精准导航、精准授时、精准搜救 北斗三号应用场景突破想象

羊城晚报全媒体记者 李妹妍

7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，意味着这个由中国自主建设的30颗卫星组成的卫星星座，成为继美国GPS之后，另一个为全球提供高质量导航定位服务的系统。

不过，虽名为“导航”，北斗系统的应用绝非指路而已。在业内，有句话广为流传：北斗的应用范围只受想象力限制。从手机导航到农林牧渔，从电力调度到抢险搜救……北斗卫星导航系统越来越深度融入到经济社会发展的方方面面。

精准导航

北斗定位可至“厘米级”

说起北斗，不少人的第一反应就是“导航定位”。开车哪条路线更顺畅？公交车还有多久到站？外卖小哥此刻正在哪里？关于出行的方方面面，都离不开卫星导航系统。

事实上，交通运输行业正是北斗卫星导航系统最大的用户之一。根据中国卫星导航定位协会最新发布的《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，截至2019年年底，国内超过650万辆营运车辆、4万辆邮政和快递车辆、36个城市约8万辆公交车，3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施应用了北斗系统。

和传统导航系统的“米级”服务精度不同，北斗系统借助超过2000个地基增强站，可以为用户提供分米级甚至是厘米级的高精度定位。换句话说，在北斗的帮助下，未来导航软件能准确地判断你的车是在中间车道，还是左转车道。

2019年7月，交通运输部发布《数字交通发展规划纲要》，提出到2025年交通运输成为北斗导航的民用主行业，要求加快北斗导航在自由流收费、自动驾驶、车路协同、海上搜救、港口自动化作业和集疏运调度等领域应用。

而借助其高精度定位的优势，北斗三号导航系统甚至可以精准检测出桥梁形变、煤气泄露。据了解，北斗高精准燃气泄漏检测车已经在北京投入使用，可以迅速灵敏地检测出周围150米范围内的燃气泄漏点，并对其精准定位。

精准授时

全球范围内精度优于亿分之二秒

导航之外，北斗卫星导航系统还可以应用在很多意想不到的行业，如农业水利、文物保护，乃至电信、金融、保险等。

这就不得不提到卫星导航系统的另一项基本服务———授时。在全球范围内，北斗系统的授时精度优于20纳秒；在亚太地区，授时精度优于10纳秒，即亿分之一秒。

精确的授时信息，在依赖高精度时间同步的行业中起着至关重要的作用。比如电力行业，要让发出的电上到电网，电厂与变电站及调度中心需要高精度的同步时钟系统，如果时间不同步，可能会造成变电站工作数据丢失、系统瘫痪，严重时引起异常跳闸。

又比如金融行业，现代金融业每天需要以闪电般速度处理数十上百亿的交易，银行业务往来的发生时刻、金融交易的准确时刻、账户的密码识别等都涉及银行联网计算机之间的时间同步和频率同步，都需要更高度精确的时间戳（一种对可信时间标记的服务）。

再比如通信行业，工业和信息化部最新公布的数据显示，截至6月末，我国移动电话基站总数达877万个。有分析人士指出，绝大多数的基站目前都依靠GPS进行授时，一旦时间不准，发送和接收数据就没有了基准，通信系统将会瘫痪。

精准导航

北斗定位可至“厘米级”

精准授时全球范围内精度优于亿分之二秒北斗三号全球卫星导航系统由24颗地球中圆轨道卫星（MEO）、3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）和3颗地球静止轨道卫星（GEO）组成。其中每种类型的卫星都有其独特功用。

地球静止轨道卫星位于距地球约3.6万千米、与赤道平行且倾角为0°的轨道。理论上，星下点轨迹（即卫星运行轨迹在地球上的投影）是一个点，始终随着地球自转而动。

在导航、通信、电力、金融、测绘交通等领域发挥作用。除基本定位导航授时服务外，GEO卫星还承载了区域短报文通信、精密单点定位、星基增强等服务功能。

倾斜地球同步轨道卫星运行周期与地球自转周期相同，星下点轨迹呈现“8”字形。单星覆盖区域较大，3颗卫星即可覆盖亚太大部分地区。作为高轨道卫星，信号抗遮挡能力强，尤其在低纬度地区，其性能特点更为明显。

地球中圆轨道卫星运行在约2万公里高度的轨道，作为北斗全球组网的主要成员，其星下点轨迹不停地画着波浪线，以便覆盖到全球更广阔的区域。MEO卫星因其全球运行、全球覆盖的特点，是全球卫星导航系统中实现全球服务的最优选择。MEO卫星还承载了全球短报文通信、国际搜救等服务功能。

精准搜救

“独家秘笈”短报文用处大

导航卫星和通信卫星是两种类型的卫星，但北斗导航卫星附加了通信功能——“短报文”。

显然，这个“独家秘笈”可不是让城市普通用户“上网聊天”的，而是应用于通信信号不能覆盖的地区。中国卫星导航定位协会副秘书长王博介绍，这个功能在沙漠、远洋、深山、森林等没有网络覆盖的地区，或者是灾害发生、通信受阻时至关重要。

北斗用户不仅可以知道自己的位置，还可以通过短报文将自己的情况告诉他人。

“汶川地震中，所有地面通信设施全部中断，信息实际上就是靠北斗一号短报文发出来的，虽然只有几百个汉字的能力，但当时很起作用。”航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师王平曾如此表示。

如今，北斗三号的短报文通信能力显著提升，从最初一次发送120个汉字提升到一次1200个汉字，还可以发送图片等信息，应用场景更为丰富。

据中国卫星导航定位协会会长于贤成介绍，目前我国7万多艘渔船和海洋执法船都配备了北斗专门的通信终端。渔民如果遇到危险情况，可以根据自己的位置信息发送求援信号，指引搜救人员高效救助。此外，北斗三号系统的6颗MEO卫星上，装有搜救载荷，可以与其他全球卫星搜救系统一起，为全球用户提供公益性搜救服务。

知多D

北斗三号30星轨道功能各不同

北斗三号全球卫星导航系统由24颗地球中圆轨道卫星（MEO）、3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）和3颗地球静止轨道卫星（GEO）组成。其中每种类型的卫星都有其独特功用。

地球静止轨道卫星位于距地球约3.6万千米、与赤道平行且倾角为0°的轨道。理论上，星下点轨迹（即卫星运行轨迹在地球上的投影）是一个点，始终随着地球自转而动。

在导航、通信、电力、金融、测绘交通等领域发挥作用。除基本定位导航授时服务外，GEO卫星还承载了区域短报文通信、精密单点定位、星基增强等服务功能。

倾斜地球同步轨道卫星运行周期与地球自转周期相同，星下点轨迹呈现“8”字形。单星覆盖区域较大，3颗卫星即可覆盖亚太大部分地区。作为高轨道卫星，信号抗遮挡能力强，尤其在低纬度地区，其性能特点更为明显。

地球中圆轨道卫星运行在约2万公里高度的轨道，作为北斗全球组网的主要成员，其星下点轨迹不停地画着波浪线，以便覆盖到全球更广阔的区域。MEO卫星因其全球运行、全球覆盖的特点，是全球卫星导航系统中实现全球服务的最优选择。MEO卫星还承载了全球短报文通信、国际搜救等服务功能。

新华社

数说北斗三号

●工程启动以来，在全国范围内先后调集了400多家单位、30余万名科技人员参与研制建设。

●国内卫星导航与位置服务领域企事业单位数量在14000家左右，从业人员数量超过50万。

●2017年11月到2020年6月，我国成功发射30颗北斗三号组网星和2颗北斗二号备份星，成功率100%，以月均1颗星的速度，创造世界卫星导航系统组网发射新纪录。

●国产北斗基础产品已出口120余个国家和地区，基于北斗的土地确权、精准农业、数字施工、智慧港口等，已在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等得到成功应用。

“北斗”发展简史

●20世纪后期，逐步形成“三步走”发展战略

●2000年年底，完成发射两颗北斗导航试验卫星，建成北斗一号系统

●2007年4月14日，第一颗北斗导航卫星发射升空

●2012年年底，完成发射16颗北斗导航卫星，建成北斗二号系统，为亚太地区提供服务

●2020年6月23日，第55颗北斗导航卫星发射升空，成功入网后建成北斗导航全球系统

●到2035年左右，我国将建成以北斗系统为基础，更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系