北斗星耀，导航天下：中国北斗卫星导航系统的发展历程与应用现状

听到“北斗”这个词，你会想到什么？

若是在古代，人们会想到闪耀在夜空的北斗七星。

而在现代，很多人会脱口而出“北斗卫星”。我国蓬勃发展的现代航天事业，为“北斗”赋予了一层新的含义。

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。

北斗系统发展历程

我国高度重视北斗系统建设发展，自20世纪80年代开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，形成了“三步走”发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务。

第一步，建设北斗一号系统。1994年，启动北斗一号系统工程建设；2000年，发射2颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年发射第3颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。

第二步，建设北斗二号系统。2004年，启动北斗二号系统工程建设；2012年年底，完成14颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

第三步，建设北斗三号系统。2009年，启动北斗三号系统建设；2018年年底，完成19颗卫星发射组网，完成基本系统建设，向全球提供服务；计划2020年年底前，完成30颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统。北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制，能够为全球用户提供基本导航（定位、测速、授时）、全球短报文通信、国际搜救服务，中国及周边地区用户还可享有区域短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务。

2023年5月17日10时49分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。

北斗系统组成

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。

空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成。

地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站，以及星间链路运行管理设施。

用户段包括北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端设备、应用系统与应用服务等。

北斗系统发展特色

北斗系统的建设实践，走出了在区域快速形成服务能力、逐步扩展为全球服务的中国特色发展路径，丰富了世界卫星导航事业的发展模式。

北斗系统具有以下特点：一是北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能优势更为明显。二是北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。三是北斗系统创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。

北斗系统赋能各行各业提质升级

目前，北斗系统已经全面服务于交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔等多个行业，加速融入电力、金融、通信等基础设施，并为各行各业提供质量升级的赋能服务。北斗系统广泛应用于民生领域，深刻改变着人们的生产和生活方式。

以大众熟悉的手机为例，2021年，国内智能手机市场总出货量中支持北斗系统的已达3.24亿部，占比高达94.5%。这意味着，北斗系统已经成为了大众消费产品定位功能的标准配置，无论是智能手机、可穿戴设备等，都可以通过北斗系统实现准确的定位和导航功能，为用户带来更加便捷和高效的体验。

2021年，高德地图正式上线车道级导航高清版，致力于将传统的地图导航体验提升至新的层级。该导航系统全面覆盖市面上大部分主流的iPhone和安卓手机机型，以及全国超过120个城市的高速和快速路。此外，高德地图还与北斗系统实现了深度融合，可以为用户提供更加准确和高效的导航服务。另一方面，北斗卫星导航系统自2020年全球组网部署成功以来，如何服务民生一直是各方最关注的焦点之一。高德地图作为北斗系统在民用领域的典型案例，已经将北斗系统的优势充分发挥出来，为用户提供了更加准确、便捷的出行服务，进一步推动了北斗系统在民用领域的应用和普及。

北斗系统在其他行业的应用也相当广泛——截至2021年底，已有超过790万辆道路营运车辆安装使用北斗系统，近8000台各型号北斗终端在铁路领域应用推广，基于北斗系统的农机自动驾驶系统超过10万台/套，医疗健康、防疫消毒、远程监控、线上服务等下游运营服务环节产值近2000亿元，具有北斗定位功能的终端产品社会总保有量超过10亿台/套……

在交通运输方面，北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域。截至2018年12月，国内超过600万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆，36个中心城市约8万辆公交车、3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施已应用北斗系统，建成全球最大的营运车辆动态监管系统，有效提升了监控管理效率和道路运输安全水平。

在农林渔业方面，基于北斗的农机作业监管平台实现农机远程管理与精准作业，服务农机设备超过5万台，精细农业产量提高5%，农机油耗节约10%。北斗的定位与短报文通信功能在森林防火等应用中发挥了突出作用。同时为渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。

在水文监测方面，北斗系统成功应用于多山地域水文测报信息的实时传输，提高灾情预报的准确性，为制定防洪抗旱调度方案提供重要支持。

在气象测报方面，北斗系统结合一系列气象测报型北斗终端设备，形成系统应用解决方案，提高了国内高空气象探空系统的观测精度、自动化水平和应急观测能力。

在通信系统方面，光纤拉远等关键技术得到突破，一体化卫星授时系统可开展北斗双向授时应用。

在电力调度方面，基于北斗的电力时间同步应用，为电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件。

在救灾减灾方面，基于北斗系统的导航、定位、短报文通信功能，提供实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

在公共安全方面，全国40余万部警用终端联入警用位置服务平台。北斗系统在亚太经济合作组织会议、二十国集团峰会等重大活动安保中发挥了重要作用。

北斗产业发展进入新阶段

2022年4月，国家发展改革委对外公布，目前，中国北斗卫星导航产业体系已基本形成。

根据中国卫星导航定位协会发布的《2022中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，2021年，我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到4690亿元，同比增长16.29%。其中，卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、导航数据、终端设备等核心产值达1454亿元，同比增长约12.28%，占总体产值的31%；由卫星导航应用和服务所衍生带动形成的关联产值达3236亿元，同比增长约18.20%，占总体产值的69%。

自从2020年7月31日北斗三号全球系统正式建成并投入服务以来，北斗系统进入了一个持续稳定运行、规模应用不断发展的新阶段。当前，我国卫星导航与位置服务产业保持着稳定高速的增长态势，产业生态范围得到了进一步扩大，产业结构也持续优化。在行业应用不断深化的同时，应用场景也变得越来越丰富。