北鬥衛星導航系統的發展近況

2020-12-01 電子發燒友

北鬥衛星導航系統的發展近況

佚名 發表於 2020-11-17 13:18:01

北鬥衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是我國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統。與美國ＧＰＳ、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略一起，成為國際GNSS四大衛星導航系統。

我國的北鬥系統按照「三步走」的發展戰略，第一步，2000年建成了北鬥衛星導航試驗系統，使中國成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。第二步，區域性衛星導航系統建設，形成覆蓋亞太大部分地區的服務能力。2012年12月27日，北鬥衛星導航系統開始向亞太大部分地區正式提供連續無源定位、導航、授時等服務。第三步，全球衛星導航系統建設，計劃2020年左右，北鬥衛星導航系統形成全球覆蓋能力。

按照規劃，「北鬥」衛星導航定位系統將有5顆靜止軌道衛星（GEO）和30顆非靜止軌道衛星組成，30顆非靜止軌道衛星又細分為27顆中軌道衛星（MEO）和3顆傾斜軌道同步衛星（IGSO)組成，共有三種運行軌道。截至目前，我國已成功發射２２顆北鬥導航衛星。

北鬥衛星導航系統優勢

在全球衛星導航定位系統中，美國的GPS技術成熟，且免費對民用領域開放，因而得到了廣泛應用。在這樣的背景下，北鬥系統的建設有哪些意義？與GPS系統相比，北鬥衛星導航系統有哪些特點及優勢？

安全性無疑是最主要的因素。衛星導航廣泛應用於軍事、國防領域以及交通、農林、漁業、等重要民用領域，自主可控應該是衛星導航系統的首要條件。

從技術上角度來說，北鬥系統相較GPS有兩個方面的主要優勢：

（1）三頻信號。北鬥使用的是三頻信號，而GPS使用的則是雙頻信號，這是兩者的不同，也是北鬥的重要優點之一。三頻信號的作用是，可以更好的消除高階電離層延遲影響，從而提高定位可靠性，增強數據預處理能力，提高模糊度的固定效率。

（2）有源定位。有源定位就是接收機自己需要發射信息與衛星通信，無源定位不需要。北鬥二代使用的是無源定位，當能觀測到的衛星質量很差時，且數量較少時(至少要4顆衛星)，仍然可以實現定位。北鬥衛星導航的短報文通信服務，最重要的就是雙向通信服務了，在重大緊急事件中重用非常之大。這是北鬥所獨有的功能，是北鬥導航定位系統的著名且重要的優點。

北鬥衛星導航晶片發展

近年來，隨著國家對北鬥導航的大力扶持，北鬥衛星導航系統在民用領域得到了快速的發展。在地理勘測、海事、農業、交通等諸多領域得到了越來越多的應用。但是，在消費領域，北鬥系統的應用任然與GPS有較大差距。究其原因，核心晶片及模組在價格上相較GPS系統的劣勢是主要原因。近年來，越來越多的國內企業開始瞄準北鬥晶片和板卡市場，在國家政策和專項的扶持下，企業的研發技術水平有了極大地提升，國產化程度日益提高。2015年5月，和芯星通發布全球首款全系統多核高精度GNSS導航定位晶片Nebulas II (UC4C0)。2015年8月，夢芯科技自主研發的北鬥40 nm SoC定位晶片實現量產，它可同時支持美國GPS、中國北鬥和俄羅斯GLONASS等衛星定位系統。2015年11月，中海達成功研製北鬥高精度衛星導航板卡，可在高精度北鬥衛星導航領域實現關鍵核心部件的進口替代，可支持中國自主建設的北鬥系統獨立定位和國際主流衛星導航系統GPS/GLONASS/北鬥多系統聯合定位。

多系統兼容晶片具有抗幹擾、高輸出率等特性，可以實現高精度GNSS測量儀器小型化，尤其適合對於對體積、功耗、性能和成本有著較高要求的無人機、GIS信息採集、車道級導航、農機自動駕駛等應用領域的多模多頻高精度定位定向專業應用。2013至2015年，北鬥兼容機晶片的銷量分別達到135萬套、527萬套和1326萬套，實現了數量級的增長。目前，與美國GPS或俄羅斯GLONASS兼容的北鬥兼容機在汽車前裝、智慧型手機、高精度應用、泛在位置服務和國際市場五方面實現了根本性突破。具有北鬥定位功能的終端銷量跨越了百萬臺、千萬臺和億臺三大臺階[1]。

北鬥國際化進程

2015年3月，中國首顆新一代北鬥導航衛星在西昌衛星發射中心發射升空，順利進入預定軌道，標誌著北鬥導航系統由亞太區域運行向全球拓展。北鬥全球系統工程建設積極推進。預計在2020年前後將實現5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛星全球組網，實現全球區域覆蓋。北鬥系統將於2018年形成「一帶一路」沿線國家全球初始服務的基本能力，到2020年形成全球的服務能力。

隨著全球導航系統布局的逐步發展，北鬥衛星導航系統應用的國際化進程也在不斷提速。目前北鬥主要通過三大途徑參與國際合作。一是在雙邊層面持續與各衛星導航系統開展兼容與互操作協調，共同為用戶提供更加優質的服務。二是在多邊層面積極推動北鬥導航系統進入國際海事、國際民航、移動通信等國際組織。《船載北鬥接收機設備性能標準》2014年已通過國際海事組織批准，北鬥系統正式成為國際海事組織認可的第三個全球衛星導航系統。　三是積極推動北鬥系統服務國際社會。中國已與韓國、澳大利亞、印尼、巴基斯坦、新加坡、阿聯、奈及利亞等開展合作，幫助東南亞、南亞地區一些國家進行衛星導航應用的方案設計，在當地推廣普及北鬥應用、建設地基增強系統。

目前，北鬥系統已在東協各國逐步打開局面，泰國、馬來西亞、印度尼西亞等國都將逐步引入該系統。其中，泰國在2015年3月與光谷北鬥籤署《「中國-東協北鬥科技城」戰略合作框架協議》，將建設面向東協、以泰國為主的北鬥應用和服務產業支撐平臺，推進北鬥在東協地區通信、交通、農業、旅遊、航運、金融、電力、急救、公共安全、物流、物聯網等關鍵領域和重點行業的應用。

未來五年，北鬥衛星導航與位置服務產業將實現跨越式發展，市場國際化和服務全球化將得以實現，應用深度和廣度都將有大幅度提升，市場潛力將得到極大的釋放，產業競爭能力將有質的提升。產業鏈結構將逐步趨於穩定成熟。
責任編輯 LK

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