得的大数据也不一样。”杨元喜认为，统一的空间和时间基准是大数据的区域特性和区域信息变化分析的前提，这也是数据挖掘、规律、分析的重要基础。

杨元喜还呼吁，大数据需要统一的时间尺度，我国初步建立了独立的时间系统，但时间频率技术离大数据需求还存在相当差距，必须研发大量高精度钟组，提高我国时间系统的精度、准确度和稳定度。

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