WeChat ID geomaticser Intro 聚焦院士、大咖们的学术前沿报告、行业发展动态、学科发展成就、跨界创新趋势； 为测绘、地信、遥感等相关专业的同学提供日常学习、考研就业一站式服务； 传播测绘地理信息文化，专注做大家喜欢看、看得懂的真正的科普。 我国已发射23颗北斗导航卫星 2016年6月12日，第二十三颗北斗导航卫星发射成功。如今，北斗导航系统的服务覆盖了全球1/3的陆地，使亚太地区40亿人口受益，其精度也与GPS相当。北斗导航卫星系统总设计师谢军在接受记者采访时表示，北斗卫星导航系统有无尽的潜力，随着北斗系统2020年具有全球服务能力，其在开发与应用中将发挥更大的效益。“北斗是中国的北斗，更是世界的北斗。”在某种程度上，可以说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。 天网恢恢，疏而不漏。由卫星在天空编织的定位网络，正在扮演这样的角色。为了打破美国GPS的垄断，同时也是中国国防战略的重要支撑，中国自主研发的北斗导航系统（BDS）在2000年开始启动。经过十几年的发展，北斗导航系统、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）和欧洲的伽利略系统（Galileo）正呈现出多方竞争的局面。 近日，北斗导航卫星系统总设计师谢军接受媒体采访，讲述北斗撼动全球亿万级市场的秘密。 　　北斗作为国家基础设施，是一项长期推进计划，也是完善的国家卫星导航应用产业的支撑和保障体系，下游生厂商在应用端的建设是北斗导航大众化的关键。基于这张“天网”，无数创新应用将在全球开启亿万级别市场。无人驾驶汽车已可以在繁忙的交通路上行驶，无人投递机则已开始在部分地区试飞，只差获得法律允许。 　　上世纪末，美国GPS（全球定位系统）建设完成，除了提供实时、全天候和全球性的导航服务，还实现情报收集、核爆监测和应急通信等。得益于此，美国在卫星导航中掌握了先发话语权。如今，北斗导航卫星系统总设计师谢军介绍，预计2015年全球GNSS（全球导航卫星系统，即Global Navigation Satellite System）拓展市场的总收入接近2500亿欧元。在全球GNSS产业市场份额的区域分布中，拥有自主研发GNSS系统的国家排名中，中国以7%的市场份额排在第三位。 谢军，中共党员，研究员，1959年出生，1982年毕业于国防科技大学电子工程系雷达专业，曾获部级科技成果一等奖1次，三等奖2次，现任北斗二号导航卫星全球系统首席总设计师。2009年获航天奖；2010年被评为中国航天科技集团公司学术技术带头人；获2010年度航天功勋奖；2012年获“十佳全国优秀科技工作者提名奖”，并当选俄罗斯宇航科学院院士。 　　说起北斗卫星导航系统，团队里不少人对攻克铷钟的过程记忆犹新。为确定铷原子含量与铷钟寿命问题，谢军养成了一个持续多年的习惯：定期到研制单位查看铷量消耗评价试验，确定星载铷钟的充铷量安全范围，预估铷钟寿命。正所谓“时势造英雄”。谢军走上了北斗导航卫星总设计师的岗位。他说：“压力很大，但时代选择了我，责任选择了我，我决不能怠慢，必须玩命儿地干。 北斗卫星导航系统开启亿万级别市场 全球导航卫星系统（GNSS，Global Navigation Satellite System）下游产业主要有三类参与者。一是零部件制造商，生产独立的或集成到某些系统的接受装置，包括芯片、天线、板卡等。二是系统集成商，将GNSS功能集成到更多产品中，如车辆、大宗消费电子产品。三是增值服务提供商，其增值服务能够改善GNSS的使用和覆盖范围，包括地图提供商，增强服务提供商和GNSS校准或测试服务提供商。 　　中国的北斗导航系统，与老百姓的距离并非远在天边，而是近在眼前。目前市场热炒的“车联网”、“可穿戴设备”、“物联网”等概念都与北斗密不可分。 　　以“可穿戴设备”为例，中国联通和四川长虹佳华公司已推出基于北斗卫星定位系统，物联网、无线通信技术等相关的“关护通”产品。两家公司设计的终端为老人提供一键通话、一键紧急求助、语音提醒及血压、心电等医疗数据无线采集等应用。老人带上终端产品后，将连上智能服务平台，家人和老人可随时了解老人的位置、身体状况，并可以进行防护圈设置和语音提醒等，请求关爱服务。 　　除了在特殊人群中的应用，北斗在自驾游、探险游等旅游领域也有作为。海南天标电子科技有限公司就推出了北斗智能导游机，北斗自家有车载机、北斗个人探险游手持机等三款智能终端。此类终端能帮助用户监测路况、天气等。特别是对于爬山爱好者来说，发生事故后，北斗定位服务是其生命的保障。 　　欧洲全球导航卫星系统管理局（GSA）在2013年10月发布的《全球导航卫星系统（GNSS）市场报告》（第三版），以及2015年3月发布最新《全球导航卫星系统（GNSS）市场报告》（第四版）的数据显示，全球GNSS下游核心市场从2013年到2023年之间预计的年均复合增长率为7%，高于预测的同时期全球GDP增长率（6.6%）。未来，尤其是道路应用市场的快速增长，会使得拓展市场总收入在2021年再次呈现增长趋势；预计2015年全球GNSS拓展市场的总收入接近2500亿欧元。 　　在全球GNSS市场的8个细分市场中，位置服务（LBS）和道路两大应用占据GNSS收入主导地位，总占比超过91%。智能手机和平板电脑逐渐取代专业导航设备（用于道路和航运导航）。 　　在全球GNSS产业市场份额的区域分布中，拥有自主研发GNSS系统的国家排名中，中国以7%的市场份额排在第三位。俄罗斯因数据难获得，未被纳入统计。　　 2 相较于GPS，北斗有哪些优势？ 谢军称，北斗有众多的优势。首先，北斗导航系统具有兼容、互操作其他导航系统的特色。在北斗卫星设计建造过程中，北斗导航已考虑到能在形式上做到兼容其他系统。 　　卫星导航系统的兼容、互操作，通俗来说类似计算机更新换代，最新的计算机系统总能向下兼容旧版本。而兼容、互操作的意义则在于用户端能在终端上接收多个信号。 　　“北斗系统做到与其他系统兼容后，你可以在北斗信号强的时候使用北斗，用GPS来帮助你修正，辅助提高导航服务精度和使用的便利性。”谢军说，用户可以选择对自己最有利的系统使用，获得最佳的服务。 　　兼容对于用户端应用的开发是极大的促进。举个简单的例子，北京中电华远的北斗车卫士就是采用北斗+GPS双系统定位技术，结合物联网技术、移动互联网应用、构架端+云系统平台，服务于移动互联网用户。在智慧城市建设中，能够利用更加精准的定位，协助用户做到防盗告警、车辆管理，以及为售后服务提供数据等。 　　其次，北斗导航系统的目标之一就是在2020年建成有源导航定位，短报文功能。这是目前格洛纳斯、GPS等没有的功能。短报文功能，是卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递，GPS只能单向传递（终端从卫星接收位置信号）。 　　短报文功能最典型的例子就是在汶川地震灾害过后，通讯基站遭到破坏，北斗终端通过短报文进行紧急通讯，对于抗震救灾起关键作用。 　　有源定位则实现地面快速定位，相关应用产业的指挥调度将变得更加容易。“就跟公共汽车的调度室一样，你在哪，我们能马上知道，我还能知道你要多久才能到目的地。而美国则需要别的卫星系统来弥补这一方面的需求。”谢军说。 　　这个优势在农牧业领域中将有广泛应用。比如，为了防止羊走丢，可以在绵羊身上安装北斗导航系统的芯片。以羊为中心，实时监控。除此之外，北斗的有源定位还能以区域为中心，监控羊群与草地的数量，安排合理的牧羊路线。 北斗定位系统正在设计星间链路，来提高北斗导航服务质量，包括完整性短报文功能。 　　目前有源定位和短报文功能还未能在移动终端中普遍应用。但到未来北斗建成后，将带来巨大市场利好。 北斗导航将在2020年实现全球定位服务 全球GNSS的市场规模，以及中国市场的巨大潜力，让中国加快了北斗导航系统的建设。从2000年最初建设，到2012年实现中国及亚太周边地区的信号覆盖，北斗导航系统的下一步是在2020年实现全球卫星定位信号覆盖，将更稳定且具有特色的定位服务提供给公众。 　　“从今年的导航卫星发射开始，我国将在未来几年不断地进行导航卫星发射，保证已提供的导航定位服务稳定可靠，推进在2020年建成服务全球的卫星导航定位网络。”谢军如是说。 　　相较于美国GPS系统拥有的24颗卫星，北斗卫星导航系统要多出11颗卫星。北斗导航由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。 　　之所以北斗卫星星座系统使用数量多于GPS系统的卫星数量，谢军指出，这是两个系统的星座设计不同。卫星导航的特点是不管你哪个位置，实现导航定位至少需要4颗星，才能享受服务。 　　“GPS 系统构成是6个轨道面组成的，每个轨道4颗卫星即可覆盖全球，目前GPS系统真正在轨的已经有31颗星；北斗星座系统是由3个轨道面组成的，每个轨道面8 颗星，从理论上来讲24颗就够，由于北斗系统在中国及周边地区可提供增强服务、位置报告和短报文等特色服务，采用了非均匀的星座设计概念，因此，多于GPS系统的在轨卫星数。我们比GPS发射使用更多卫星的主要原因是，北斗在区域上的服务更有特色。”谢军说。 北斗导航的国际棋局 今年5月份，在国家主席习近平的见证下，中俄两国政府签署了《中国北斗和俄罗斯格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明》。这是首个系统间兼容与互操作政府文件。 　　根据中国导航卫星协会秘书长苗前军的介绍，中俄双方计划在各自国土领域内互建地面基站。随着基站建立，双方在数据和应用服务上也将做得更完善。例如，中国可在俄罗斯寒冷又偏远的西伯利亚建立基站，可加强这一区域的信号覆盖，为后续服务提供帮助。 　　中国《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》指出，基础设施互联互通是“一带一路”建设的优先领域。它为北斗导航系统的全面应用落地带来了新的发展机遇。随着北斗全球组网的铺开，北斗应用也备受期待。 　　“一带一路”的建设离不开物资运输以及工程建设的输出。在大型货车上加载北斗定位导航终端后，能即时告知运输车队前方路况，选择最优路径。同时，实时监控系统对于货车事故也能起到防范作用。除此之外，北斗导航系统加上后台大数据技术，能提高工程建设效率。目前在巴基斯坦等国家，中国的北斗技术已经得到肯定。 　　除此之外，泰国、马来西亚、文莱、印度尼西亚、柬埔寨、老挝、朝鲜等国家也表示，希望在卫星导航、遥感、地理信息系统、空间探测相关专业，与中国加强合作。 　　在谢军看来，北斗导航的潜力尚未完全挖掘。“在参加2015年的中国卫星导航年会时，很多下游生产商担心北斗导航系统的建设进程，实际上，北斗导航系统真正要做的是在推进空间段卫星系统建设的同时，下大力气加速应用端建设。”谢军说。 　　未来，在北斗导航技术的推动下，物联网带来的用户体验将更加及时细致。它能把芯片植入人体，实时获取具备临床价值的人体参数；把无人机上获取的图片进行社交分享；实现人手般轻柔灵巧抓取的机器人等等。 　　但正如ARM创始人兼CTO Mike Muller所说：“物联网允许任意设备在任意位置加入并将所有设备连接在一起，但困难的是，使这项工作对于用户而言能够尽可能的简单、方便、流畅，就像当今网页与设备的交互那样。” 　　目前，设备、应用与服务完美结合的产品尚少。 对话总设计师谢军：北斗可媲美GPS 将服务全球 2020年服务全球 记者：北斗导航的原理是什么？ 谢军：熟悉GPS的人都知道，卫星导航实际上是通过测量卫星和地面站之间的距离以及确定它们之间的时钟关系，来明确卫星的位置信息。在已知卫星的位置和时间信息之后，地面用户同时接收到四颗卫星的导航信号之后就可以解算出自己的位置，这就是卫星导航定位的原理。 记者：之前第八颗卫星发射成功后就可以导航定位，后来为何还要发射那么多卫星? 谢军：从导航卫星星座设计来讲，主要考虑四个因素：覆盖范围、可用性、完好性、连续性。第八颗北斗导航卫星入轨后，从原理上来讲，可实现全天24小时对区域范围提供连续、稳定的服务能力。但为了提高整个星座的稳定性，需要增加一些卫星，这样可使用户在同一时间内接收到更多的卫星信号，能够更方便地计算出来自己的位置。另外，增加卫星数量还能提高终端用户导航定位的精度。 记者：导航系统的定位精度取决于哪些因素? 谢军：定位精度是导航系统里最重要的一项指标。定位精度与导航卫星、地面运控、用户终端都有密切关系。从技术上来讲，这几部分都存在着测量误差和时钟误差，而且还有星历误差，大气层、电离层影响，这些都是影响定位精度的重要因素。如果这些误差修正得好，用户机的定位精度就高。当然，用户机的工作环境可能存在干扰，这也会影响定位精度。还有就是卫星星座的几何构型，构型好对提高定位精度也是很重要的。 记者：我们的北斗导航系统“三步走”战略如今进展如何？ 谢军：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。 2012年，北斗卫星区域导航系统迎来从第十一颗到第十五颗5星密集发射期，其中，第十二、第十三颗卫星以及第十四、第十五颗卫星均为一箭双星发射。2012年10月25日，第十六颗北斗导航卫星成功发射，北斗卫星区域导航系统完成了所有卫星发射任务。至此，北斗卫星区域导航系统空间段由分布在不同轨道的14颗卫星组成星座，即5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中轨道卫星。中国全面完成区域导航系统建设，形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。 目前，前两步已实现，中国成为世界上第四个拥有自主卫星导航定位系统的国家。中国最新发射的两颗北斗导航卫星与此前的北斗卫星相比有了重大突破，部件国产化率提高到98%，其“心脏”“慧脑”“铁骨”等关键器部件全部为国产。到2020年，将完成35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。　　 北斗导航精度与GPS相当　　 记者：你之前也谈到，我们的北斗导航系统提供的既有有源定位，也有无源定位，这是我们的一个特色？ 谢军：GPS现在所提供的服务叫无源定位。意思是，用户可以不用发射任何信号，就可以免费接收卫星的信号，实现对自己位置的定位。北斗系统提供的是两种服务，一种就是跟GPS相同的，在区域范围内可以让用户免费的直接接收卫星信号，实现定位。另一种是有源定位，用户可以把自己的位置报告给其他的网络或指挥控制中心，最终实现定位。有源定位在调度系统以及指挥系统上应用是非常广泛的，它能实现地面快速定位，相关应用产业的指挥调度将变得更加容易，打个比方，就跟公共汽车的调度室一样，你的位置我们能马上知道，过去你那里多长时间也算得到。这种有源定位是北斗的特色，从卫星导航发展的趋势上来讲，也是我们应该坚持的。北斗导航系统的目标之一就是在2020年建成有源导航定位、短报文功能。这是目前GPS等没有的功能。短报文功能，是卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递，GPS只能单向传递。与第一代双星系统相比，北斗卫星导航系统开始呈现出更多特点和优势。 记者：我们的北斗导航系统卫星为何比GPS还多？ 谢军：相比美国GPS系统拥有的24颗卫星，北斗卫星导航系统要多出11颗卫星。因为它由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和 30颗非静止轨道卫星。地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。我们的卫星比GPS多，是因为两个系统的星座设计不同。 北斗是中国的也是世界的 记者：北斗导航和美国的GPS相比还有多大距离？ 谢军：卫星导航这个领域，美国确实是领先一步，它的GPS应该是在1994年就提供服务了，我国在1994年正式启动北斗导航系统建设时，差不多比GPS导航系统晚了20年。这对我们来说是一个巨大的压力，也是动力。我们2000年才驶入一个快车道。2004年的时候，我们只有有源定位这一个通道，所以用户数量很受限制。相对于GPS不受限制的用户数量，跟他们是没法比的，可能连他们的万分之一都不到。2012年年底，我们基本上能覆盖亚太大部分地区，实现了在中国及周边地区提供这个有源和无源服务，我们现在还处在一个快速发展时期。如今，在中国或中国周边地区，我们跟GPS水平相当。 从应用的角度来讲，应该说还不如GPS，但从精度上来讲，已经和GPS相当。加上我们配套的地面增强系统，应该说现在精度是米级的，个别行业的一些企业已经做到了优于米级这样的水平。当然，用户愿意用北斗就用北斗，愿意用GPS就用GPS，我相信由于北斗的一些特色，最后北斗的用户一定是会越来越多的。北斗是中国的北斗，也是世界的北斗。用北斗不担心老人走丟，北斗导航系统与老百姓的生活密切相关。目前市场热炒的“车联网”、“可穿戴设备”、“物联网”等概念都与北斗密不可分。以“可穿戴设备”为例，国内已有公司推出基于北斗卫星定位系统，与物联网、无线通信技术等相关的产品。终端为老人提供一键通话、一键紧急求助、语音提醒及血压、心电等医疗数据无线采集等应用。老人带上终端产品后，将连上智能服务平台，家人可随时了解老人的位置、身体状况，并可以进行防护圈设置和语音提醒等，与医护人员联系。 此外，北斗在自驾游、探险游等旅游领域也有作为。对于登山爱好者来说，发生事故后，北斗定位服务可以保障其随时获得救援。 记者：现在美国有GPS，俄罗斯也有自己的卫星导航系统，欧洲也有自己的一套系统。有必要搞这么多导航系统吗？ 谢军：其实之前美国的专家也说过这个问题，他们说，世界上真的需要四大系统还是几大系统吗？每一个系统都需要20多颗卫星构成一个自己独立的网，那么四大系统将来肯定就是上百个导航卫星，有这种需求吗？但后来我们发现，实际上各国有自己的一些特殊的要求，但最终受益的还是用户，他就可以选北斗也可以选用GPS，非常便利，精度也会非常高。由于有了兼容的基础，用户的选择更多，提供的服务也更多。  记者：用我们自己的系统更加安全？ 谢军：我们知道，任何一个系统设计，就包括现在网络都有后门，你用别人的系统后门钥匙在别人手里掌握，我自己的系统我自己应该说是非常放心的。在2010年之前，我们有一些关键的元器件还是要依赖于国外的进口，比如像一些计算机的处理芯片，还有一些存储器，大规模的集成电路。但之后，北斗卫星上的一些大的部件全部都是我们自己研发出来的，原子钟也好，大功率放大器也好，还有一些精密的测量部件，全部都是我们国家的企业自己研发出来的。 记者：与GPS相比，北斗系统有哪些优势？ 谢军：首先是兼容互操作。这将会给用户带来很多好处，因为用户在同一时间内可以收到更多导航卫星的信息，解算自己的位置、速度、时间就更加方便，同时精度也更高。北斗系统做到与其他系统兼容后，你可以在北斗信号强的时候使用北斗，用GPS来帮助你修正，辅助提高导航服务精度。早在几年前，不少企业已开始尝试制造能接收北斗、GPS和格洛纳斯系统的接收机了。全球四大卫星导航系统达成兼容互操作协议之后，系统间的兼容使用是完全没有问题的。 其次，北斗导航系统的目标之一就是在2020年建成有源导航定位，短报文功能。这是目前格洛纳斯、GPS等没有的功能。 记者：北斗导航系统的应用前景如何？ 谢军：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，体现了中国的责任和地位。 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。具体到普通人的生活中，它可以为我国周边地区提供连续稳定可靠的导航以及定位等服务，我们有很多系统、很多用户，在交通运输领域、大地测绘以及农业、渔业应急救灾指挥调度方面具有独特的功能。 打个比方，老百姓每个人家里车都是标配车载导航仪，就是卫星导航系统的应用范例，同时现在有一些休闲旅游的指示的手表，还有一些指示器也是利用我们卫星导航系统实现的。将来我们还将建成服务全球的导航系统，可以说，北斗卫星导航系统有着坚强的实力和无尽的潜力。 来源：广州日报 观察者网 澎湃新闻 征稿启事 【慧天地】面向测绘地信行业专家、学者、生产一线工作者、在校学生等广大同仁征稿啦！ 无论是照片、文字，还是视频、语音……无论是优秀作品推荐，还是原创作品投稿……无论是高端大气上档次的报告、论文，还是活泼有趣接地气的照片、故事……只要是与测绘地理信息行业相关，都可以向我们投递哦！ 【投稿邮箱】 geomaticshtd@163.com 编辑：张道衢 审核：朱林桦 李茂永 指导：万剑华教授(微信号928135614) 推荐 （限于篇幅 更多精彩不再全部列出 请在相关系列中查看） 《中国北斗卫星导航系统》白皮书（全文） 聚焦热点|南海局势紧张，北斗可发力——中国，一点也不能少！ 提醒|“北斗”风口，创业要避开这些坑 未来的遥感“星”——带你全方位认识地球家园 大家观点|院士专家把脉北斗导航：从“中国制造”到“中国服务” 看点|中国开卖精确炸弹 采用“北斗”导航 高端论坛|天津海洋测绘研究所申家双高工：海岸带遥感测量技术 高端论坛|中国测绘科学研究院博士生导师秘[bèi]金钟研究员：北斗海洋增强定位 喜欢的话别忘记点击小手给小慧点赞哦！ Author requires users to follow Official Account before leaving a comment Write a comment Write a comment Loading Most upvoted comments above Learn about writing a valuable comment Scan QR Code via WeChat to follow Official Account