中国版的GPS“北斗”进展到哪里了？盘点北斗哪些不为人知的实力|gps|人造卫星|北斗卫星|卫星导航系统|电波

为区别于美国的GPS，中国自主研发了“北斗”（中文名：Beidou，英文名：Compass）导航系统。近年来，其发展显著，不仅是军事方面，对经济的冲击也越来越大。北斗相关市场规模已经超过4,690亿元，中国94.5%的智能手机支持北斗定位，iPhone也支持北斗定位。北斗的特点是在中国及周边地区具有高精度配置，有可能构筑新的中国经济圈。

那么，北斗的实力和活用的实际情况如何？这篇文章将对北斗今后的展望进行解说。

中国的卫星导航系统“北斗”是什么？与GPS的不同之处在于？

2021年6月，中国自主卫星导航系统“北斗”（中文名Beidou，英文名Compass）第55颗卫星成功入轨，标志着北斗三号（第三代）开始在全球范围内提供定位服务。

2021年，支持北斗的智能手机将在中国出货3.24亿部，占总出货量的94.5%。 iPhone也从iPhone12开始支持北斗。

目前，全球卫星系统的定位系统除北斗外，还有GPS卫星导航系统（美国）、GLONASS格洛纳斯卫星导航系统（俄罗斯）、Galileo伽利略卫星导航系统（欧盟）等4个系统。

其中北斗的特点是，拥有MEO（Medium Earth Orbit：中高度轨道），还组合了IGSO（Inclined Geosynchronous Orbit：倾斜对地同步轨道）、GEO（Geostationary Orbit：静止轨道）这3个轨道。

由于一般MEO覆盖整个地球，因此更倾向于任何地方都需要随时看到多颗卫星的卫星定位系统。另一方面，由于IGSO是在特定地区上空画8字的轨道，因此将其投入到想要提高精度地区的上空轨道中。 GEO是从地面上看，始终处于同一位置的静止轨道，作为定点，有助于对卫星定位信号进行校正。

北斗通过这三个轨道的结合，给全世界提供的精度和GPS、GLONASS差不多，但给国内提供了非常高精度的定位服务。

根据中国国务院公开的“新时代的中国北斗”的要求，定位误差达到30厘米，垂直误差达到60厘米的精度是可能的。在民用领域，通信行业设置基准站约4000个，电力行业设置基准站约2000个。基准站的位置已经精确测量完毕，通过接收来自北斗的信号，测量大气扰动等误差，并将误差信息传递给周边智能手机等接收设备，使定位更加精确。

更有特点的是，通过14颗IGSO卫星、3颗GEO卫星，可以实现信息的收发。在中国国内，最大560比特（汉字40字，可文字、图片、语音）的卫星短信可通过智能手机收发。

就在苹果于2022年9月宣布将在iPhone14上搭载Global Star卫星发送和接收消息的功能的前一天，中国的华为公司宣布其Mate 50智能手机将支持通过北斗发送和接收带有位置信息的消息服务，成为世界上第一款提供卫星消息的智能手机。

为什么要开发北斗卫星导航系统？

北斗工程是以1993年7月发生的银河号事件为契机和开始的。

银河号事件概要

1993年7月，“银河号”货轮从中国天津港启程前往伊朗。虽然装载了出口产品文具、机床、染料等，但美国以“银河号”要向伊朗出口化学武器原料为由，要求进行临检。

美国对银河号航行地区的GPS进行了干扰（干扰），使其无法安全航行。在2艘美国军舰和5架垂直直升机的包围下，经过33天的彻底检查，没有发现美国声称的货物。由于模糊的疑惑，中国船只的主权将受到侵犯，我国相关人士至今仍在使用“银河号的屈辱”一词。

此后，我国痛定思痛，于1994年启动了北斗工程，从2000年开始发射导航卫星，至2021年第三代导航系统开始全球服务。

与美国因1957年的斯普特尼克休克事件而加速了火箭技术和互联网技术的开发一样，中国因银河号休克而启动了北斗工程。军事方面不再需要依靠GPS，获得了“行动自由”。近来中国对“单方面改变现状”的积极态度，与北斗开通服务并不是没有关系的。

什么是斯普特尼克休克事件？

1957年，苏联成功发射了人类第一颗人造卫星“人造卫星1号”。美国以此为契机启动阿波罗计划，推进宇宙开发。斯普特尼克冲击是指，随着苏联成功发射斯普特尼克1号，以美国为首的各国和社会受到的冲击和危机意识。

提高精度将如何改变民间产业？市场规模超过4,690亿元

卫星导航系统的运用，对民用产业做出巨大贡献。根据《2022中国卫星导航定位服务产业发展白皮书》，有“特殊（公共）”，“产业”，“消费者”三大市场，合计2021年的市场规模为4,690亿元。

在各个领域，现在是如何使用北斗的，今后将会产生怎样的影响，让我们分领域来看看吧。

•自动驾驶及周边领域

在我们身边的地方，也开始与自动驾驶所必须的高精度地图相结合的活用。高德地图、百度地图等国内主流智能手机地图应用已完成高精度升级。在自动驾驶中，由于需要车道级导航，自动驾驶汽车将传感器、北斗定位信息和对风景的图像分析三者集成在一起，以厘米为单位进行精确的定位把握。

比如，高速公路被认为是一个容易自动驾驶的环境，但意外的是难度很大。收费站附近没有车道，对于自动驾驶AI来说判断行车路线并不简单。于是，在很多自动驾驶系统中，都会在高精度地图上画上一条虚拟车道，一边精确定位，一边反复变道通过收费站闸机。目前已有681万台支持北斗的纯正导航仪出货，477万台后装导航仪出货。

另外，为了实现等级5的完全自动驾驶，不仅是汽车方面，还需要与道路方面的设备协调的ITS（Intelligent Transport Systems：高度道路交通系统）。北京、上海等16个城市已经被指定为以北斗为轴心的ITS的示范城市，并开始了实证实验。

在危化品装载车、救护车等公共车辆上，有780万辆车支持北斗，管理员可以实时掌握准确的车辆位置。同时，中国邮政的4万辆投递车也已支持北斗。

•物流

在产业中的自动驾驶，北斗和5G通信也变得势在必行。国家电投集团旗下的内蒙古能源，在内蒙古自治区拥有5处露天开采煤矿，年产煤炭8100万吨。开采出的煤炭由100吨级卡车、60吨级卡车等进行运输。

不过，驾驶这辆卡车需要特殊技能，由于行驶在高低错落的临时道路上，松紧度也很高，2小时左右的工作需要驾驶工人进行轮换。问题是，如果不回到哨所，就不能更换驾驶人员，这要花上1个小时左右的时间。

因此，导入自动驾驶卡车，通过远程监视，减少了由于驾驶作业人员交替而造成的损失时间。由此，由于对驾驶作业人员的技能要求也降低了，所以人才的确保也变得容易了。据悉，60吨级已经实现了完全无人驾驶，100吨级则是监控人员坐在驾驶座上的自动驾驶，5G设备建成后，将切换为“完全无人驾驶+远程监控”。

•电力

电力行业方面，各公司合作，安装了约2000个基准站，并开始了高压铁塔无人机自动巡检和变电站机器人自动巡检。也就是说，它不是由驾驶员操控，而是自动巡视设定路线，由监控人员进行远程监控。伴随着危险，很多需要特殊技能的室外作业开始实现自动化。

•农业

而苦于人手不足的农业也有望应用北斗。 45家农机具制造商销售支持北斗的设备，自动驾驶农机具出货10万台，远程监控等机具出货45万台。农活由无人驾驶的拖拉机完成，田地的状态由无人机和机器人进行远程监控，这种新型农业已经开始。

•金融（银行/保险）

银行和保险行业都在使用北斗对时功能。为了正确地调整时间，一般采用电波时钟等所使用的接收地上标准电波的方法和利用因特网的NTP（Newtowrk Time Protocol）的方法，但是无论哪一种都会产生不能接收电波，不能访问的问题，正确性也是有限的。

如果这是北斗，就可以实现可靠的时刻匹配，因此，它被银行、保险行业所运用，银行、保险行业要求多个巨型系统在正确的时刻运行。

•公共

在公共领域，北斗的应用也在不断发展。 2021年，中国行政机关自然资源部开始运行系统，在全国安装2.2万个观测仪器，通过位置信息的偏差来观测地形的变形，并通过北斗短信向相关地区发送警报。

•无人机

无人机测量也取得重大进展。利用多个无人机拍摄目标地形、建筑物等的影像，在虚拟空间内生成对象物的3D模型的技术得到了有效利用。用于城市规划、土地开发、灾害时的状况把握等。

•共享出行

美团（Mate One）、Hello Bike、滴滴（迪迪）三家共享单车公司，合计在450个城市投放了500辆支持北斗的单车。利用北斗精确位置信息，检测使用者停放在停放区域外并提醒警示机制开始运行。至此，多年来悬而未决的自行车停放礼仪问题有望得到基本解决。

•室内定位

目前，北斗相关技术备受关注的是室内定位。中国的车站、机场、商业设施规模都很大，迷路的话会损失很大的时间。此外，高速公路和铁路不断扩大，隧道路段越来越多，在隧道内分叉的情况也越来越多。卫星定位信息系统需要接收卫星发出的电波，不能在室内进行定位。因此，人们开始提出各种与蓝牙、UWB（Ultra Wide Band）、毫米波等技术相结合的室内定位技术。