从“单GPS”到“单北斗”，卫星导航（GNSS）行业有了新要求

2024-07-01

一、全球卫星导航系统（GNSS）发展历程

单GPS时代

GPS全球定位系统（GlobalPositioning System）构思于1973年，1978年发射第一颗测试卫星。最初是五角大楼为远程军事武器的导航和授时而开发的。而后GPS卫星导航技术应用逐渐延伸到民用领域，成为实现经济全球化、现代化不可或缺的导航工具。GPS在全球陆地、海洋和航空领域得到了更广泛的应用，同时也为美国军事武器提供了精确制导能力。1991年苏联解体后，GPS在国际上使用更加广泛。几十年来，全球定位系统（GPS）星座一直是世界上首选的导航工具，为从航空母舰到私家车提供导航服务。可谓是“单GPS”时代。

四星定位或者双星定位时代：

2000年后，全球定位系统应用开始了大发展时代，激发了全球定位系统GNSS的全部经济和社会潜力。在美国的GPS取得巨大成功之后，其他国家开始建造自己的卫星导航系统，包括俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）、欧洲的伽利略（Galileo）、中国的北斗（BDS）。国内卫星导航设备这段时期以四星定位或者GPS+北斗为主，另外日本的QZSS和印度的IRNSS则主要在其本土应用。

为了适应卫星导航行业新需求，GPS推出三代卫星：2020年7月1日美国本次发射的这颗GPS三代卫星重约4000公斤，由洛克希德·马丁公司研制，卫星运行轨道为20200km x 20200km x 55°。GPS三代星座采用交叉连接的指挥和控制体系结构，使整个星座能够从单个地面站同时更新。另外还采用一种新的点波束能力，以增强M码（军用）覆盖范围和增强对敌干扰能力，相比GPS二代，三代的精度、稳定性、可靠性都有很大的提升。

GPS三代卫星具有更大的发射功率，使得地面的接收装置可以更简单。高精度信号发射组件，配合新一代的用户端接收器，三代GPS的民用精度将比二代提高3倍。另外，GPS三代还容许民用范围内的国际卫星通用，也就是说可以和多个国家的卫星配合使用，相当于太空上有近百颗定位卫星可以使用（最多时），可以大大提高精度、稳定性。公开数据来看，GPS三代卫星提供的民用精度将达到1米（当前为5~10米）。当然，加上辅助增强装置后，国际上四大卫星导航系统（GNSS）都可以实现厘米，甚至毫米级的定位精度。值得一提的是，美国的GPS星座现在由Space Delta 8运营，这是美国太空部队的一个组成部分，总部设在科罗拉多州施里弗太空部队基地。GPS的军方背景，这使得卫星导航系统行业不得不受中美双边关系发展与博弈的影响。

二、中国的北斗（BDS）发展：北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，简称：BDS，又称为：COMPASS，中文音译名称：BeiDou）北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步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。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，北斗定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

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。

2023年11月份，包含北斗卫星导航系统标准和建议措施的《国际民用航空公约》附件10最新修订版正式生效，这标志着北斗系统正式加入国际民航组织标准。

北斗的应用国际化：北斗三号全球卫星导航系统自2020年建成开通以来，已普遍应用在交通运输、渔业航运、农业农机、灾害监测、应急救援、个人出行等领域，几乎涵盖了国人生活的方方面面。在国际上，已经有一百多个国家与北斗卫星导航系统签下了合作协议。随着全球组网的成功，北斗卫星导航系统未来的国际化应用将会迎来更广阔的发展空间。

三、单北斗政策新需求：

随着北斗导航系统的日益完善和现阶段日益复杂的中美关系，在国内导航领域不得不面临发展与安全的问题。单北斗需求应运而生。

早在2020年4月交通运输部办公厅发布《关于充分发挥全国道路货运车辆公共监管与服务平台作用支撑行业高质量发展的意见》，提出“要推进车载终端装备升级、加快单北斗终端研发推广。深入开展新一代单北斗定位终端的技术研发，推动基于北斗三号的单北斗终端应用，稳步推进全国货运车辆单北斗终端的换代工作，推动建成基于北斗的重载货车数字化动态监管体系，推进道路运输成为北斗系统的民用重点领域”。

2022年1月17日《工业和信息化部关于大众消费领域北斗推广应用的若干意见》中指出：“（六）培育北斗大众消费新应用。鼓励提供时间、位置、通信服务的设备、系统、软件等相关企业使用单模北斗产品或支持北斗独立功能的多模北斗产品，丰富北斗产品形态，培育北斗大众消费应用新模式新业态。举办北斗大众消费领域应用征集大赛和创新论坛，形成北斗创新应用案例集，推广一批北斗新应用，拓宽北斗应用服务新航道”。

2024年1月15日扬州市工业和信息化局发布“关于在全市征集单北斗卫星导航应用优秀产品和解决方案的通知”,通知中指出：为贯彻落实国家加快推进北斗规模应用部署要求，加快推进我市单北斗卫星导航系统应用，现征集单北斗系统应用优秀产品和解决方案，择优推荐给省有关部门推广应用。优秀产品或解决方案应具有较高技术水平，解决方案要完整，具有较强的代表性、示范性、创新性和可推广性，能充分体现单北斗系统的技术特点和适用场景，具有较强的推广价值。

2024-02-05陕西省应急管理厅关于印发《2024年度全省应急管理科技和信息化工作要点》的通知指出“以科技兴安为支撑，提升现场应急科技支撑保障能力，构建科技支撑保障体系。加强与社会有关单位合作，在科技方面加大投入，加强科技课题的成果转化，全面推进北斗替代和单北斗应用”。

推进和拓展单北斗应用是新时代下，提出来的新任务。从原来的四星定位或者双星定位，到现在的单北斗定位应用，不是简简单单的4-1或者2-1的数学问题，而是1+A（advanced）创新问题，这对北斗行业、终端厂商提出了更高的要求，生产更好的软硬件结合的北斗产品，以及推出更完善的单北斗应用解决方案，这是2024年卫星导航行业发展面临的新课题，新要求也是新机遇。