北斗衛星導航系統的組成與工作原理

2019.11.15 , 瀏覽次數: 77117

 

1.什么是北斗衛星導航系統的“三步走”發展路線?

按照“質量、安全、應用、效益”的總要求,堅持“自主、開放、兼容、漸進”的發展原則,遵循“先區域、后全球”的總體思路,按照“三步走”的發展路線,“先區域、有源,后全球、無源”的發展思路,分步進行實施,形成突出區域確保、面向全球服務、富有中國特色的北斗系統生成模式和發展道路。北斗衛星導航系統具體發展步驟如下:

第一步是北斗衛星導航試驗系統:

1994年,中國啟動北斗衛星導航試驗系統建設;2000年相繼發射2顆北斗導航試驗衛星,建成北斗衛星導航試驗系統成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家;2003年發射第3顆北斗導航試驗衛星進一步增強了北斗衛星導航試驗系統性能。

斗衛星導航試驗系統由空間星座段、地面運控段和用戶終端段三大部分組成??臻g星座段包括3顆GEO衛星分別定點于東經80度、110.5度和140度赤道上空。地面控制部分由地面控制中心和若干標校站組成,地面控制中心主要完成衛星軌道確定、電離層校正、用戶位置確定及用戶短報文信息交換等任務;標校站主要為地面控制中心提供距離觀測量和校正參數。用戶終端部分由手持型、車載型和指揮型等各種英型的終端組成,具有發射定位申請和接收位置坐標信息等北斗衛星導航試驗系統主要功能和性能指標如下:

●服務功能定位、單雙向授時、短報文通信;

●服務區域:中國及周邊地區;

●定位精度優于20米;

●授時精度單向100納秒雙向20納秒;

●短報文通信:120個漢字/次。

第二步是北斗衛星導航系統區域服務:

2004年中國啟動北斗衛星導航系統工程建設,2012年底完成5顆GE衛星、5顆GSO衛星和4顆MEO衛星組網具備區域服務能力。北斗衛星導航系統區城服務的主要功能和性能指標如下:

●服務功能:定位、測速、單雙向授時、短報文通信;

●服務區域中國及周邊地區;

●定位精度:平面10米,高程10米;

●測速精度:優于0.2米/秒;

●授時精度:單向50納秒雙向20納秒;

●短報文通信:120個漢字/次。

第三步是北斗衛星導航系統全球服務:

2017年開始北斗三號開始進入衛星的密集發射,全球組網期,2019年6月25日02時09分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火前,成功發射第四十六顆北斗導航衛星。

該衛星是北斗三號系統的第二十一顆組網衛星、第二顆傾斜地球同步軌道衛星,經過一系列在軌測試后,衛星與此前發射的二十顆北斗三號衛星組網運行,適時提供服務,進一步提升北斗系統覆蓋能力和服務性能。預計在2019年底之前,還將發射9顆北斗三號衛星,為實現在2020年北斗三號30顆衛星向全球提供完全服務奠定基礎。

 

2.北斗導航系統有哪些部分組成?

北斗系統由空間段、運控段和用戶段三個部分組成:北斗三號空間段由30顆衛星組成,其中包括3顆地球靜止軌道(GEO)衛星、3顆傾斜地球同步軌道(GSO)衛星和24顆中圓地球軌道(MEO)衛星;運控段包括主控站、注入站、監測站等30余個地面站;用戶段包括北斗終端、與其他導航系統兼容的終端,以及相關的應用服務系統。目前完全工作的北斗二號系統提供授權、公開、廣域差分(星基增強)和短報文等四種服務,定位精度優于10米,授時精度優于20納秒,測速精度為每秒0.2米。

 

3.北斗三號系統能夠提供哪些服務?

當前BDS是GNSS中最為復雜的系統,它不僅是北斗二號區域系統與北斗三號全球系統過渡性組合,也是融合GEO、IGSO、MEO 3種軌道類型的復雜星座,還是同時提供定位、導航、授時( Positioning,Navigation and Time,PNT)服務和通信服務的衛星系統。2019年4月23日發射的衛星是北斗三號第20顆組網衛星,也是北斗三號首顆IGSO衛星,該衛星與此前發射的18顆MEO衛星和1顆GEO衛星進行組網。2019年內還要繼續發射6顆MEO、2顆GEO和2顆GSO衛星,實現北斗三號30顆衛星全星座組網,為在2020年全面提供全球服務創造條件,屆時北斗三號在軌衛星達到30顆,其中3顆GEO,3顆IGSO,加上24顆MEO衛星,是GNSS中額定星座中最大的星座。北斗三號全球服務的性能指標是,空間信號測距誤差優于0.5m,其定位精度單頻測量為7m,雙頻測量為3m,測速精度0.2m/s,授時精度20ns.可用性99%。而其在亞太區域的服務性能明顯優于全球性能。

 

4.北斗系統與其它GNSS相比具有何種特色?

北斗三號系統與其它GNSS相比的最大特色,是具有區域短信息通信服務和全球短信息通信服務,這是其它GNSS所沒有的。而這是與北斗系統的發展過程密切相關的,因為北斗系統是從有源系統發展過來的,繼續保留了相關的特色,不僅在北斗二號中應用,而且還延續到北斗三號中,同時實現了區域和全球的短信息通信服務。同樣理由,北斗三號把全球基本服務系統與區城(星基)增強系統組合在一起,因此成為全球最為復雜的系統,具備中地球軌道(MEO)、地球靜止軌道(GEO)和傾斜地球同步軌道(GSO)三種軌道形式的組合,也成為未來導航與通信融合衛星的一種先驅性探索。

 

5.北斗一號的有源定位原理是什么?

北斗衛星導航試驗系統,也被稱作北斗一號,是北斗衛星導航系統較早投入使用的第一代試驗用系統,使用的是有游定位,由三顆定位衛星(兩顆工作衛星、一顆備份衛星)地面控制中心為主的地面部分以及用戶終端三部分組成。北斗一號衛星導航定位系統可向用戶提供全天候的即時定位服務。校準精度為20米,未校準精度100米。

該試驗系統于1994年正式立項,2000年發射2顆衛星后即能夠工作,2003年又發射了一顆備份衛星,試驗系統完成組建,該系統服務范圍為東經70-140°,北緯5°-55°。在衛星的壽命到期后,系統已停止工作。

北斗衛星導航試驗系統由空間星座段、地面運控段和用戶終端段大部分組成??臻g星座段包括3顆GEO衛星,分別定點于東經80度、110.5度和140度赤道上空。地面控制部分由地面控制中心和若干標校站組成,地面控制中心主要完成衛星軌道確定、電離層校正用戶位置確定及用戶短報文信息交換等任務;標校站主要為地面控制中心提供距離觀測量和校正參數。用戶終端部分由手持型、車載型和指揮型等各種類型的終端組成,具有發射定位申請和接收位置坐標信息等功能。

北斗衛星導航試驗系統主要功能和性能指標如下:

●服務功能:定位、單雙向授時、短報文通信;

●服務區域:中國及周邊地;

●定位精度:優于20米;

●授時精度:單向100納秒,雙向20納秒;

●短報文通信:120個漢字/次。

北斗一號“系統的空間部分由兩顆工作衛星和一顆在軌備用衛星組成。三顆衛星均為地球靜止同步軌道衛星,分別定軌于東經80度、140度和1105度(備用星)。三顆衛星距離地面的高度約為36000公里。北斗一號的地面中心站的出站(地面中心站到衛星、衛星到用戶機或者標校站)、入站信號(衛星到地面中心站、用戶機或者標校站到衛星)采用多種不同的頻率。北斗一號的地面控制段,包括地面測控系統和標校系統。其中:地面控制系統為“北斗一號”系統的控制、管理中心,負責衛星監控、用戶機定位計算、授時、通信等主要業務;測控站用于對衛星的監控和信息注入。標校系統由各類標校站分別擔負衛星測軌、差分定位和氣壓測高任務。北斗一號的用戶段,包括普通型用戶機、指揮型用戶機和授時型用戶機三種類型。

北斗一號實行的是有源定位方法,每顆衛星到用戶的距離應為真距離(即與用戶機時鐘無關)。采用應答方式測得衛星到用戶的距離距離精度只與信號源時鐘(即原子鐘的精度)有關。需要準確的地理高程數據。本系統的地理高程數據由國家高程數據庫提供,可準確到米以內,能滿足定位計算精度要求。北斗一號的定位原理是,采用地面中心站的中心計算機根據已知準確位置的兩顆地球同步衛星為球心以衛星到用戶的距離為半徑(用詢問和應答信號測量得到,并可以用標校站信息消除誤差)構造兩個球面,以地球的半徑加上用戶的高程為半徑(高程數據庫提供)構造第三個球面,計算出這三個球面在地球的交會點(消除其鏡象點)即為用戶的位置,這就是“三球交會測量原理”。北斗一號的定位通過五步法實現:①地面中心站向“北斗一號系統衛星發送詢問信號,衛星將該詢問信號以廣播方式轉發給服務區域內的各種用戶機;②用戶機接收到其中一顆衛星轉發的信號以后,如果此時用戶有定位請求,則用戶機自動向兩顆衛星播發自己的應答信號(應答信號中包含本機的識別號碼D):③地面中心站接收到該應答信號以后,測量整個應答信號的往返總時延,并根據地面中心站至兩顆同步衛星的距離與保存在地面中心站的用戶機所在區域的數字高程信息,以及其它修正數據信息等,進行選代計算解算出該用戶機(載體)在地球表面或空中的位置;④地面中心站用短報文通信方式將該位置信息通過衛星傳送給用戶機;⑤用戶機將該位置顯示出來。

 

6.北斗二號的系統組成及其無源定位原理是什么?

北斗二號,是為亞太地區用戶提供衛星定位、導航和授時服務。包括授權服務、公開服務、廣域差分服務及位置報告服務四種類型。其中在我國及周邊地區可為用戶提供定位精度1米的廣域差分服務和授權用戶的短報文通信服務。在位置報告服務中,為提高用戶容量,降低發射功率,將目前RDSS模式的雙重覆蓋為單重覆蓋,雙星工作改為三星工作,即“三收單發”的工作模式,以滿足快速定位與位置報告的要求。

北斗二號的主要功能和性能指標為:

●主要功能:定位、測速、單雙向授時、短報文通信;

●服務區域:中國及部分亞太地區;

●定位精度:優于10m;

●測速精度:優于02m/s;

●投時精度:50ns(雙向10ns);

●短報文通信:120個漢字/次。

北斗二號除與GPS類似的定位、導航、授時服務功能之外,還具有位置報告、通信以及區域高精度定位/授時特殊功能。北斗二號實現了RNSS/RDSS應用集成。所謂RNSS與RDSS集成概念,是在衛星導航系統的衛星和運控系統中集成RNSS與RDSS兩種業務,使用戶既可以不發射響應信號,自主完成連續定位、測速任務,又可根據需要進行RDSS方式的位置報告,以及用戶跟蹤識別和短電文通信。在用戶終端實現RNSS與RDSS的雙模集成和國外GPS、 GLONASS的應用集成。北斗衛星導航系統上述集成應用功能,與國外其他系統相比具有突出的技術特色。其基本原理與應用方式如下:1)在部分導航衛星(GEO.GSO)上同時安排RDSS載荷和RNSS載荷,地面控制系統具有RNSS與RDSS信號及信息處理和運行控制能力。2)RNSS與RDSS的導航體制和信號格式統一在同一時間系統。3)GEO衛星的RDSS出站信號和RNSS導航信號均可用于用戶自主導航,又可用于位置報告和通信服務。即s頻段信號可用于RNSs(所謂無源)定位,RNSS的L頻段信號可用于通信服務。4)地面運控系統RDSS業務具有用戶通信隨機接人能力,可以處理短促突發信號,完成用戶至中心控制系統的信息交換。5)用戶人站信息可以攜帶用戶位置實現位置報告,又可以不攜帶用戶位置信息。由RDSS直接從應答信號中處理出用戶位置坐標,實現無信息“傳輸的位置報告。⑥利用RDSS實現雙向授時,其精度優于10ns,與通常的GPS單向授時相比,其時間同步精度要高。

北斗二號同時實現多系統兼容和互操作應用,這就是北斗系統在保持自主系統特點的基礎上,具有多系統兼容與互操作能力。衛星導航系統之間的兼容性是指各種GNSS系統定位、導航與授時服務即可獨立使用,又可同時共同使用而不相互干擾。衛星導航系統之間互操作能力是指各種GNSS系統民用信號的導航、定位、授時服務能夠共同使用,并可使用戶獲得優于各獨立系統所提供信號的服務性能。理想的互操作性可以使接收機能夠同時利用來自北斗、GPS、 GLONAS、Galileo衛星導航系統的信號進行導航。

北斗二號系統由空間星座、地面運控和用戶終端三大部分組成。其衛星星座的布設是,在軌工作衛星有5顆GEO衛星、5顆GSO衛星和4顆MEO衛星。

北斗二號的用戶系統段,有多種類型的北斗用戶終端,包括與其他導航系統兼容的終端。從廣義的角度而言,實際上原先的衛星導航系統的用戶段的概念,比較狹窄,僅僅限于衛星定位、導航、授時接收機后來引入終端的概念,含義就大大地拓展,而且有與其它系統,或者技術結合和集成的內涵。然而,隨著北斗衛星導航系統,或者說是GNSs應用與服務領域的不斷廣泛深入,衛星導航不僅深入到國民經濟的各行各業的應用,而且廣泛拓展到社會民生的各種各樣的服務,正在逐步成為信息時代社會的生產方式、生活方式和生態方式,成為時空信息服務的主力軍,此時的用戶段概念,已經不可避免地升級為系統的概念,或者說是系統之系統的概念,才能夠體現衛星導航系統本身的潛在的應用與服務價值,體現高技術的引領作用。

 

7.北斗三號的信號有什么樣的創新設計?

鑒于導航信號在導航系統中的重要性,我國對BDS全球系統的信號設計給予了高度重視,聯合了國內的優勢力量開展了關鍵技術攻關。在過去的幾年里,國內學術界和工業界面對北斗全球系統信號設計來自頻率資源、系統間的兼容性與互操作、知識產權等方面的嚴苛約束以及日益細化和更高性能的服務需求,經過不懈地努力,出現了多種具有北斗特色的創新性技術。這就是:

QMBOC

為了提供與其它系統更好的互操作能力,BDS全球系統的民用信號B1C的中心頻率設在1575.42MHz,與GPSL1和 Galileo E1頻點重疊可以預計,未來各系統在該頻點的公開服務信號都將會是主要的民用導航定位業務的承載信號。因此,在BC信號的設計過程中,既需要與同一頻點其他信號滿足射頻兼容性要求,保證與GPS L1C信號和 Galileo E1OS信號的互操作能力,又應盡量具有高的測距精度和穩健性,同時支持多種不同的接收處理策略。能為高中低端接收機在定位性能和雜度上提供多個平衡點;此外,出于知識產權的考慮,發射與接收基本方式應當可以規避歐美專利封鎖。如果拋開知識產權問題不論,GPS L1C所使用的時分復用BOC(TMBOC)是一種滿足B1頻點設計要求的調制技術。但該技術由英國國防部下屬公司申請了專利保護并已于2013年在中國獲得了授權。根據專利法的規定,英國有權向發射TMBOC的衛星制造商以及使用 TMBOC信號的接收機、芯片制造商收取專利使用費,或者禁止這些單位使用相關專利技術。這為北斗未來的導航產業發展帶來一定的潛在威脅。

正交復用Boc( OMBOC)技術的出現,打破了在B1C信號設計中面對的專利璧壘。 QMBOC將BOC(1.1)信號與BOC(6,1)信號分量分別調制在載波的兩個彼此正交的相位上,不僅避免了兩分量之間互相關分量的影響,而且規避 TMBOC以及CBOC的專利問題QMBOC的功率譜與 TMBOC相同,并且同樣可以采用類BOC(1,1)的低復雜度接收模式以及高性能匹配接收模式,與GPS和 Galileo系統在同一頻段的公開服務信號有很好的兼容性與互操作性。

TD-AltBOC與ACE-BOC

為了支持與GPS L5和 Galileo E5之間的互操作,BDS全球系統將在B2頻段的兩個中心頻點一一B2a和B2b上播發寬帶信號。信號應具有較高的測距性能和抗頻帶內干擾的能力。兩個載波中心頻點的信號應在發射端復用成一個恒包絡信號,以節約載荷資源。并盡可能降低復用損失。此外,這種合并使B2信號在接收機端既可以看作為兩組QPSK(10)信號分別接收,又為未來的高端接收機提供超寬帶接收的可能。另外重要的一點是,信號方案應具有自主知識產權。時分 AltBOc( TD-AltBOC),是我國具有自主知識產權的一種調制技術,為了降低發射機的實現復雜度,其每一邊帶的數據、導頻分量采用時分復用技術形成一路二值信號,之后使用2分量ABOC技術,進行合并發射。非對稱恒包絡BOC( ACE-BOC)同樣是一種具有自主知識產權,且滿足北斗B2頻點信號設計要求的新技術,其數據和導頻分量正交放置,組成信號分量支持任意的功率配比,具有很高的設計靈活性。相比于 ACE-BOC, TD-AltBOC的發射機實現較為簡單。

ACE-BOC的數據、導頻分量正交放置,確保信號的后向兼容能力,方便發射方案的隨時調整,而不會對已經投入使用的接收機產生影響。此外,正交放置的信號與GPS和Gal在同一頻段的信號具有高度互操作能力,能更好的支持未來的北斗+GPS+Gale三系統接收機的設計架構。在生成復雜度上, ACE-BOC信號的低復雜度實現方式具有與ABOC相同的時鐘速率與電路結構。

雙QPSK

雙QPSK是一種具有自主知識產權的星上復用技術,能夠解決B3頻點兩個BOC和QPSK在星上發射機中等功率合并的需求,其中BOC(15,25)有正交的數據、導頻通道。推廣的雙QPSK能夠對靈活控制合并信號的功率能夠實現兩個類QPSK信號的任意功率比恒包絡合并,且能得到優化的解析實現和最大化的功率效率,解決B3頻點平穩過渡的需求。

 

8.什么是北斗系統的時間參照系統和空間參照系統?

北斗衛星導航系統的坐標框架采用中國2000大地坐標系統CGCs2000)。北斗衛星導航系統的時間基準為北斗時(BDT)。

北斗系統的坐標系統采用2000中國大地坐標系(CGCS2000)。

CGCS2000大地坐標系的定義如下:原點位于地球質心;Z軸指向國際地球自轉服務組織(ERS)定義的參考極(RP)方向;X軸為正RS定義的參考子午面(RM)與通過原點且同Z軸正交的赤道面的交線:Y軸與z、X軸構成右手直角坐標系。CGCS2000原點也用作CGCS2000橢球的幾何中心,Z軸用作該旋轉橢球的旋轉軸CGCS2000參考橢球定義的基本常數為:

長半軸:a=6378137.0m

地球(包含大氣層)引力常數:μ=3.986004418×1014m3/s2

扁率:f=1/298.257222101

地球自轉角速度:ω=7.2921150×10-5rad

北斗系統的時間系統,采用北斗時(BDT)。BDT采用國際單位制(SD秒為基本單位連續累計,不間秒,起始歷元為2006年1月1日協調世界時(UTC)00時00分00秒,采用周和周內秒計數。BDT通過UTC(NTSC)與國際UTC建立聯系,BDT與UTC的偏差保持在100納秒以內(模1秒)。BDT與UTC之間的閏秒信息在導航電文中播報。

 

9.北斗三號如何保障高精度定位、導航和授時?

北斗衛星導航系統的特色很多,而且非常鮮明,其全球性覆蓋、全天候工作、無限量用戶、高精度服務,以及實時動態能力,都是其它導航手段無法望其項背的。多少年來,人們最多的事情一直圍繞著精度做文章。在行業中流傳著一句臉炙人口的話:“衛星導航玩兒的就是精度”。通常GNSS提供的系統精度為米級。如果采取增強或者差分方法,精度可以到亞米、分米、厘米,甚至毫米級。說到精度,就一定要談導航衛星的心臟一星載原子鐘,簡稱星鐘。原子鐘,是目前計時設備中,精度最高的計時裝置,因此也是現在所有可計量時間的度量衡參量中能夠達到的最高精度參量。衛星導航的星鐘一般采用銣鐘、銫鐘和氫鐘,精度(實際上是穩定度誤差)通常為10-13至10-15左右,也就是每300萬年至3000萬年累計誤差不超過一秒鐘。采用星鐘技術是衛星導航高精度保障的革命性舉措,它帶來三大貢獻:一是將原子鐘作為衛星上時間頻率標準和測量距離的手段;二是將原子鐘從地面搬上空間提供廣播方式發送。使得原子鐘這樣小眾應用的極高端產品,實現用戶無限量的大眾化服務;三是利用星鐘廣播的時間作為導航用戶機的參照量,用戶接收機無需裝備高精度時鐘,就可以實現高精度的定位、導航和授時。其中最應該強調的是,從導航衛星發射機至接收機之間的距離測量,均歸結為測量時間,也就是從發射機出發時間至接收機到達時間之間的時延(或者稱為時間間隔)。高精度的星鐘時間確保了收發機之間導航信號傳播時延測量的高精度。

除了使用極高精度的星鐘之外,實現高精度的舉措之二是采用多種多樣方法,包括系統設計、多模增強、誤差改正和差分技術,消弭誤差(衛星軌道誤差、星鐘漂移誤差、電離層和對流層誤差、多徑效應誤差等等),提高精度。在系統設計中,采用雙頻或者多頻體制,最為重要的思路,是消除電離層效應影響,由于電離層是色散介質,也就是對于不同的頻率,影響有差別,基本上是頻率越高,影響越小,而且影響程度與頻率的平方成反比。因此采用雙頻或者多頻體制,利用頻率間確定的倍數比率關系,可以將電離層效應進行同頻歸一化差分相消方法,加以剔除。在包括星基增強、地基增強、輔助GNSS等多模增強系統中,采取的措施就是提供更加精密的衛星星歷軌道改正數和星鐘的精密時鐘改正數,以及電離層誤差改正數。從而提高用戶的定位精度,這些年來在這些改正數提供方面,逐步從事后(或者延時)提供,改進成為實時網絡發布提供,使得應用服務水平有本質性提升。實現高精度的舉措之三是普遍采用各種各樣的差分技術,有碼相位、載波相位參量層面的單機與多機層面、局域和廣域層面、靜態事后與實時動態層面的,以及網絡與系統層面的,足足可以專門寫成一本書。實現高精度的舉措之四是定位策略,是考慮衛星在空間的幾何分布,精度的幾何因子系數,往往成為誤差放大因子。如何選擇空間衛星合理分布,在多系統GNSS存在的今天來說,可能是個越來越好解決的問題,怎樣充分利用空間的萊容互操作衛星信號來大幅度提高定位精度,成為一個非常有價值的新課題。

 

10.北斗時空的偉大創新之處是什么?

在北斗三號全球布網順利進行之時,我國衛星導航產業即將迎來高歌猛進的發展新時期,我們應該以前性目光,全方位多層次地評價北斗時空這一中國人民在偉大時代的偉大創新。

北斗,是中國的北斗、世界的北斗,是一帶一路倡議、融合創新發展和科技強國復興三大國家戰略交匯點和牛鼻子式抓手,北斗時空是中國人民在偉大時代偉大事業中偉大創新的典型樣板和杰出代表,也是我們建設具有全球影響力的科技創新中心的最為重要的中樞基礎與核心凝聚力,和新時空服務體系與新興的智能信息產業的發源地,還是中國時空服務國家品牌和世界級領軍式平臺型科技巨頭及其所帶動的骨干群體孵化器。

在科技領域中,很少有北斗那樣能夠在政治、經濟、科技、社會四個方面,都能夠產生明顯巨大效益的創新系統,而北斗真正體現了自主創新、協同創新和開放創新的全方位創新精神,而從北斗所提升凝練出來的北斗新時空體系及其所推進的智能信息產業,真正凝聚出科學理論、技術實踐、產業發展和體系推進的多層次創新成果,從而得四大制權,打造四大體系,這就是:實現理論創新,贏得制時空治理權,打造國家安全和國民誠信保障體系;實現實踐創新,贏得制國際話語權,打造全球領先的新時空服務創新體系;實現產業創新,贏得制發展主動權打造產業轉型升級跨越發展體系;實現體系創新,得制標準知產權,打造全方位多層次群體創新、融合引領、協同推進、服務分享的社會生態體系。

北斗時空這樣的偉大創新,其不可限量的價值在于其占領時間空間這種全局性、基礎性、持續性和關鍵性科技制高點,是種不可或缺不可替代的總體態勢存在,是任何人事物均須史離不開的獨特存在。而北斗新時空,新在現代時間技術已經成為精準計算與度量衡的頂峰,空間度量又依托時間度量,體現時空一體的存在。在現時代,在移動革命時代,精準在一定程度上就是智能的代名詞。從而構成和產生北斗新時空的“七律”,這就是:時空一體,泛在智能;實時動態,確保精準;海陸空天,一網打盡;變自生變,以速制衡;全息互聯,以人為本;協同分享,群體創新:簡約極致,服務人人。

從經濟效益而言,應該說北斗是個標桿,自從北斗在2012年開始投入區域服務以來,我國的衛星導航產業,就是以北斗為核心推動力突破了五大市場領域,這就是:汽車前裝市場,智能手機市場,高精度專業市場,國際化市場以及與其他技術與產業的融合市場,取得的長足的進步成為世界上發展最快的產業市場,平均每年以超過20%的年增長率快速占有市場,至2018年,我國的北斗產業總產值突破三千億元,占全球衛星導航產業市場總值的五分之一強。作為一個新興技術產業,在不太長的發展階段中,在全球系統尚未完成建設的過程中能夠做到這一點,實在是件很不容易的事情,或者說是一件了不起的事情,在新興技術產業中,不僅具有標桿性,更是具有里程碑意義的大事。而且更加值得注意的是,在北斗二號和三號建設的十多年過程中北斗重大工程投入資金為700多億元,相當于每天有近兩千萬的投入。但是2018年一年我國衛星導航行業總產值中獲得的稅收,就把十余年的全部投入都收回來了。這種巨大的經濟效益是任何其他高新技術產業不能望其項背的。因為北斗系統這樣的偉大創新系統,是真正的開放創新系統,動員千軍萬馬,利及千家萬戶,用于千千萬萬,它是軍民兩用和服務國計民生的,也是民用開放免費的,更是用戶無限的時空信息基礎設施,可以改變人們生活方式的一種客觀存在。實際上,這還只是剛剛開始,還僅僅是在北斗本身的定位導航授時應用的“北斗+”發展階段,而正在開啟的“+北斗”新階段,是真正發揮北斗新時空核心引領和關鍵帶動力的產業與市場發展新階段。通過舉國體制與調動一切積極因素,建設北斗新時空科創中心(主要包括思想創新智庫、前沿創新中心、科技集成創新與智能服務共享大平臺),推進北斗與其他GNSS兼容互操作的標配化和中國時空服務2030年行動計劃等一系列重大舉措,促進北斗導航與其他技術系統和產業市場實現天基地基、室內室外、通信導航深度跨界融合,成規模、成建制、成體系地實現對于傳統產業的改造和供給側改革,并且也包括在物聯網、大數據、人工智能、移動互聯網、云計算與超級計算、區塊鏈等新興產業的群體集聚、資源整合和系統集大成過程中,發揮其不可或缺的核心關鍵基礎總成架構體系的巨大作用,快速培育出世界級領軍式平臺型科技巨頭和新時空智能數據與信息服務的偉大企業群體,推進中國智能信息產業長足發展,形成中國服務的國家品牌領先優勢,服務全中國、全世界、全人類。

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