從“北斗+”到“+北斗”北斗應用就在你我身邊

文/ 劉淮宇

▲ 北斗全球衛星導航系統示意圖

7月31日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平宣布：北斗三號全球衛星導航系統正式開通。

“高大上”的北斗導航，已經不知不覺“飛入尋常百姓家”。據北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風透露：“在中國，入網的智能手機里已經有70%以上提供北斗服務。”

“天上好用，地上用好”，這是中國北斗衛星導航系統工程首任總設計師、航天科技集團高級技術顧問孫家棟院士對北斗系統的寄語。

在國家有關方面的大力指導和支持下，北斗導航系統的服務能力不斷拓展，近年來，北斗新應用已經深入融合到許多產業的轉型升級發展之中。據統計，截至2019年年底，國產衛星導航定位終端產品總銷量突破了4.6億臺。從全球來看，目前，全世界一半以上的國家都開始使用北斗系統。

手機里、汽車上，甚至在能源、礦產、郵政、移動通信、航空、鐵路、互聯網服務、動物保護等領域，北斗提供的服務都在為創造更美好的生活而默默助力。現如今，北斗應用正在從原來的“北斗+”大步面向“+北斗”轉型升級。

▲ 北斗定位的5G智能無人集裝箱轉運卡車

▲ 北斗導航應用于配送車

交通運輸

交通運輸是國民經濟、社會發展和人民生活的命脈，也是每個老百姓都能獲得親身感受的導航服務領域。據交通運輸部新聞發言人孫文劍介紹，交通運輸行業是北斗系統最大的民用用戶之一，長江干線公務船、客渡船北斗應用已實現100%全覆蓋，海事領域2020年內將實現北斗應用100%全覆蓋。

在北京，數萬輛出租車已安裝應用北斗車載設備，車載系統與電話叫車、軟件叫車等平臺結合，用戶及交通主管部門能實時掌控車輛運行情況及道路運輸狀況，有利于降低車輛空載率，有效改善城市交通擁堵和空氣污染狀況。

來自北斗網的報道顯示，北京公交集團已在超過1萬輛公交車上應用北斗終端設備，實時動態采集公共交通信息，為公交調度、公交線路規劃提供大數據支撐。

經過多年的市場培育和支持，北斗衛星導航系統已成為助力實現交通運輸信息化和現代化的重要手段，對建立暢通、高效、安全、綠色的現代交通運輸體系具有十分重要的意義。

具體來看，陸地應用方面，北斗可服務于車輛自主導航、車輛跟蹤監控、車輛智能信息系統、車聯網應用、鐵路運營監控等。

航海應用如遠洋運輸、內河航運、船舶停泊與入塢等，均可使用來自北斗的服務。

▲ 福建省為大中型海洋漁船安裝北斗示位儀

航空應用方面，中國民航局積極推動北斗在運輸飛機上的應用，相繼出臺《中國民航航空器追蹤監控體系建設實施路線圖》《中國民航北斗衛星導航系統應用實施路線圖》。根據應用計劃，到2023年年底前，將實現民航運輸飛機全部具備基于北斗的定位與追蹤能力，實現航班全球追蹤自主可控、北斗定位與追蹤設備研制自主可控；到2035年，將實現中國民航運輸飛機使用北斗進行自主導航。

2020年6月，交通運輸部印發《北斗衛星導航系統交通運輸行業應用專項規劃》，對行業北斗系統應用作出中長期部署，并把北斗系統應用擴展到鐵路、公路、水路、民航、郵政等綜合交通運輸領域。

目前，全國已有超過660萬輛道路營運車輛、5.1萬輛郵政快遞運輸車輛、1356艘部系統公務船舶、8600座水上助導航設施、109座沿海地基增強站、300架通用航空器應用了北斗系統。在首架運輸航空器上也安裝使用了北斗系統，實現零的突破。

在國際海事組織框架下，我國成功推動北斗系統納入全球衛星搜救系統。持續開展北斗短報文服務系統加入全球海上遇險與安全系統（GMDSS）工作。推進中俄北斗—格洛納斯國際道路運輸應用。同時，中國持續推動北斗系統進入國際民航組織等相關國際組織和國際標準體系，促進北斗系統的國際化應用。

在7月23日舉辦的新聞發布會上，孫文劍表示，下一步，將不斷提升北斗系統行業服務能力，加強北斗系統應用對交通強國建設、數字交通發展的支撐作用，將行業北斗系統相關基礎設施建設作為國家“新基建”戰略的重要落腳點。

漁船航運

身處茫茫大海之上，手機無法收到信號是常有的事。

通過海事衛星電話可以實現與岸上進行聯絡，但費用昂貴、并不實惠。船上安裝了北斗系統終端，不僅可以為船只導航，還可以通過北斗獨有的短報文服務，報告船只位置。尤其是在海上遇到突發狀況時，這項功能與人員和生命財產安全息息相關。

我國是漁業大國，海洋漁業水域面積300多萬平方公里，從事海洋漁業的漁船與漁民眾多。隨著北斗應用的深入發展，在漁業方面北斗可提供漁船出海導航、漁政監管、漁船出入港管理、海洋災害預警、漁民短報文通信等多種應用。

特別是在沒有移動通信信號的海域，使用北斗系統短報文功能，漁民能夠通過北斗終端向家人報平安，有力保障了漁民生命安全、國家海洋經濟安全、海洋資源保護和海上主權維護。

北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風介紹，北斗系統具有通導融合一體的特點，不僅具有被動式定位方式，還有主動定位手段，能實現“我知道我在哪，你在哪，雙方可以信息交換”。例如在遠海移動通信難以覆蓋的海域，漁民常說“一拜媽祖，二拜北斗”，體現出遠洋漁業對北斗系統的信賴。

目前，福建、廣東、浙江、河北等國內主要沿海省市，均建立了基于北斗的船舶動態監管系統。我國東南沿海50海里以外的中遠海船舶安裝了基于北斗的海上通信設備，為漁業管理部門建立超過1300個船位監控系統，建成海、天、地一體化的船舶集中監控管理體系。截至2018年年底，已發展入網用戶近7萬個，日均位置數據800萬條，融合了北斗短報文、互聯網等多種通信技術手段，近3年累計救助漁船210余艘，挽回經濟損失超過10億元。監管漁船作業、防止非法捕撈、災害預警通知……北斗成為漁業管理部門開展漁船監管的科技利器。

隨著北斗應用國際化步伐加快，國外的漁船也用上了北斗船載終端。2019年，航天科技集團下屬航天恒星公司與緬甸漁業部門合作，在3個月內為緬甸1000余艘漁船安裝了北斗終端。航天恒星公司導航事業部副部長孟斌介紹，運用公司給緬方定制開發的綜合管理平臺，每一艘安裝了北斗終端船只的位置和活動軌跡都一目了然，用戶使用體驗非常好。“未來，我們將為緬甸用戶研究推出升級版服務，將漁船捕獲海產品種類、數量、捕獲海域等信息匯總對接到銷售平臺，實現海鮮產品才下船頭、就上餐桌。”

▲ 洞庭湖船舶北斗監控管理應用

▲ 廣西西江船閘運行調度中心

精確授時

時間基準直接關乎國家安全和國計民生，例如高鐵、電網、股市、計算機網絡通信、跨海大橋和海底隧道建設等，都需要時間同步。因此，有人說，現代社會離開統一時間基準是不可想象的。事實上，北斗的授時功能在很多行業都悄然得到了應用。

所謂“授時”，是指確定、保持某種時間尺度，并通過有線或者無線的方式將代表這種尺度的標準時間信息發送或者轉發給用戶的一系列過程。通俗來說，兩個人觀察各自手表看時間有沒有偏差，然后對時間進行校準，就相當于授時。

生活中，大家幾乎都是用手機看時間，而手機是利用無線網絡校對成統一的網絡時間。這個過程也是一種授時，網絡時間就是標準的時間。

事實上，網絡時間只是一種約定的時間，而準確的、“絕對”的時間基本都是由衛星搭載的地面校對過的原子鐘來確定，且發射后地面也會聯合多個衛星對衛星的時間定期進行校正。設備從北斗導航衛星或者GPS導航衛星的信號上獲取標準的時間信息，將這些信息通過各種類型的接口傳輸給需要時間信息的設備，這樣就可以達到單個設備的時間校準或者多個系統的時間同步，這個過程就是衛星導航系統的授時，也常稱作衛星授時。

據介紹，北斗的授時精度已達到10納秒級（1納秒=1秒的10億分之一），相比誤差在上百毫秒的電臺廣播，這樣一座“天上之鐘”每隔300萬年才會誤差1秒。

中國科學院國家授時中心副主任盧曉春在接受采訪時曾介紹，在生活中感覺微不足道的一秒鐘，在許多行業里影響巨大。例如在通信領域，通信基站對時間同步有很高要求，一秒的誤差足以使通信中斷。尤其在5G時代，這一要求將更加嚴格。在金融領域，時刻有大量交易在進行，系統時間跳一秒，許多單子就無法成交。在電力行業，并網發電的基本要求除了電壓相等、頻率穩定，相位相同也是重要的一環。這需要精確的時間同步，如果稍有偏差，在零線上會產生電流，導致電能浪費。

總而言之，精確的北斗授時設備時間同步對涉及國家經濟社會安全的諸多關鍵基礎設施至關重要，金融系統、通信系統和電力系統等的有效運行都依賴于高精度的時間同步。

▲ 寧鄉市煤炭壩鎮北斗地質災害監測站

▲ 北斗短報文功能用于汶川地震救援

防災減災

在湖南省寧鄉市煤炭壩鎮，一處地面發生塌陷前，附近的群眾和企業及時安全搬離，基于北斗的地質災害監測預警系統功不可沒。在山東泰山景區，森林防火實現了火災撲救全程智能化、可視化，北斗系統的定位和短報文功能提供了重要支撐……

3月30日15時51分，四川省西昌市發生森林火災，由于風勢較大，山火由起火點迅速蔓延，直接威脅馬道街道辦事處和西昌城區安全，其中包括1處石油液化氣儲配站（存量約250噸）、2處加油站、4所學校、2處文保單位以及西昌最大的百貨倉庫等重要設施，情況危急。截至31日16時，過火面積1000余公頃，毀壞面積80余公頃。分秒必爭的時刻，基于北斗的手持機第一時間馳援森林滅火，為救援工作爭取寶貴時間。

火災發生后，西昌市立即啟動應急預案，及時組織專業撲火隊伍300余人、應急民兵700余人進行處置。其間，西昌市應急管理局為救援隊共50名志愿者配備了北斗手持終端支援救災現場，確保救災工作有序、高效。

現場救災人員表示，利用北斗手持機，可通過北斗系統高精度定位技術及短報文通信功能，助力戰斗在第一線的消防干警及時掌握火情并做好個人防護、便于組織疏散當地人群、加強重點防護區域場所的救援力量部署工作。

防災減災領域，是北斗應用較為突出的行業應用之一。通過北斗系統的短報文與位置報告功能，實現災害預警速報、救災指揮調度、快速應急通信等，可極大提高災害應急救援反應速度和決策能力。

北斗第一次在救災中發揮作用，要追溯到2008年的四川汶川大地震。地震發生后，通信、電力、交通嚴重受損，災區與外界失去一切聯系。緊急時刻，北斗一號的接收機被救援人員帶到震中，用每條100多字的信息報告所在位置和受災情況，為抗震救災提供了有力信息支持。

現如今，隨著北斗三號系統星座部署全面完成，作為系統的獨特與優勢功能，北斗三號短報文通信服務也將迎來功能性能的全面升級。

今年年初，在抗擊新冠肺炎疫情最緊張的時刻，武漢決策建設火神山、雷神山醫院，滿足迅速收治感染者的需要。在跟時間和病魔賽跑的過程中，必須高效率地啟動各項工程建設，第一步就要求快速完成各項高精度測量工作。當此之時，北斗系統助力抗疫，為建設項目提供精確標繪，有力促進了醫院早日建成并投入使用。

隨著北斗系統面向全球提供服務，“北斗”日益增強的救援能力也將更多地服務全球民眾，廣泛造福國際社會。

▲ 專家在查看應用北斗導航的小麥勻播機的效果

智慧農業

隨著農業機械化等技術的不斷發展和進步，農民的生產生活條件也得到了極大改善。如今，高效率的生產方式將農民從繁重的農業體力勞動中解放出來，農業生產變得越發智能。

每年春播期間，在黑龍江北大荒農墾集團總公司九三分公司嫩江農場，基于北斗系統系統的無人駕駛技術，大型農機精準地進行起壟、播種等作業，不受時間、天氣、駕駛員疲勞程度等限制，大幅提高了作業精度和作業效率。

嫩江農場使用的北斗自動導航駕駛終端系統由航天恒星所屬哈爾濱航天恒星數據系統科技有限公司開發。除了通過北斗自動駕駛技術節約勞動力，北斗精準農業應用還可結合衛星遙感等技術，對土壤墑情、農作物長勢等進行綜合測評，提供春耕生產指導意見。

目前，北大荒農墾集團總公司已建立農業大數據應用體系，覆蓋24.5萬種植戶的2100多萬畝耕地，并綜合運用云計算、大數據、物聯網等信息化手段，在種植基地實現“種管收儲運加銷”7個關鍵環節信息化集成示范應用，助力打造農業領域航母這一目標。

北斗服務農業智能生產不僅在國內多地得到推廣，而且名聲在外。2019年，在突尼斯舉辦的第二屆中阿北斗合作論壇現場，一臺安裝了北斗導航農機自動駕駛系統的拖拉機吸引了諸多參觀者的關注。

為直觀展示北斗衛星導航系統的精準度，中方工程師在拖拉機行進路線上擺放了幾個障礙物。在以不同速度前行的幾次測試中，拖拉機每次都精準地“擦身而過”。突方專家伸出大拇指表示贊嘆。一位觀摩者說，過去他只使用過手機里的導航軟件，沒想到中國的導航技術竟能實現農業機械的無人駕駛。

▲ 北斗導航系統升級農機

▲ “北斗+無人機”成為今年哈尼梯田新看點

2020年年初，為貫徹國家鄉村振興戰略和數字鄉村發展戰略，農業農村部、中央網絡安全和信息化委員會辦公室印發《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》，提出利用北斗系統等手段服務國家數字農業農村發展。

據悉，目前，北斗系統已廣泛應用于農業生產的各道工序，如起壟播種、土地深松、作物收割、秸稈還田等；多類農機安裝了基于北斗的農機裝置，如秸稈還田機、深松整地機、起壟機、插秧機、收割機和拖拉機等；北京、遼寧、黑龍江、四川、湖北、江蘇、浙江、山東、陜西、山西、青海、西藏與新疆等地都已將北斗應用于農業生產。

目前，基于北斗的農機作業監管平臺，已實現農機遠程管理與精準作業，服務農機設備超過5萬臺，幫助精細農業產量提高5%，農機油耗節約10%。未來，北斗農業應用還待融合互聯網、云計算、大數據、人工智能等技術，推動農業現代化的腳步不斷加快。

環境保護

2019年，江蘇省首套智能北斗船舶生活污水接收裝置在江蘇省如皋市建成投入使用。該裝置由北斗智能污水存儲柜（船上）、岸上生活污水接收裝置和在線軟件監測平臺組成，實現了如皋港內作業船舶生活污水集污、接收全過程在線監測。

北斗助力環境保護工作，還體現在多個方面。

該裝置結合北斗衛星導航系統定位技術和物聯傳感技術，實現全過程閉環監測和環保大數據監控，有效避免港內作業船舶污水偷排漏排等情況。據南通網報道，經過安裝調試，該裝置在如皋市長源物流碼頭完成岸上接收設施布設，成功實現對拖輪“中港拖1003”“通港拖11”生活污水的接收。

▲ 江蘇省首套智能北斗船舶生活污水接收裝置

▲ 工作人員在處理生活污水

▲ 內河船舶生活（油）污水排放監測系統界面

在湖北省武漢市抗擊新冠肺炎疫情期間，醫療廢物也一度呈井噴式增長。據悉，疫情前武漢市醫療廢物日處理能力約為50噸，而疫情期間庫存量最高時達192噸，大量醫療廢物若不及時安全處置，容易引起疫情次生災害及二次污染，基于北斗的醫療廢物監管平臺應運而生，在疫情期間有效助力了醫療廢物的實時監管。

我國一直高度重視環境保護工作。近年來，我國充分利用北斗高精度定位和短報文通信等技術，有效提升生態環境監管和治理水平，為美麗中國建設提供了有力支撐。

隨著森林資源保護管理工作的不斷加強，我國森林面積和森林蓄積連續30多年保持“雙增長”，成為全球森林資源增長最多的國家。這些成果單獨依靠人工護林顯然無法實現，現代林業離不開現代化“裝備”。

在華中地區最大的國有林區——湖北省神農架林區，北斗巡護終端已使用多年，成為保護這片生態沃土的“忠誠衛士”。利用該終端，巡護員可以向指揮中心發送信息、寫巡山日記、查詢與其他工作人員之間的距離，而指揮中心也能準確獲知巡護員所在位置和行走軌跡。遇到森林火災、病蟲害、地質災害等，巡護員可以利用終端第一時間向指揮中心提供現場圖文資料。

“瘋狂渣土車”曾經是威脅民眾生命安全、影響生態環境保護的城市管理頑疾。現如今，城市管理部門利用車載北斗終端，實現對渣土車車速、路線、卸貨地點、駕駛員操作等的全面監管，渣土車終于實現了“凈車上路”。據統計，北京、云南、安徽、江蘇、廣西、湖北等省市均大力推廣安裝了北斗終端的智能環保渣土車，顯著提升了管理效能。★