“5G+北斗”定位產(chǎn)業(yè)發(fā)展新機(jī)遇

羅運剛 何蔚 羅玉婷 胡松林 成都理工大學(xué) 核技術(shù)與自動化工程學(xué)院電氣工程系

一、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展簡介

“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”（英語：Beidou Navigation Satellite System，簡稱“北斗系統(tǒng)”，BDS）是中華人民共和國獨立建造的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為全球用戶提供全天候、無差別的高精度定位、導(dǎo)航及授時服務(wù)。中國的北斗（BDS）、美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GLONASS）和歐盟伽利略（Galileo）是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會確認(rèn)的四個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心供應(yīng)商。

目前，北斗系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)來到了第三代，第一代也被稱為“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航測試系統(tǒng)”，其在國產(chǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃的戰(zhàn)略意義上主要表現(xiàn)為測試性質(zhì)。自第二代以來，北斗系統(tǒng)才被正式稱為“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”。

“北斗一號”（“北斗系統(tǒng)”第一代）由三顆衛(wèi)星組成。從2000年起，該系統(tǒng)主要在中國提供導(dǎo)航服務(wù)。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗階段的結(jié)束，試驗系統(tǒng)逐漸開始停止運行，北斗一號上最后一顆衛(wèi)星于2012年12月到期。第二代北斗系統(tǒng)是一種全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由16顆衛(wèi)星，6顆對地靜止軌道衛(wèi)星，6顆傾斜軌道衛(wèi)星和4顆中程地球軌道衛(wèi)星組成。在2012年11月，第二代北斗系統(tǒng)開始在亞太地區(qū)提供區(qū)域性定位服務(wù)?！氨倍啡枴保ǖ谌┫到y(tǒng)由三種軌道不同的衛(wèi)星組成，其中包括24顆（環(huán)繞地球的）中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆傾斜的地球同步軌道衛(wèi)星（覆蓋整個亞太地區(qū)的大部分）和3顆對地靜止軌道衛(wèi)星（覆蓋中國）。2018年，北斗三號提前啟動北斗全球定位功能。2020年6月23日，北斗三號全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)成功完成。

國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，在2018年，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到3450億元人民幣。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、AI機(jī)器人等新技術(shù)的集成與發(fā)展，以北斗時空信息為主要媒介的新興技術(shù)生態(tài)鏈正在形成，正在成為新的引擎和新的驅(qū)動力。為北斗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供動力，促進(jìn)生產(chǎn)和生活方式的革新以及商業(yè)模式的創(chuàng)新。

二、5G背景北斗系統(tǒng)的發(fā)展前景

自第二代北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)開始運行，北斗便在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域發(fā)揮作用，但主要都是涉及傳統(tǒng)測繪和氣象領(lǐng)域。值得注意的是，在北斗一號和北斗二號衛(wèi)星定位產(chǎn)品的應(yīng)用中，似乎它們僅在國家或戰(zhàn)略層面上使用。衛(wèi)星定位產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)與普通人相距甚遠(yuǎn)。然而現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟(jì)市場的發(fā)展以及人民生活水平的提高，衛(wèi)星定位產(chǎn)品與服務(wù)早已不再是空中樓閣，遙不可及。近年來，我國的5G移動通信技術(shù)、AI人工智慧、大數(shù)據(jù)計算等技術(shù)的取得了蓬勃和突破性發(fā)展。這為北斗導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)進(jìn)入終端消費者市場注入的新的活力。

目前，我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)市場前景十分廣闊，在安全、消費和專業(yè)應(yīng)用三大市場中都具有良好的發(fā)展前景，特別是在我國的移動通信和汽車制造消費領(lǐng)域具有重大的商機(jī)，這使得它逐步發(fā)展為繼通信，互聯(lián)網(wǎng)之后的第三個IT新增長點，主要原因體現(xiàn)在以下幾個方面：（一）5G（第五代移動通信技術(shù)）是智能化時代的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其“超高速、超大容量、極低時延”的特征可以滿足未來虛擬現(xiàn)實、智能制造的需求，為自動駕駛等應(yīng)用需求提供基本的技術(shù)支持。（二）北斗系統(tǒng)可以實現(xiàn)全球時間的精確同步，并且可以通過廣域甚至全球范圍內(nèi)的5G基站像網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分配自然生物情報。例如導(dǎo)航、定位和定時。北斗和5G互為力量，相互賦能，彼此增強，它們可以產(chǎn)五大能力：感知、學(xué)習(xí)、認(rèn)知、決策、調(diào)控。讓廣域或全球性分布的物理設(shè)備可以具有基于感知的計算、通信、遠(yuǎn)程協(xié)作。功能強大，例如精準(zhǔn)控制和自治。北斗+5G將充分利用北斗系統(tǒng)本身具有的技術(shù)特性，實現(xiàn)北斗系統(tǒng)在信息交互領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

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僅在汽車制造領(lǐng)域，國內(nèi)外市場對此就展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展前景。在國內(nèi)，以百度，阿里為首的多家科技公司對自動駕駛領(lǐng)域一直很樂觀；同樣，在國外，以日本豐田，美國特斯拉和谷歌為首的科技公司也早已在自動駕駛領(lǐng)域深耕多年。2018年百度更是完成了自動駕駛汽車的上路測試，并獲得了非?？捎^的實驗數(shù)據(jù)?？梢钥闯觯S著北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星的部署完成，北斗系統(tǒng)通過與5G之間的協(xié)作，讓我們預(yù)見汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級時代已經(jīng)來臨。

北斗高精度定位是智能聯(lián)網(wǎng)汽車感知和高精地圖采集的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。北斗將與汽車產(chǎn)業(yè)緊密融合，以支持我國智能聯(lián)網(wǎng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。5G與北斗的結(jié)合還將為人們的生活和旅行帶來更多便利和可能性，同時撬動萬億車聯(lián)網(wǎng)市場。與基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施的融合，使用移動通信網(wǎng)絡(luò)引入諸如高精定位的功能。在5G和北斗基礎(chǔ)設(shè)施整合下，可以通過通信網(wǎng)絡(luò)模擬衛(wèi)星信號，可以實現(xiàn)室內(nèi)接收到衛(wèi)星信號，將5G的低時延、大帶寬、寬覆蓋范圍與北斗的高精度定位結(jié)合。5G的低時延實現(xiàn)依賴于目前在5G網(wǎng)絡(luò)中非常熱門的邊緣計算，也就是把部分計算能力放到基站，這樣基站既實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信能力，又提供了計算能力。這時北斗定位能力與5G通信計算能力的融合就順理成章了，畢竟定位與高精地圖緊密相連，而高精地圖對算力要求極高。

在以上技術(shù)特點的加持下，可以預(yù)見的是，在不久的將來，5G+北斗也將在地鐵檢測、高鐵軌道精密度檢測，AI智能教育和智能電網(wǎng)等方面發(fā)揮巨大作用，服務(wù)于人民日常生活的方方面面。

三、北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題

（一）沒有完善的衛(wèi)星導(dǎo)航政策

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一項龐大煩瑣的工程，其應(yīng)用市場的良性發(fā)展必須要有相關(guān)政策進(jìn)行規(guī)范和監(jiān)督。與1943年即開始大力開發(fā)和應(yīng)用 GPS的美國相比，中國的北斗研發(fā)起步相對較晚。陳芳允院士在1983年才提出發(fā)展中國人自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，盡管北斗在過去20年來實現(xiàn)了技術(shù)趕超，但由于國家沒有明確的完整的針對北斗系統(tǒng)民用開發(fā)規(guī)劃和應(yīng)用市場準(zhǔn)入制度，市場完全是自由化的競爭，在一定范圍內(nèi)對北斗系統(tǒng)的健康發(fā)展與推廣應(yīng)用造成不利影響，進(jìn)而導(dǎo)致市場的發(fā)展受到限制。國家應(yīng)支持和指導(dǎo)大型領(lǐng)先的衛(wèi)星導(dǎo)航公司企業(yè)，并努力在最短的時間內(nèi)構(gòu)建完整的產(chǎn)業(yè)鏈，將優(yōu)秀企業(yè)打造成為行業(yè)標(biāo)桿，供其他后繼公司學(xué)習(xí)。

（二）在社會領(lǐng)域的滲透不足

北斗導(dǎo)航雖已具備全球定位能力，服務(wù)于80多個國家，并逐步形成了一定程度上的自主研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，但其在社會生活等領(lǐng)域的滲透程度還不高，作為一項新技術(shù)，一種新產(chǎn)業(yè)，相關(guān)部門缺乏宣傳和普及，各種媒體報道介入也不多，廣大的普通人民群眾對國產(chǎn)自主導(dǎo)航系統(tǒng)了解甚少，甚至單純認(rèn)為全球定位系統(tǒng)的英文簡稱“GPS”就是指的美國的GPS。

（三）衛(wèi)星導(dǎo)航芯片依賴進(jìn)口，北斗系統(tǒng)的生態(tài)尚未形成

在中國，只有特定領(lǐng)域、海事領(lǐng)域由北斗導(dǎo)航主導(dǎo)，其他大多數(shù)領(lǐng)域都還大多依賴美國GPS系統(tǒng)，例如，在通信領(lǐng)域，中國絕大多數(shù)的通信基站都依靠GPS進(jìn)行定時和定位，而這將存在較大的風(fēng)險和不確定性。目前，除了軍工積極應(yīng)用北斗系統(tǒng)外，其他的政務(wù)、通信、鐵路、船務(wù)等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，以及一些新興的產(chǎn)業(yè)如互聯(lián)網(wǎng)+、車聯(lián)網(wǎng)、銀聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)等，很大程度上還是依賴GPS進(jìn)行授時和定位，安全風(fēng)險很高，我國應(yīng)加大核心芯片等基礎(chǔ)產(chǎn)品的研發(fā)力度，掌握自主知識產(chǎn)權(quán)，以降低成本，為“大眾北斗”的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

（四）中國科技產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境亟待改變，創(chuàng)新理念深入人心需要時間

2020年10月26日中國共產(chǎn)黨十九屆五中全會于北京召開。制定出我國的社會主義初級階段的主要發(fā)展任務(wù)。同時，會議將創(chuàng)新理念放在了重要位置，明確了我國今后將建設(shè)創(chuàng)新驅(qū)動型國家。隨著改革開放40年的發(fā)展，我國的經(jīng)濟(jì)水平取得了較大發(fā)展，趕上了互聯(lián)網(wǎng)時代潮?；ヂ?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)等技術(shù)取得了巨大的成功。誕生了例如阿里巴巴、字節(jié)跳動等為新老代表的巨大體量科技公司。但是，由于我國的基礎(chǔ)芯片設(shè)計及制造技術(shù)缺乏政策，以及造不如買等觀念的影響，使得我國的基礎(chǔ)科學(xué)包括重要芯片技術(shù)的發(fā)展緩步不前，芯片進(jìn)口的高額成本以及西方國家的出口限制令進(jìn)一步影響我國北斗產(chǎn)業(yè)技術(shù)的多元化和高質(zhì)量發(fā)展。在黨的十九屆五中全會之后，國家勢必將加大對科技新、科技自立和基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展領(lǐng)域的政策與財政支持，但是科技的發(fā)展是長足累積的過程，基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展更是如此。且讓我們拭目以待，不畏將來，靜待花開。

四、結(jié)論與展望

“北斗”系統(tǒng)作為我國在未來建設(shè)數(shù)字工業(yè)化強國所必備的新型基礎(chǔ)設(shè)施之一，是幫助我國實現(xiàn)從傳統(tǒng)工業(yè)化到社會信息化的重要手段，也是我國國家經(jīng)濟(jì)實力進(jìn)步、自主科研攻關(guān)水平取得突破性進(jìn)展的重要標(biāo)志。北斗三號衛(wèi)星的建成，標(biāo)志著我國衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域取得了巨大成功，北斗也因此成為一張中國名片，享譽海內(nèi)外。為了更好的開發(fā)和利用北斗，充分發(fā)揮北斗衛(wèi)星的力量，為我國的社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供有力的支撐和保障。中國政府應(yīng)以合理的調(diào)控措施引導(dǎo)和支持經(jīng)濟(jì)市場上的北斗產(chǎn)業(yè)和北斗應(yīng)用的良性發(fā)展，充分挖掘“北斗”的市場潛力。同時，根據(jù)我國國情，在北斗的民用發(fā)展規(guī)劃上，充分借鑒歐美國家的導(dǎo)航系統(tǒng)的市場經(jīng)驗，積極適當(dāng)?shù)拈_放衛(wèi)星導(dǎo)航政策，增加市場活力。以巨大的經(jīng)濟(jì)力量和政策保障和推動北斗導(dǎo)航核心技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程，早日形成完整的、具有風(fēng)險抵御能力的配套產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)我國“北斗”產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模有序化的發(fā)展，以開發(fā)更廣闊的市場，從而為人們的日常生活以及社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展注入更多活力源泉。

北斗三代衛(wèi)星的成功組網(wǎng)，不僅標(biāo)志著中國人在衛(wèi)星航天的尖端技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了對西方國家的突破和追趕，更是在中華民族實現(xiàn)偉大復(fù)興的過程中邁出了重要一步，感謝每一位北斗人為實現(xiàn)國家復(fù)興，核心技術(shù)自立做出的犧牲與貢獻(xiàn)，這種不甘人后，敢為人先的奮斗理念正是對中華民族五千年來自強不息的民族精神最好的詮釋。