除了会指路，还在构建月球版系统，中国导航技术到底有多牛了

互推小编 2024-02-14

车道级导航能高精度显示真实道路场景，变换车道或拐弯时能准确给出动作指引；手机地图软件上就能看到“动态红绿灯倒计时”和等灯状态；“定位查询”“绿灯导航”“共享位置报平安”等服务大众生活出行特色功能背后都离不开我国的北斗卫星导航系统的支持。

现象：北斗卫星应用在各行各业

4月26日，在第十三届中国卫星导航年会上，中国工程院院士、北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风透露，中国境内支持北斗的智能手机出货量超过3亿部，北斗三号短报文已实现与智能手机、手表信息互通，成为上市销售的明星品牌。

公开信息显示，2020 年6月23日，北斗三号最后一颗组网卫星成功发射。2020年7月，北斗三号系统正式开通全球服务，提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。

目前北斗系统广泛进入交通、能源、农业、通信、气象、自然资源、生态环保、应急减灾等行业领域。

4月26日发布的《北斗卫星导航系统建设与发展》报告显示，在交通运输行业，北斗广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度调度监控等业务。2022年度，超790万辆道路营运车辆，超4万多辆邮政快递干线车辆、超4.7万艘船舶、超1.3万座水上辅助导航设备、近500架通用飞行器应用北斗系统，显著降低重大交通事故发生率。农林牧渔行业，基于北斗系统的农机自动驾驶系统超过10万台，北斗林业综合应用服务平台管理超10万台终端，北斗智慧放牧定位项圈超2万套，安装北斗船载终端的渔船超10万条。截至目前，全国具有北斗定位功能的终端产品社会总保有量超过12亿台/套，超过790万辆道路营运车辆、4.7万多艘船舶、4万多辆邮政快递干线车辆应用北斗系统。

北斗大众应用成效同样十分突出。系统开通以来，包括华为、小米、苹果等国内外主流智能手机厂商均支持北斗。北斗正在成为智能手机、手表等可穿戴设备等大众消费产品定位功能标准配置。去年国内新入网的智能手机支持北斗出货量共计2.6亿部，占比达到98.5%。基于北斗高精度的车道级导航功能，已在8个城市成功试点，支持交通事件的车道级预警播报，并逐步向全国普及。中国卫星导航系统管理办公室的数据则显示，截至2021年底，搭载国产北斗高精度定位芯片的共享单车投放已突破500万辆，全面覆盖全国450余座城市；地图软件调用北斗卫星日定位量已超过3000亿次。

解密：北斗导航怎么发挥作用

这么多应用功能又是怎么实现的呢？中国科技新闻学会太空文化传播青少年工作委员会委员、航天科普专家王君毅介绍，北斗导航系统从应用层面都是叫导航卫星，但从纯技术层面来说，每个卫星都搭载了一个超高精度的原子钟，来保证每一颗卫星上的时间是极其精准的。一方面地面可以直接使用它的授时功能，也就是授予我们国家各个关键系统时间校准，比如可以在金融交易的时候防止被不法分子利用时间差钻空子，授时可以说是一个完全看不见，但又对国家安全至关重要的一个功能。

也正是因为有了授时，卫星向地面发送一个时间，地面接收到的时间虽然很快但也有一个距离，然后能根据时间差计算出位置关系，从而实现定位和导航的功能。这是一个比较隐秘的功能，也是本质性的功能。“北斗导航卫星系统的本质是基于授时来实现定位和导航的功能。也就是PNT系统，P是定位（positing）、N是导航(navigating)、T是授时(timing)。”王君毅表示，金融、能源等领域需要对时间要求极其精准的这种系统去提供时间的授时信息，现在我国的授时信息能够通过北斗完全掌握在自己手里。

北斗系统除了日常使用的导航功能，还有定位和授时的功能，比如渔民出海的渔船，现在基本上都已经配备了北斗导航的终端，不仅能给渔船提供出海导航的服务，还提供类似于短信的短报文功能，它并不是从移动运营商渠道去收发信息，而是通过天上的卫星，可以发送和接收少量的文字信息，深海渔船出海打鱼的时候，即使在没有网络信号的海面上，海洋部门向渔船广播的天气信息也能够通过北斗短报文收到，如果遇到了险情，也能通过它向地面求助或向家人发短信，目前这个系统也已经和当地的很多移动通信系统进行了关联。

王君毅还提到，因为北斗系统是和底层芯片绑定的，国内的新能源汽车和智能驾驶方面都有应用。其实最近几年很多人对于主路辅路导航的精准度深有体会。比如从主路出辅路导航都能识别到，这些离不开北斗地基增强基准站技术水平的提高，北斗系统因为是中国自己主导的一个系统，所以才能深入做到北斗地基增强基准站的配套系统。也就是说导航精度不只是卫星导航系统天上的星的影响，北斗地基增强基准站的影响也非常大。

因为天上的数据受大气层折射、污染物、云层的干扰，可能会产生一些误差，但是自动驾驶要实现车道级的导航，有些建筑物的沉降、大坝的安全就需要超高精度甚至到厘米的精度要求时，就需要北斗地基增强基准站配合去解析信号，对收到导航数据进行修正之后再发送给各个应用终端，校正之后数据的准确性会大大提高。

释疑：北斗和GPS是什么关系

对于我国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和欧洲的伽利略这四大卫星导航定位系统谁更具有优势的问题，王君毅认为，四大系统更多的是在适用性上有很明显的区别，从解决方案来说各有特色。各个国家或者主体的导航卫星系统的星座并不是围绕全地球近地轨道均匀分布的，而是在各自侧重的地区有更高的分布密度，这也就决定了GPS星座在北美的分布密度更大，所以对北美地区的导航精度就会更准确。相对来说，北斗就会在中国以及亚太地区的分布更密集，对中国和亚太地区的导航精度就更高。

美国的GPS只有导航、定位、授时的功能，而北斗系统一专多能，还增加了短报文、卫星之间互相通讯的星际链路等功能，是一个综合性的导航卫星系统。他指出，几大卫星系统会长期持久共存，尤其是对于民用领域来说完全不需要考虑替代的问题。因为这四大卫星导航定位系统之间是可以互相共用的，因为很多民用的芯片和终端可以四套系统一起用，并不是说用北斗就要排斥GPS，或者用GPS的时候就不能用北斗。“对于终端来说，收取的天上导航卫星的信息越多，可参考的数据越多，导航精度也就越高。” 王君毅介绍。

展望：我国正构建月球版北斗导航系统

对于未来的展望，王君毅提到，随着月球的科研任务越来越多，探测器也越来越多，那也需要更精密的载月导航定位的能力。近期举办的“中国航天日”活动中也发布了我国正在研究构建月球版的北斗导航系统的消息，要给月球也做一套卫星定位的星座，也是为了实现2030年中国载人登月的目标，这种卫星导航星座是冲出地球，走向深空的第一步。

在4月24日的中国航天日，中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁在接受央视采访时介绍，我们正在构建一个以月球为中心的星座，集通信、导航、遥感以及其他一些功能的系统构成一个星座。人类正在迈入月球探索与开发的新时代，未来诸多无人探测器和载人航天器会成功登月，在复杂的月球表面上行动，都需要更加精准的导航信息、更加流畅的大容量通信保障，所以建设完善的月球通信导航星座是必不可少的。而在未来要探索更远的深空，除了月球“通、导、遥”一体的星座外，还计划把星座延伸到其他星球。

文/北京青年报记者宋霞

编辑/樊宏伟

[注：本文部分图片来自互联网！未经授权，不得转载！每天跟着我们读更多的书]