文｜雷科技
近期，我國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭，成功發射北鬥系統第55顆導航衛星，同時也是北鬥三號最後1顆全球組網衛星，從而比原計劃提前半年在太空全面完成北鬥三號全球衛星導航系統星座部署。
收官之星成功發射，北鬥組網夢想成真，中國北鬥系統建設「三步走」戰略宣告完成。
北鬥系統是怎樣煉成的？
北鬥衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球範圍全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，定位精度為分米、釐米級別，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。通過多頻信號組合使用等方式，北鬥系統服務精度得到進一步提高。
除了提供定位、授時、導航等基本服務，北鬥衛星導航系統還提供星基增強、精密單點定位、區域短報文通信、全球短報文通信、地基增強、國際搜救等六類特色服務。
回顧歷史，自20世紀後期中國就開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路，並逐步形成了三步走發展戰略：
2000年底，建成北鬥一號系統，向中國提供服務；
2012年底，建成北鬥二號系統，向亞太地區提供服務；
2020年，建成北鬥三號系統，向全球提供服務。
從立項論證到啟動實施、從雙星定位到區域組網，再到覆蓋全球，北鬥衛星導航系統建設歷經30多年探索實踐，建成了中國迄今為止規模最大、覆蓋範圍最廣、服務性能最高、與百姓生活關聯最緊密的巨型複雜航天系統，這也是中國第一個面向全球提供公共服務的重大空間基礎設施。
截至目前，全球一半以上的國家都開始使用北鬥衛星導航系統，並已在交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、通信時統、電力調度、救災減災、公共安全等領域得到廣泛應用，且產生了顯著的經濟效益和社會效益。此外，基於北鬥系統的導航服務已被電子商務、移動智能終端製造、位置服務等廠商採用，進入中國大眾消費、共享經濟和民生領域。
中國北鬥和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟伽利略，作為4大全球衛星導航系統，共同構成GNSS（全球導航衛星系統）的骨幹系統。
其中，北鬥在系統星座和信息編碼上有較大優勢，功能上比GPS多了短報文服務，系統服務性能則與GPS、伽利略相當，並優於GLONASS。伽利略的觀測量質量較好，但星載鍾穩定性稍差，導致系統可靠性較差。GLONASS的軌道傾角較大，導致其在低緯度地區性能較差。
與其它衛星導航系統相比，由於空間段採用三種軌道衛星（地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星、中圓軌道衛星）組成的混合星座，故而北鬥系統的高軌衛星更多，抗遮擋能力強，在低緯度地區的性能優勢也更為明顯。
為啥我的手機還沒用上北鬥？
雖然越來越多人把北鬥視作GPS的最有力競爭者，但在當前的國內導航市場，美國GPS系統依然佔有明顯優勢，應用十分廣泛。作為市場的後進者，北鬥系統應用的大眾化之路絕非坦途。
去年12月，有記者向中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其提問：
我們使用手機時有時會收到提示，說你的手機GPS信號弱，怎麼判斷手機真正使用的是北鬥導航系統呢？
冉承其表示，手機終端用沒用到北鬥系統，是體現在晶片裡面的，現在絕大部分的智慧型手機都用到了北鬥。
而在之前很長一段時間，一說衛星導航就容易想到GPS，手機廠商、地圖軟體製造商也往往用GPS來代替所有衛星導航系統，實際上GPS只是美國導航系統的一個英文縮寫。來到現在，衛星導航已經是多系統兼容共用。
基於此，冉承其呼籲有關手機廠商、地圖軟體製造商，能夠根據新情況做適應性調整，比如把「GPS信號」改成「衛星導航信號」。
數據顯示，截至2019年底，國產北鬥兼容型晶片及模塊銷量已突破1億片。目前，含智慧型手機在內採用北鬥兼容晶片的終端產品社會總保有量已超過7億臺/套。
今年5月，北鬥衛星導航系統工程總設計師楊長風透露，在中國入網的智慧型手機裡面，已經有70%以上的手機提供了北鬥服務。由於安卓陣營主流手機晶片早已全面加入對北鬥導航的支持，故而絕大多數國產機型已經支持北鬥導航。而餘下30%還未支持北鬥導航的手機中，外界普遍猜測蘋果機型佔據大頭。
蘋果官網顯示，新iPhone SE和iPhone 11系列的定位功能包括內置GPS/GNSS、數字指南針、無線區域網、蜂窩網絡、iBeacon微定位。由於GNSS是所有導航系統的統稱，所以依然很難證明以上機型已經支持北鬥導航。
2020年，北鬥導航實現全球組網，即將登場的iPhone 12系列是否會明確對北鬥導航的支持呢？
一種觀點認為，新iPhone SE和iPhone 11系列之所以不支持北鬥導航，是因為其採用了英特爾基帶晶片，傳聞iPhone 12系列改用高通基帶晶片，所以有可能將支持北鬥導航。不過直到目前，並無多少iPhone 12系列支持北鬥導航的傳聞曝光。
眾所周知，中國早已成為iPhone在全球最重要的消費市場之一，再加上愈多國內用戶更加關注北鬥導航在手機上的應用，蘋果可能還是需要儘快在新推機型上明確對北鬥導航的支持。
北鬥系統的未來之路
展望未來，一方面，將有更大量的手機、車載導航和可穿戴設備支持北鬥導航；另一方面，北鬥系統也將通過與5G通信、物聯網、雲計算等技術深度融合，實現更多創新功能。
例如在「北鬥+5G」領域，中國工程院院士劉經南就提出了「五步走」路徑：
第一步，實現北鬥與5G基站的集成融合，拓展更多場景的新應用和新能力。
第二步，5G網絡加載北鬥地基增強信號，提供基於5G的地基增強時空位置服務。
第三步，構建車聯網與智能網聯汽車運營中的應用。
第四步，構建遠程實時控制和信息安全的「人-機-物」CPS融合系統。
第五步，實現室內外一體化的導航定位授時，實現陸、海、天、空、水下、室內都能入網、感知。
需要說明的是，完成北鬥三號全球組網部署，並非是北鬥系統發展的終點。
《IT時報》援引一位業內專家的消息稱，新一代北鬥導航系統已經在醞釀中。這位專家表示，下一代北鬥系統的框架設想，向更泛在的PNT（導航、定位、授時）方向發展，建立國家時空體系。
無獨有偶，北鬥衛星導航系統工程總設計師楊長風在2018年5月曾透露，為配合建設以北鬥為核心、基準統一、覆蓋無縫、安全可信、高效便捷的國家綜合PNT體系，到2035年，中國將完成下一代北鬥系統星座組網，提供體系化的PNT服務。
據介紹，中國國家綜合PNT體系建設重點可概括為「5+1+N」：
「5」指5大基礎設施，包括重點推進下一代北鬥衛星導航系統、積極發展低軌導航增強系統、按需發展水下導航系統、大力發展慣性導航系統、積極探索脈衝星導航系統；「1」是實現1個融合發展，即加快推進北鬥與以5G移動通信為代表的網絡信息體系的深度融合；「N」主要是突破一系列新興技術，包括超穩晶片級原子鐘、仿生導航技術等。
顯然，國家綜合PNT體系建設，將為北鬥系統的未來發展開闢出一條更加寬廣的道路。
參考資料：
1.我國北鬥三號全球衛星導航系統星座部署提前半年全面完成
http://www.beidou.gov.cn/yw/xwzx/202006/t20200623_20685.html
2.全球4大衛星導航系統淺析
https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDAUTO&filename=CHWZ202003019
3.北鬥三號系統提供全球服務一周年新聞發布會-文字實錄
http://www.beidou.gov.cn/zt/xwfbh/bdshxttgqqfw/wzsl5/201912/t20191227_19810.html
4.《2020中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》在京發布
http://news.haiwainet.cn/n/2020/0518/c3541083-31792475.html
5.中國入網的智慧型手機70%以上提供了北鬥服務
https://weibo.com/1699432410/J2XKE319i
6.iPhone 11 Pro技術規格
https://www.apple.com.cn/iphone-11-pro/specs/
7.劉經南：「5G+北鬥」的意義、路徑和願景
http://www.xinhuanet.com/info/2019-12/11/c_138622969.htm
8.歷史時刻！北鬥三號收官，北鬥四號已醞釀，預計2035年初步建成泛在國家時空系統
http://www.it-times.com.cn/a/hulianwang/2020/0623/32182.html
9.北鬥總師：2035年完成下一代北鬥系統星座組網
http://www.chinanews.com/gn/2018/05-27/8523949.shtml