北斗三号之后,中国下一代北斗系统走向何方?

北斗三号建成以后,中国已经着手下一代北斗建设发展。在10月10日举行的中国北斗应用大会暨中国卫星导航与位置服务第十届年会上,中国工程院院士透露,北斗升级换代的方向之一是研究考虑引入低轨卫星增强系统,进一步增强导航的精确度和可用性。
本届大会以“创新北斗应用,促进智能产业”为主题,以“立足郑州、辐射全国”为理念,以“科创中国”为抓手,以贯彻“新产业”、“新基建”为导向,旨在推动各行业“北斗+”及“+北斗”进程,深化北斗系统推广应用,促进北斗产业高质量发展,让北斗更好地服务全球、造福人类。
低轨卫星可进一步增强精确度
2020年6月,第55颗北斗导航卫星发射成功,标志着北斗三号全球卫星导航系统完成全球部署,7月,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,北斗事业进入全球服务新时代。
北斗三号之后,中国下一代北斗系统走向何方也成为业内外关注的重点。
其实,在北斗三号系统还未完全建成之前,北斗卫星导航系统总设计师杨长风就发表了第四代卫星导航系统的相关看法。当时,杨长风在全国政协界别讨论会上发言表示,按照装备发展的规律,应该是运营更换一代,研制建设一代,最后是装备持续运用一代。现在马上进入2020年,到了装备应用的这一代,后续发展涉及国家重大基础设施建设问题。
杨长风建议,类似于国家重大基础建设设施的重大项目要有持续长远的整体考虑,在论证结束以后,尽快启动第四代关键技术的攻关。在本次中国北斗应用大会暨中国卫星导航与位置服务第十届年会开幕式上,刘经南院士作了题为《北斗-3时空位置服务优势及其多领域规模应用》的报告。在谈到卫星导航的天基、地基增强系统时,刘经南院士介绍了中国北斗的地基和天基增强系统的相关发展,并透露北斗升级换代的方向之一是研究考虑引入低轨卫星增强系统,进一步增强导航的精确度和可用性。
刘经南院士介绍说,卫星导航系统的天基增强系统包括高轨和低轨两种,低轨卫星(星座)增强系统相比地基和GEO天基增强系统,低轨卫星离地面更近,能有更高的信号发射功率,而且本身也能发送部分导航信号,增强可视卫星数,改善GNSS(全球导航卫星系统)卫星的几何构型,提高精确度和可用性,实时定位精度达到分米~厘米级。
“低轨卫星增强系统还具有建设成本低、启动速度快、能够作为中高轨导航星座的补充备份等优势,而且还能提供导航与通信深度融合的能力。”刘经南说。
骚鸭资讯(www.saoyaAV.com)注意到,2017年11月,一颗微纳试验卫星同风云三号D星一同被发射入轨。据了解,这颗微纳试验星是全球首颗低轨导航增强卫星。
2018年5月,中国航天科技集团发布消息称,这颗试验星已从试验走向了试用。这颗致力于“高精度定位”的卫星被寄予“驱动导航增强产业链大变革”的厚望,将带动后续全球低轨导航增强星座的建设和运营。
在轨试验验证结果表明,5分钟时间里可完成从开机冷启动到30厘米级的高精度定位。分析计算与仿真表明,在算法优化和星座部署后,可具备实时厘米级的高精度定位能力。
随着第四代卫星导航关键技术攻关工作的推进,中国下一代卫星导航系统也将逐渐从设想变为现实。
2020年8月3日,中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其介绍说,北斗三号建成以后,已经着手下一代北斗建设发展。要在2035年前建设一个更智能、更泛在、更融合的系统。
关于后续发展的考虑,冉承其表示,北斗永远在路上,建设在路上、应用在路上,北斗三号建成以后,已经着手下一代北斗建设发展。要在2035年前建设一个更智能、更泛在、更融合的系统。简单来讲,从室内到室外、深海到深空的立体服务覆盖的更强、更安全、更可靠的系统。“我们正在推动这个工程的论证和后续的起步建设,它一定是北斗三号后续新的亮点工程。”
2020年北斗产业总体产值达4033亿元
在本届北斗应用大会开幕式上,中国卫星导航定位协会会长于贤成在致辞中介绍了北斗产业的发展态势。于贤成介绍说,北斗系统已全面服务于公共安全、交通运输、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业领域,融入电力、金融、通信等基础设施,广泛进入大众消费、共享经济和民生领域,深刻改变着人们的生产生活方式,产生了显著的经济和社会效益。2020年,以北斗应用为核心的我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到4033亿元人民币,较2019年增长约16.9%,呈现出良好的发展态势。
中国科学技术协会党组成员、书记处书记吕昭平在致辞中表示,北斗卫星导航系统是我国科技创新、科技自力自强的重大成果,也是国家的名片,充分展示了中国速度、中国精度、中国力量和中国创造。北斗系统在各行业、各领域的广泛应用以及未来与5G、人工智能、工业技术的互联融合,对于改造提升传统产业、培育壮大新兴产业、促进新型基础设施建设和智能产业发展都会起到巨大的推动作用。
自然资源部副部长王广华指出,当前北斗系统已进入全球化服务、规模化应用、产业化发展的关键阶段,自然资源部将积极推进北斗系统在自然资源领域的深化应用。大会隆重表彰了2021年度卫星导航定位科技进步奖、卫星导航定位创新应用奖获奖单位以及卫星导航定位终身成就奖获奖者。今年的卫星导航定位终身成就奖授予了已故中国科学院院士、大地测量与地球物理学家许厚泽。
在高端论坛环节,大会邀请了中国科学院院士、中国工程院院士李德仁,中国科学院院士张钹,中国工程院院士刘经南,中科院微小卫星创新研究院副院长、北斗三号系统卫星总设计师林宝军等,带来卫星导航与位置服务特别是北斗系统建设和产业领域的前沿科技、创新应用、融合发展、趋势分析等方面的最新研究成果。
据了解,除高端论坛之外,本次年会还设立了海峡两岸及港澳北斗应用论坛、北斗高精度增强技术及应用论坛、室内外无缝导航定位创新与发展论坛、北斗融合5G发展应用论坛、北斗助力智能产业发展论坛、“一带一路”精准农业专业论坛等10个分论坛,专题研讨北斗技术创新与广泛应用,助力产业高质量发展。此外,大会还将举办第四届“北斗之星”创新创业大赛全国总决赛以及“北斗乐跑·科普中国”等活动。
作为大会的重要组成部分,12000平米的北斗融合应用成果展同期举行,充分展示卫星导航与位置服务各类产品和科研成果,尤其是北斗融合创新应用方面的重要成果。今年还特别增设了“十三五”卫星导航科技成就展,展出了一批智能驾驶、自主飞行无人机、服务终端等场景和产品,一些产品已经服务于边防安全等领域。“北斗+”和“+北斗”正成为北斗产业发展的新模式、新业态,成为打造“新基建”重要的赋能手段。
中国卫星导航定位协会会长于贤成在接受采访时表示,北斗产业界同仁要抓住当前这样一个重要的战略机遇期,努力推动北斗规模应用进入市场化、产业化、国际化发展的新阶段。“十四五”期间,要从管理、政策、应用、技术和标准等方面多管齐下,积极支持北斗优先和标配化发展,做大做强我国北斗产业,提升国际化发展水平和全球市场竞争力。
中国卫星导航定位协会发布的《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》指出,北斗正全面迈向综合时空体系发展新阶段,预计到2025年,将带动形成8000-10000亿元规模的时空信息服务市场。到2035年,将构建起智能信息产业体系,创造出中国服务品牌,直接产生和带动形成的总体产值规模将超过30000亿元。

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