[科普中国]-【军民融合话北斗】构建天地一体化定位导航授时信息网

出品：科普中国军事科技前沿

作者：蔚保国，系中国电子学会研究员

时空信息是人类赖以生存的基本信息，席卷全球的大数据时代浪潮需要时空信息的全面支撑。两者结合产生的时空大数据，决定了全球用户享受泛在位置服务的质量。

构建天地一体化PNT（定位导航授时）信息网络，意在从地下到深空形成综合PNT信息网络体系，使PNT服务泛在化、协同化、智能化，即PNT信息与大数据业务广泛融合，催生人工智能技术对时空大数据的深度挖掘，提供泛在智能导航与位置服务。

（图片来源：中国卫星导航系统管理办公室）

构建天地一体化PNT信息网络，应以提供“全球覆盖、多源融合、多网协同、智能认知”的大数据时空服务为目标，重点解决“泛在覆盖、性能提升、智能服务”三大问题，牵引国家综合PNT体系发展以及助力“大数据+”信息产业技术跨越演进。

研究和构建天地一体化无线基站网络是技术发展方向之一，以全球卫星导航系统为骨干，开展地下/地面/空中/低轨星导航源无线基站定位技术研究，形成与全球导航卫星系统空间信号兼容以及时空统一的天地一体化导航增强网络，实现泛在的室内外无缝导航。

研究和构建多源混合智能定位系统网络是技术发展方向之二，以异构多导航源混合网络为主体，加强与物联网和5G网络的融合协同，在传统多源组合端定位基础上，开展智能混合云定位技术研究，通过时空大数据智能化处理提升连续可信定位能力。

研究和构建“大数据+综合PNT”网络化位置服务平台是技术发展方向之三，以泛在实时精准定位数据为基础，以全息位置地图为支撑，以各类市场应用数据为目标，开展网络化位置服务操作系统和开放标准协议技术研究，实现智能化信息推送服务。

天地一体化PNT信息网络呈现出“泛在、精准、统一、融合、智能”的特点。天地一体化PNT信息网络建设将引领我国PNT技术快速发展，分布式多层次天地一体的时空基准网络得以形成，将大幅提升时空基准的稳定性和安全性；“接入网络即定位”的网络协同PNT技术将使相对定位和群体定位能力显著提升；微PNT分布式最优节点技术，将使PNT服务广泛嵌入万物互联；多网融合推动的通导遥一体化以及时空频统一驱动的网络协同增效和能力进化技术迅猛发展，将推动我国的人工智能导航与大数据位置服务科技达到国际领跑水平。

可以预见，天地一体化PNT信息网络的建设，将是我国实现“大数据+智能位置服务”的必由之路，“无时不有、无处不在”的PNT信息服务，也必将推动我国社会大众和国民经济迈入“无人化智能精准”的新阶段。

附：北斗卫星导航系统介绍

（一）概述

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。

卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗系统更好地服务全球、造福人类。

（二）发展历程

20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。

（三）发展目标

建设世界一流的卫星导航系统，满足国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。

（四）建设原则

中国坚持“自主、开放、兼容、渐进”的原则建设和发展北斗系统。

——自主。坚持自主建设、发展和运行北斗系统，具备向全球用户独立提供卫星导航服务的能力。

——开放。免费提供公开的卫星导航服务，鼓励开展全方位、多层次、高水平的国际合作与交流。

——兼容。提倡与其他卫星导航系统开展兼容与互操作，鼓励国际合作与交流，致力于为用户提供更好的服务。

——渐进。分步骤推进北斗系统建设发展，持续提升北斗系统服务性能，不断推动卫星导航产业全面、协调和可持续发展。

（五）发展计划

目前，我国正在实施北斗三号系统建设。根据系统建设总体规划，计划2018年，面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务；2020年前后，完成35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。

（六）基本组成

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。

——空间段。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。

——地面段。北斗系统地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站。

——用户段。北斗系统用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等。

（七）发展特色

北斗系统的建设实践，实现了在区域快速形成服务能力、逐步扩展为全球服务的发展路径，丰富了世界卫星导航事业的发展模式。

北斗系统具有以下特点：一是北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。二是北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。三是北斗系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

（八）服务

目前，正在运行的北斗二号系统发播B1I和B2I公开服务信号，免费向亚太地区提供公开服务。服务区为南北纬55度、东经55度到180度区域，定位精度优于10米，测速精度优于0.2 米/秒，授时精度优于50纳秒。

卫星导航系统是人类发展的共同财富，是提供全天候精确时空信息的空间基础设施，推动了知识技术密集、成长潜力大、综合效益好的新兴产业集群发展，成为国家安全和经济社会发展的重要支撑，日益改变着人类生产生活方式。

中国将坚定不移地实施北斗系统建设，不断提升系统性能，履行服务承诺。坚持开放合作，加强推广普及，着力促进卫星导航在全球的广泛应用，让卫星导航更好地惠及民生福祉、服务人类发展进步。*（信息来源：中国卫星导航系统管理办公室）