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北斗GPS系統(tǒng)


中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)和美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO,是聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的供應(yīng)商。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成,可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù),并具短報(bào)文通信能力,已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力,定位精度10米,測(cè)速精度0.2米/秒,授時(shí)精度10納秒。

2012年12月27日,北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件正式版1.0正式公布,北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對(duì)亞太地區(qū)提供無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。

2013年12月27日,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)一周年新聞發(fā)布會(huì)在國(guó)務(wù)院新聞辦公室新聞發(fā)布廳召開(kāi),正式發(fā)布了《北斗系統(tǒng)公開(kāi)服務(wù)性能規(guī)范(1.0版)》和《北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件(2.0版)》兩個(gè)系統(tǒng)文件。

2014年11月23日,國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì)審議通過(guò)了對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認(rèn)可的航行安全通函,這標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式成為全球無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分,取得面向海事應(yīng)用的國(guó)際合法地位。

中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已獲得國(guó)際海事組織的認(rèn)可。


發(fā)展歷史

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。中國(guó)高度重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè),一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2000年,首先建成北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng),使我國(guó)成為繼美、俄之后的世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域,產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。特別是在2008年北京奧運(yùn)會(huì)、汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。為了更好地服務(wù)于國(guó)家建設(shè)與發(fā)展,滿(mǎn)足全球應(yīng)用需求,我國(guó)啟動(dòng)實(shí)施了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。

建設(shè)原則

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展,以應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為根本目標(biāo),不僅要建成系統(tǒng),更要用好系統(tǒng),強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益,遵循以下建設(shè)原則:

1、開(kāi)放性。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用將對(duì)全世界開(kāi)放,為全球用戶(hù)提供高質(zhì)量的免費(fèi)服務(wù),積極與世界各國(guó)開(kāi)展廣泛而深入的交流與合作,促進(jìn)各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作,推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2、自主性。中國(guó)將自主建設(shè)和運(yùn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可獨(dú)立為全球用戶(hù)提供服務(wù)。

系統(tǒng)構(gòu)成

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成,中國(guó)計(jì)劃2012年左右,“北斗”系統(tǒng)將覆蓋亞太地區(qū),2020年左右覆蓋全球。中國(guó)正在實(shí)施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè),已成功發(fā)射16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃,2012年左右,系統(tǒng)將首先具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)以及短報(bào)文通信服務(wù)能力。2020年左右,建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

 

星座構(gòu)成

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段計(jì)劃由35顆衛(wèi)星組成,包括5顆靜止軌道衛(wèi)星、27顆中地球軌道衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星。5顆靜止軌道衛(wèi)星定點(diǎn)位置為東經(jīng)58.75°、80°、110.5°、140°、160°,中地球軌道衛(wèi)星運(yùn)行在3個(gè)軌道面上,軌道面之間為相隔120°均勻分布。至2012年底北斗亞太區(qū)域?qū)Ш秸介_(kāi)通時(shí),已為正式系統(tǒng)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了16顆衛(wèi)星,其中14顆組網(wǎng)并提供服務(wù),分別為5顆靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星(均在傾角55°的軌道面上),4顆中地球軌道衛(wèi)星(均在傾角55°的軌道面上)。

覆蓋范圍

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋中國(guó)本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng),覆蓋范圍東經(jīng)約70°~140°,北緯5°~55°。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)東南亞實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

定位原理

35顆衛(wèi)星在離地面2萬(wàn)多千米的高空上,以固定的周期環(huán)繞地球運(yùn)行,使得在任意時(shí)刻,在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星。

由于衛(wèi)星的位置精確可知,在接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)中,我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離,利用三維坐標(biāo)中的距離公式,利用3顆衛(wèi)星,就可以組成3個(gè)方程式,解出觀測(cè)點(diǎn)的位置(X,Y,Z)??紤]到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差,實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù),X、Y、Z和鐘差,因而需要引入第4顆衛(wèi)星,形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解,從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。

事實(shí)上,接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星,這時(shí),接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組,每組4顆,然后通過(guò)算法挑選出誤差最小的一組用作定位,從而提高精度。

衛(wèi)星定位實(shí)施的是“到達(dá)時(shí)間差”(時(shí)延)的概念:利用每一顆衛(wèi)星的精確位置和連續(xù)發(fā)送的星上原子鐘生成的導(dǎo)航信息獲得從衛(wèi)星至接收機(jī)的到達(dá)時(shí)間差。

衛(wèi)星在空中連續(xù)發(fā)送帶有時(shí)間和位置信息的無(wú)線電信號(hào),供接收機(jī)接收。由于傳輸?shù)木嚯x因素,接收機(jī)接收到信號(hào)的時(shí)刻要比衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)的時(shí)刻延遲,通常稱(chēng)之為時(shí)延,因此,也可以通過(guò)時(shí)延來(lái)確定距離。衛(wèi)星和接收機(jī)同時(shí)產(chǎn)生同樣的偽隨機(jī)碼,一旦兩個(gè)碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步,接收機(jī)便能測(cè)定時(shí)延;將時(shí)延乘上光速,便能得到距離。

每顆衛(wèi)星上的計(jì)算機(jī)和導(dǎo)航信息發(fā)生器非常精確地了解其軌道位置和系統(tǒng)時(shí)間,而全球監(jiān)測(cè)站網(wǎng)保持連續(xù)跟蹤。

衛(wèi)星導(dǎo)航原理

蹤衛(wèi)星的軌道位置和系統(tǒng)時(shí)間。位于地面的主控站與其運(yùn)控段一起,至少每天一次對(duì)每顆衛(wèi)星注入校正數(shù)據(jù)。注入數(shù)據(jù)包括:星座中每顆衛(wèi)星的軌道位置測(cè)定和星上時(shí)鐘的校正。這些校正數(shù)據(jù)是在復(fù)雜模型的基礎(chǔ)上算出的,可在幾個(gè)星期內(nèi)保持有效。 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)間是由每顆衛(wèi)星上原子鐘的銫和銣原子頻標(biāo)保持的。這些星鐘一般來(lái)講精確到世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC)的幾納秒以?xún)?nèi),UTC是由美國(guó)海軍觀象臺(tái)的“主鐘”保持的,每臺(tái)主鐘的穩(wěn)定性為若干個(gè)10^-13秒。衛(wèi)星早期采用兩部銫頻標(biāo)和兩部銣頻標(biāo),后來(lái)逐步改變?yōu)楦嗟夭捎勉滎l標(biāo)。通常,在任一指定時(shí)間內(nèi),每顆衛(wèi)星上只有一臺(tái)頻標(biāo)在工作。

衛(wèi)星導(dǎo)航原理:衛(wèi)星至用戶(hù)間的距離測(cè)量是基于衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間與到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間之差,稱(chēng)為偽距。為了計(jì)算用戶(hù)的三維位置和接收機(jī)時(shí)鐘偏差,偽距測(cè)量要求至少接收來(lái)自4顆衛(wèi)星的信號(hào)。

由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差,大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響,使得民用的定位精度只有數(shù)十米量級(jí)。為提高定位精度,普遍采用差分定位技術(shù)(如DGPS、DGNSS),建立地面基準(zhǔn)站 (差分臺(tái))進(jìn)行衛(wèi)星觀測(cè),利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo),與觀測(cè)值進(jìn)行比較,從而得出一修正數(shù),并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后,與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較,消去大部分誤差,得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明,利用差分定位技術(shù),定位精度可提高到米級(jí)。

定位精度

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是繼美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略之后的全球第四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。定位效果分析是導(dǎo)航系統(tǒng)性能評(píng)估的重要內(nèi)容。此前,由于受地域限制,對(duì)北斗全球大范圍的定位效果分析只能通過(guò)仿真手段。

由武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院和中國(guó)南極測(cè)繪研究中心杜玉軍、王澤民等科研人員進(jìn)行的這項(xiàng)研究,在2011—2012年中國(guó)第28次南極科學(xué)考察期間,沿途大范圍采集了北斗和GPS連續(xù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),跨度北至中國(guó)天津,南至南極內(nèi)陸昆侖站。同時(shí)還采集了中國(guó)南極中山站的靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)。為對(duì)比分析不同區(qū)域靜態(tài)定位效果,在武漢也進(jìn)行了靜態(tài)觀測(cè)。

科研人員利用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鲅芯糠椒?,從信噪比、多路徑、可?jiàn)衛(wèi)星數(shù)、精度因子、定位精度等多個(gè)方面,對(duì)比分析了北斗和GPS在航線上不同區(qū)域、尤其是在遠(yuǎn)洋及南極地區(qū)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的定位效果。

結(jié)果表明,北斗系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量總體上與GPS相當(dāng)。在45度以?xún)?nèi)的中低緯地區(qū),北斗動(dòng)態(tài)定位精度與GPS相當(dāng),水平和高程方向分別可達(dá)10米和20米左右;北斗靜態(tài)定位水平方向精度為米級(jí),也與GPS相當(dāng),高程方向10米左右,較GPS略差;在中高緯度地區(qū),由于北斗可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)較少、衛(wèi)星分布較差,定位精度較差或無(wú)法定位。

“現(xiàn)階段的北斗已經(jīng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位,但還不具備全球定位能力,北斗與GPS在定位效果上的差異,主要是由衛(wèi)星數(shù)量和分布造成的。”武漢大學(xué)中國(guó)南極測(cè)繪研究中心副主任王澤民教授說(shuō),“截至文中研究數(shù)據(jù)采集結(jié)束時(shí),北斗系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數(shù)為11顆。上個(gè)月,我國(guó)成功發(fā)射了新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,北斗系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數(shù)達(dá)到了17顆。隨著北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)拉開(kāi)帷幕,相信今后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一定會(huì)更加精彩。


系統(tǒng)功能


四大功能

短報(bào)文通信:北斗系統(tǒng)用戶(hù)終端具有雙向報(bào)文通信功能,用戶(hù)可以一次傳送40-60個(gè)漢字的短報(bào)文信息。 可以達(dá)到一次傳送達(dá)120個(gè)漢字的信息。在遠(yuǎn)洋航行中有重要的應(yīng)用價(jià)值。

精密授時(shí):北斗系統(tǒng)具有精密授時(shí)功能,可向用戶(hù)提供20ns-100ns時(shí)間同步精度。

定位精度:水平精度100米(1σ),設(shè)立標(biāo)校站之后為20米(類(lèi)似差分狀態(tài))。

工作頻率:2491.75MHz。 系統(tǒng)容納的最大用戶(hù)數(shù):540000戶(hù)/小時(shí)。

 

 

軍用功能

 

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的軍事功能與GPS類(lèi)似,如:運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的定位導(dǎo)航;為縮短反應(yīng)時(shí)間的武器載具發(fā)射位置的快速定位;人員搜救、水上排雷的定位需求等。

這項(xiàng)功能用在軍事上,意味著可主動(dòng)進(jìn)行各級(jí)部隊(duì)的定位,也就是說(shuō)大陸各級(jí)部隊(duì)一旦配備“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),除了可供自身定位導(dǎo)航外,高層指揮部也可隨時(shí)通過(guò)“北斗”系統(tǒng)掌握部隊(duì)位置,并傳遞相關(guān)命令,對(duì)任務(wù)的執(zhí)行有相當(dāng)大的助益。換言之,大陸可利用“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)執(zhí)行部隊(duì)指揮與管制及戰(zhàn)場(chǎng)管理。

 

民用功能

個(gè)人位置服務(wù)

當(dāng)你進(jìn)入不熟悉的地方時(shí),你可以使用裝有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收芯片的手機(jī)或車(chē)載衛(wèi)星導(dǎo)航裝置找到你要走的路線。

氣象應(yīng)用

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星氣象應(yīng)用的開(kāi)展,可以促進(jìn)中國(guó)天氣分析和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、氣候變化監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè),也可以提高空間天氣預(yù)警業(yè)務(wù)水平,提升中國(guó)氣象防災(zāi)減災(zāi)的能力。

除此之外,北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的氣象應(yīng)用對(duì)推動(dòng)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星創(chuàng)新應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)拓展也具有重要的影響。

道路交通管理

衛(wèi)星導(dǎo)航將有利于減緩交通阻塞,提升道路交通管理水平。通過(guò)在車(chē)輛上安裝衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)和數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī),車(chē)輛的位置信息就能在幾秒鐘內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)到中心站。這些位置信息可用于道路交通管理。

鐵路智能交通

衛(wèi)星導(dǎo)航將促進(jìn)傳統(tǒng)運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)升級(jí)與轉(zhuǎn)型。例如,在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域,通過(guò)安裝衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備,可極大縮短列車(chē)行駛間隔時(shí)間,降低運(yùn)輸成本,有效提高運(yùn)輸效率。未來(lái),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將提供高可靠、高精度的定位、測(cè)速、授時(shí)服務(wù),促進(jìn)鐵路交通的現(xiàn)代化,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)度向智能交通管理的轉(zhuǎn)型。

 

 


北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)示意圖
 

海運(yùn)和水運(yùn)

海運(yùn)和水運(yùn)是全世界最廣泛的運(yùn)輸方式之一,也是衛(wèi)星導(dǎo)航最早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。在世界各大洋和江河湖泊行駛的各類(lèi)船舶大多都安裝了衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備,使海上和水路運(yùn)輸更為高效和安全。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將在任何天氣條件下,為水上航行船舶提供導(dǎo)航定位和安全保障。同時(shí),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特有的短報(bào)文通信功能將支持各種新型服務(wù)的開(kāi)發(fā)。


航空運(yùn)輸

當(dāng)飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)跑道著陸時(shí),最基本的要求是確保飛機(jī)相互間的安全距離。利用衛(wèi)星導(dǎo)航精確定位與測(cè)速的優(yōu)勢(shì),可實(shí)時(shí)確定飛機(jī)的瞬時(shí)位置,有效減小飛機(jī)之間的安全距離,甚至在大霧天氣情況下,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)盲降,極大提高飛行安全和機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率。通過(guò)將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的有效結(jié)合,將為航空運(yùn)輸提供更多的安全保障。

應(yīng)急救援

衛(wèi)星導(dǎo)航已廣泛用于沙漠、山區(qū)、海洋等人煙稀少地區(qū)的搜索救援。在發(fā)生地震、洪災(zāi)等重大災(zāi)害時(shí),救援成功的關(guān)鍵在于及時(shí)了解災(zāi)情并迅速到達(dá)救援地點(diǎn)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除導(dǎo)航定位外,還具備短報(bào)文通信功能,通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備可及時(shí)報(bào)告所處位置和受災(zāi)情況,有效縮短救援搜尋時(shí)間,提高搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)效,大大減少人民生命財(cái)產(chǎn)損失。

指導(dǎo)放牧

2014年10月,北斗系統(tǒng)開(kāi)始在青海省牧區(qū)試點(diǎn)建設(shè)北斗衛(wèi)星放牧信息化指導(dǎo)系統(tǒng),主要依靠牧區(qū)放牧智能指導(dǎo)系統(tǒng)管理平臺(tái)、牧民專(zhuān)用北斗智能終端和牧場(chǎng)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)站,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸,并通過(guò)北斗地面站及北斗星群中轉(zhuǎn)、中繼處理,實(shí)現(xiàn)草場(chǎng)牧草、牛羊的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。2015年夏季,試點(diǎn)牧區(qū)的牧民就能使用專(zhuān)用北斗智能終端設(shè)備來(lái)指導(dǎo)放牧。

產(chǎn)業(yè)配套

北斗芯片

2012年12月27日,國(guó)家正式宣布北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)試運(yùn)行啟動(dòng),標(biāo)志著中國(guó)自主衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段。其中,衛(wèi)星導(dǎo)航專(zhuān)用ASIC硬件結(jié)合國(guó)產(chǎn)應(yīng)用處理器的方案,成為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片一項(xiàng)重大突破。該處理器由中國(guó)本土IC設(shè)計(jì)公司研發(fā),具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并已實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用,一舉打破了電子終端產(chǎn)品行業(yè)普遍采用國(guó)外處理器局面。

衛(wèi)星導(dǎo)航終端中采用的導(dǎo)航基帶及射頻芯片,是技術(shù)含量及附加值最高的環(huán)節(jié),直接影響到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在導(dǎo)航基帶中,一般通過(guò)導(dǎo)航專(zhuān)用ASIC硬件電路結(jié)合應(yīng)用處理器的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。此前的應(yīng)用處理器多選用國(guó)外公司ARM處理器芯片核,需向國(guó)外支付IP核使用許可費(fèi)用的同時(shí),技術(shù)還受制于人,無(wú)法徹底解決產(chǎn)業(yè)安全及保密安全問(wèn)題。

而通過(guò)設(shè)立重大專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)用推廣與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目等方式,北斗多模導(dǎo)航基帶及射頻芯片國(guó)產(chǎn)化現(xiàn)已實(shí)現(xiàn),中國(guó)人自己的應(yīng)用處理器也在北斗多模導(dǎo)航芯片中得到規(guī)模應(yīng)用。

BD/GPS多模基帶芯片解決方案中,衛(wèi)星導(dǎo)航專(zhuān)用ASIC硬件結(jié)合國(guó)產(chǎn)應(yīng)用處理器打造出了一顆真正意義的“中國(guó)芯”。該應(yīng)用處理器為國(guó)內(nèi)完全自主開(kāi)發(fā)的CPU/DSP核,包括指令集、編譯器等軟件工具鏈以及所有關(guān)鍵技術(shù),均擁有100%的中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。其擁有國(guó)際領(lǐng)先水平的多線程處理器架構(gòu),可共享很多硬件資源,并在提供相當(dāng)多核處理器處理能力的同時(shí),節(jié)省芯片成本。

而基于該國(guó)產(chǎn)處理器衛(wèi)星導(dǎo)航芯片方案的模塊,是全球體積最小的BD/GPS雙模模塊,具有定位精度高、啟動(dòng)時(shí)間快及功耗低等特點(diǎn)。

與單純的北斗芯片廠商相比,手機(jī)芯片廠商對(duì)終端定位有著更深刻的理解,包括:基站輔助衛(wèi)星定位技術(shù)、多種定位方案的融合、定位芯片與應(yīng)用處理器或基帶處理器的集成等。積極扶持國(guó)內(nèi)手機(jī)芯片廠商進(jìn)入北斗芯片研發(fā)領(lǐng)域,并積極研發(fā)綜合定位解決方案,壯大完善北斗產(chǎn)業(yè)鏈。鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)手機(jī)芯片廠商開(kāi)展與北斗芯片廠商的多樣化合作,共同推進(jìn)手機(jī)終端北斗定位技術(shù)的應(yīng)用。

檢測(cè)認(rèn)證

2012年8月3日,解放軍總參謀部與國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)在北京舉行戰(zhàn)略合作協(xié)議簽約儀式。中國(guó)將用3年時(shí)間建立起一個(gè)“法規(guī)配套、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、布局合理、軍民結(jié)合”的“北斗”導(dǎo)航檢測(cè)認(rèn)證體系,以期全面提升“北斗”導(dǎo)航定位產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力,確保“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)運(yùn)行安全。

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)

“北斗”導(dǎo)航定位系統(tǒng)已經(jīng)有11顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行,擁有12萬(wàn)軍民用戶(hù)。到2020年前,“北斗”導(dǎo)航定位系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量將達(dá)到30顆以上,導(dǎo)航定位范圍也將由區(qū)域拓展到全球,其設(shè)計(jì)性能將與美國(guó)第三代GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)相當(dāng)。

隨著“北斗”導(dǎo)航定位系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展,“北斗”導(dǎo)航應(yīng)用即將迎來(lái)“規(guī)?;?、社會(huì)化、產(chǎn)業(yè)化、國(guó)際化”的重大歷史機(jī)遇,也提出了新的要求。按照軍地雙方簽署的協(xié)議,中國(guó)將在2015年前完成“北斗”導(dǎo)航產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、民用服務(wù)資質(zhì)等法規(guī)體系建設(shè),形成權(quán)威、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系。同時(shí)在北京建設(shè)1個(gè)國(guó)家級(jí)檢測(cè)中心,在全國(guó)按區(qū)域建設(shè)7個(gè)區(qū)域級(jí)授權(quán)檢測(cè)中心,加快推動(dòng)“北斗”導(dǎo)航檢測(cè)認(rèn)證進(jìn)入國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可體系,相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)系列。

建立起“北斗”導(dǎo)航檢測(cè)認(rèn)證體系,既是“北斗”系統(tǒng)堅(jiān)持軍民融合式發(fā)展的具體舉措,也對(duì)創(chuàng)建“北斗”品牌,加速推進(jìn)“北斗”產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化起到重要作用。

市場(chǎng)應(yīng)用


國(guó)際應(yīng)用

2013年5月22日至23日,國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)訪問(wèn)巴基斯坦期間,中巴雙方簽署有關(guān)北斗系統(tǒng)在巴使用的合作協(xié)議。日前,巴基斯坦媒體報(bào)道,中國(guó)北京北斗星通導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司將斥資數(shù)千萬(wàn)美元,在巴基斯坦建立地面站網(wǎng),強(qiáng)化北斗系統(tǒng)的定位精確度。

其次,全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科學(xué)技術(shù)部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼日前透露,2013年將中國(guó)在東盟各國(guó)合作建設(shè)北斗系統(tǒng)地面站網(wǎng)。而根據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)最新預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),到2015年,中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過(guò)2250億元,至2020年則將超過(guò)4000億元。

2014年7月26日,來(lái)自泰國(guó)、馬來(lái)西亞、文萊、印度尼西亞、柬埔寨、老撾、朝鮮、巴基斯坦等八個(gè)國(guó)家的19名學(xué)員代表赴武漢中國(guó)光谷北斗基地,參觀學(xué)習(xí)中國(guó)最新的北斗技術(shù)。他們是由中國(guó)科技部國(guó)家遙感中心主辦的“2014北斗技術(shù)與應(yīng)用國(guó)際培訓(xùn)班”的學(xué)員,均為各國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航、遙感、地理信息系統(tǒng)、空間探測(cè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)或從事相關(guān)管理工作的高級(jí)人員?;顒?dòng)為東盟及亞洲地區(qū)國(guó)家提供了以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為主的空間信息技術(shù)培訓(xùn),使中國(guó)北斗科技加快進(jìn)入東盟及亞洲國(guó)家。

國(guó)內(nèi)示范

2014年11月,國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)2014年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)區(qū)域重大應(yīng)用示范發(fā)展專(zhuān)項(xiàng),成都市、綿陽(yáng)市等入選國(guó)家首批北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)區(qū)域重大應(yīng)用示范城市。

標(biāo)準(zhǔn)制訂

北斗接收機(jī)國(guó)際通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂是北斗全球應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作之一,與衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)密切相關(guān)的RTCM差分系列標(biāo)準(zhǔn)、RINEX接收機(jī)交換數(shù)據(jù)格式、NMEA接收機(jī)導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)接口等通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)幾乎是世界上所有衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)都必須遵守的通用標(biāo)準(zhǔn)。然而,全球有多個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)接收設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定組織,參與其中的中國(guó)企業(yè)和機(jī)構(gòu)卻寥寥無(wú)幾。例如,成立于1947年的國(guó)際海事無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)(RTCM)目前有130多個(gè)成員,卻只有2家中國(guó)企業(yè)成員。成立于1957年的美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)(NMEA),535個(gè)成員中只有1家中國(guó)企業(yè)成員。對(duì)于正式提供服務(wù)近兩年的北斗系統(tǒng)而言,參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)任重而道遠(yuǎn)。

全國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)于2014年成立,15項(xiàng)北斗應(yīng)用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)正在制定中,部分關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃在今年底對(duì)外發(fā)布。屆時(shí),北斗系統(tǒng)將完成北斗產(chǎn)業(yè)鏈中標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范關(guān)鍵環(huán)節(jié)的布局,北斗應(yīng)用也將進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化以及通用化的快車(chē)道。 在國(guó)際方面,在中國(guó)民航局、交通部海事局、工信部科技司等部門(mén)指導(dǎo)下,依托中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所、北京航空航天大學(xué)、交通部水運(yùn)科學(xué)研究院、工信部電信研究院、武漢導(dǎo)航與位置服務(wù)工業(yè)技術(shù)研究院等科研院所,先后啟動(dòng)了北斗系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)際民航、海事、移動(dòng)通信、接收機(jī)通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作。經(jīng)過(guò)各方協(xié)作和配合,北斗國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作捷報(bào)頻傳。國(guó)際民航組織(ICAO)同意北斗系統(tǒng)逐步進(jìn)入ICAO標(biāo)準(zhǔn)框架;國(guó)際海事組織(IMO)批準(zhǔn)發(fā)布了《船載北斗接收機(jī)設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)》,實(shí)現(xiàn)了北斗國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的‘零’突破,完成了北斗系統(tǒng)作為全球無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)(WWRNS)重要組成部分的技術(shù)認(rèn)可工作,有望在今年底成為第三個(gè)被IMO認(rèn)可的WWRNS;第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化伙伴項(xiàng)目(3GPP)支持北斗定位業(yè)務(wù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已獲得通過(guò)。北斗已經(jīng)開(kāi)啟了走向國(guó)際民航、國(guó)際海事、國(guó)際移動(dòng)通信等高端應(yīng)用領(lǐng)域的破冰之旅。

2014年9月8日至9日,國(guó)際海事無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)第104專(zhuān)業(yè)委員會(huì)(RTCM SC-104)全體會(huì)議在美國(guó)佛羅里達(dá)州坦帕市會(huì)議中心召開(kāi),來(lái)自Trimble、Novatel、Geo++、USCG(美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì))等全球20多個(gè)GNSS高精度知名企業(yè)(機(jī)構(gòu))和重要用戶(hù)單位的30多位專(zhuān)家代表與會(huì)。武漢導(dǎo)航與位置服務(wù)工業(yè)技術(shù)研究院和上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)有限公司組團(tuán)參加,圓滿(mǎn)完成各項(xiàng)既定任務(wù)。

RTCM SC-104主要負(fù)責(zé)差分全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(DGNSS)系列推薦標(biāo)準(zhǔn)的制修訂,以及參與接收機(jī)自主交換格式(RINEX)、接收機(jī)導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)議(NMEA-0183)等國(guó)際通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。該委員會(huì)由全球從事衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備生產(chǎn)、技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)服務(wù)的知名企業(yè)機(jī)構(gòu)成員組成,下設(shè)GLONASS 、Galileo、RINEX、NMEA、BDS等工作組。武漢導(dǎo)航院為BDS工作組主席單位,北斗專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)用推廣與產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)家組專(zhuān)家韓紹偉博士任BDS工作組主席。

會(huì)上,武漢導(dǎo)航院韓紹偉博士代表BDS工作組,向委員會(huì)全體會(huì)議匯報(bào)了對(duì)BDS NH碼的處理方法,澄清了對(duì)NH碼實(shí)現(xiàn)過(guò)程中因符號(hào)規(guī)則理解差異造成的差分解算失效、接收機(jī)無(wú)法兼容等問(wèn)題,給出了解決方案并獲得委員會(huì)一致通過(guò)。該問(wèn)題的解決打消了國(guó)際社會(huì)對(duì)BDS高精度可靠應(yīng)用的疑慮,對(duì)促進(jìn)北斗高精度全球應(yīng)用具有重要作用。另外,韓紹偉博士代表BDS工作組就BDS導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)組識(shí)別符的研究進(jìn)展向委員會(huì)全體會(huì)議進(jìn)行了匯報(bào),對(duì)其組成、產(chǎn)生、判別方法等進(jìn)行了探討,該識(shí)別符是BDS實(shí)現(xiàn)可靠實(shí)時(shí)差分應(yīng)用的重要因素,也是北斗進(jìn)入RTCM差分標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵參數(shù)。BDS工作組將就該問(wèn)題繼續(xù)與有關(guān)各方深入合作,尋求最終解決方案。

最后,BDS工作組提議2015年5月11-12日在中國(guó)西安召開(kāi)RTCM SC104全體會(huì)議,并邀請(qǐng)專(zhuān)家參加2015年5月13-15日在中國(guó)西安召開(kāi)的第六屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)(CSNC2015),該提議獲得委員會(huì)成員的通過(guò)。這是中國(guó)首次獲得RTCM SC104全體會(huì)議主辦權(quán),標(biāo)志著以中國(guó)企業(yè)為主體推動(dòng)北斗加入 RTCM 、RINEX、NMEA等國(guó)際通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作得到國(guó)際認(rèn)可,顯示了國(guó)際社會(huì)對(duì)北斗高精度全球應(yīng)用的期待和信心,必將有助于加速北斗進(jìn)入系列國(guó)際通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作。

國(guó)際認(rèn)可

中國(guó)北斗衛(wèi)星已獲聯(lián)合國(guó)正式認(rèn)可 可媲美GPS

在2014年11月17日至21日的會(huì)議上,聯(lián)合國(guó)負(fù)責(zé)制定國(guó)際海運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì),正式將中國(guó)的北斗系統(tǒng)納入全球無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。這意味著繼美國(guó)的GPS和俄羅斯的“格洛納斯”后,中國(guó)的導(dǎo)航系統(tǒng)已成為第三個(gè)被聯(lián)合國(guó)認(rèn)可的海上衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。專(zhuān)門(mén)研究中國(guó)太空項(xiàng)目和信息戰(zhàn)爭(zhēng)的加州大學(xué)專(zhuān)家凱文·波爾彼得表示,北斗系統(tǒng)能在其覆蓋范圍內(nèi)提供足夠精確的定位信息。

社會(huì)評(píng)價(jià)

中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已獲得國(guó)際海事組織的認(rèn)可。這是該系統(tǒng)向其目標(biāo)邁出的重要一步:被全世界接受,可媲美美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)。

在2014年11月17日至21日的會(huì)議上,聯(lián)合國(guó)負(fù)責(zé)制定國(guó)際海運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì),正式將中國(guó)的北斗系統(tǒng)納入全球無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。這意味著繼美國(guó)的GPS和俄羅斯的“格洛納斯”后,中國(guó)的導(dǎo)航系統(tǒng)已成為第三個(gè)被聯(lián)合國(guó)認(rèn)可的海上衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。專(zhuān)門(mén)研究中國(guó)太空項(xiàng)目和信息戰(zhàn)爭(zhēng)的加州大學(xué)專(zhuān)家凱文·波爾彼得表示,這是“承認(rèn)北斗系統(tǒng)能在其覆蓋范圍內(nèi)提供足夠精確的定位信息”。