通信：5G+北斗系统发展与应用白皮书

系统发展与应用白皮书 在全球信息化时代，卫星导航系统已经成为了国家非常重要的信息基础设施，对国家安全、经济发展和社会生活产生了深远影响。作为全球四大卫星导航系统之一，中国的北斗系统（BeiDouNavigationSateliteSystem，BDS）不仅满足了国家战略需求，也正在逐步改变全球定位系统的格局。 中国移动China Mobile 发展自主可控的北斗系统对于确保国家安全推动科技创新、促进产业发展、增强国际竞争力以及提升国家形象具有重大战珞意义： 提升国家安全：拥有独立自主的卫星导航系统可以确保在关键时期，如军事冲突或紧急情况，中国能够依赖自己的系统进行精确的定位和导航，保障国家安全， 险. 推动科技创新：北斗系统的建设推动了中国在卫星导航、通信、精密制造等领域的科技创新，促进了相关技术的发展和进步。 促进产业发展：北斗系统的建设和应用带动了相关产业链的发展，包括芯片制造、终端设备、软件开发、位置服务等，为经济增长提供了新的动力。 提高国际竞争力：北斗系统作为全球四大卫星导航系统之一，提升了中国在全球卫星导航领域的竞争力和影响力。 支持国际合作：北斗系统的国际化发展有助于中国与其他国家在科技、经济和安全等领域的合作，促进了国际交流和合作。 提供公共服务：北斗系统为国内外用户提供了定位、导航、授时以及短报文通信等服务，提高了公共服务的质量和效率。 增强应急响应能力：在自然灾害等紧急情况下，北斗系统可以提供快速、准确的定位和通信服务，增强应急响应和救援能力。 推动智能化发展：随着5G、物联网、人工智能等新技术的发展，北斗系统在智能交通、智慧城市、精准衣业等领域的应用推动了社会的智能化发展。 提升国家形象：北斗系统的成功建设和运行晨示了中国在高科技领或的成就，提升了国家形象和国际地位。 本文将深入探讨北斗系统的发展与应用，赋能北斗规模化应用走深走实。 CONTENTS目录 中国移动北斗系统产业推进计划 北斗系统能力 1．全链路北斗云端一体化应用平台2.专网场景的运营监控服务3.北斗模组终端产品 1.卫星导航技术体系2.北斗系统发展历程3．技术架构与关键技术 未来发展与政策建议 北斗系统性能 1.未来的发展方向2.行业标准及政第建议 1.北斗系统性能概述2.北斗系统高可靠性分析3.北斗系统高信任性分析 附录 北斗系统产业现状 1.专业名词说明2.联合编写单位及作者MOBILE 1.北斗系统产业情况2.北斗系统产业典型案例 CHINAMOBILE 01卫星导航技术体系 目前四大全球卫星导航系统分别为美国的GPS、钱罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗卫星导航系统（BDS），全球卫星定位导航格局正在步入以这四大系统为主、涵盖其他卫星导航系统的多系统并存的时代。 四大GNSS按收机的总体构造及原理大同小异，融合多系统定位可以提供更好的爱盖范国然而，发展北斗系统有其独特优势和战略意义。 02北斗系统发展历程 北斗卫星导航系统自论证初期至今已有约30年，其发展历程可以概括为“三步走”的策略 北斗一号系统（1994年启动建设）：这是北斗系统的起步阶段，实现了从无到有的跨越。 北斗二号系统（2004年启动建设）：在北斗一号的基础上，增加了无源定位体制，为亚太地区提供服务。 北斗三号系统（2009年启动建设）：实现了全球组网，为全球用户提供服务，并继承了有源定位和无源定位两种技术体制。 03技术架构与关键技术 北斗卫星定位系统作为全球四大导航系统之一，由三种轨道（GEO、IGSO、MEO）组成，其他三大系统均由MEO轨道卫星组成。北斗系统通过地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星，形成了“三轨（GEO、IGSO、MEO）混合”的星座布局，提高了覆盖范围和眼务性能。 北斗系统技术架构 北斗卫星导航系统所涉及的基础设施主要由空间段、地面段和用户段三大部分组成。 其中，空间段设施涵盖了卫星设计、研制以及发射等相关环节：地面段的主要功能为追踪及控制北斗导航卫星，其中包括主控站、注入站、监测站以及地基增强系统建设等基础设施：用户段包括卫星导航的相关产业链环节和具体应用等。 用户段在北斗导航产业中占据主导地位，可以进一步分为上游、中游和下游。上游包括芯片、板卡、模块和天线等组件。中游是产业发展的重点，主要覆盖车载终端、系统集成、国防安全终端、GNSS接收机、GIS数据采集器、移动终端等领域。下游是运营服务领域，主要面向特殊市场、行业市场和消费市场等，涉及数据采集、监测、监控、指挥调度等各个方面。 图表4北斗系统的技术架构 北斗系统关键技术 星载原子钟：作为导航卫星的“心脏”，星载原子钟对系统定位和授时精度具有决定性作用。北斗系统自主研发了高性能的星载原子钟，达到国际先进水平。 星间链路：北斗系统创新性地提出并应用了星间链路技术，通过卫星之间的通信和测距，实现了全球定位能力的增强，并减小了对地面站的依赖。 短报文通信：北斗系统具备独特的短报文道信功能，用户不仅可以知道自己的位置，还能发送信息告知他人自己的位置和状态。 自主定轨：北斗系统实现了卫星自主监测和键康管理，提高了系统的可靠性和稳定性。 地基增强系统：通过地面基准站网提供高精度定位服务，增强了北斗系统的定位精度。 导航芯片：自主研发的北斗导航芯片对于确保应用安全和产业发展至关重要。北斗系统已成功研发并应用了具有国际先进水平的导航芯片。 CHINAMOBILE 01北斗系统性能概述 北斗系统是由中国自主研发的全球卫星导航系统，由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成，旨在提供全球覆盖的定位、导航和授时服务。北斗系统采用B1、B2、B3三种频段，其中B3频段在抗干扰能力和穿透力上有优势，特别适用于海洋和山区等复杂环境。 北斗系统高可靠性分析 02 信号稳定性 信号稳定性是衡量定位系统性能的关键指标，尤其在复杂环境中北斗系统在设计时考虑到了各种环境条件，包括城市高楼林立的地区和偏远地区。在城市环境中，建筑物反射和遮挡，北斗系统通过使用不同的频率和编码方式，一定程度上减少了多径效应的影响。特别是B3频段，其较低的率在穿透力和抗干扰性上表现优秀，使得北斗系统在城市环境中的信号稳定性相对较高、 服务持续性 眼务持续性涉及到系统在面临地理政治影响或自然灾害时的运行能力。以下是北斗系统在服务持续性方面的分析： 系统穴余与恢复力 北斗系统依赖自身的几余资源和快速修复能力，采用三类轨道卫星混合星座，增加了卫星可见数，提高了定位精度和可用性。此外，备用卫星和地面站的存在，可以在主卫星或地面站出现故障时迅速接管，确保眼务不中断。 北斗系统高信住性分析 03 数据安全 随若全球定位技术的快速发展，北斗系统作为中国自主研发的卫星导航系统，已经成为国家战略资源的重要组成部分。北斗系统的定位数据来源于中国自主研发的卫星网络，够确保数据的准确性和真实性，为关键基础设施、交通运输、公共安全等领域提供了一个稳定可靠的定位服务，保障了国家在关键时刻的自主决策能力。 严格规范性 北斗系统受到中国国家级的产格监管，确保其符合国家安全和用户利益的要求。中国政府制定了一系列法规和政策，如卫星导航条例等，对北斗系统的建设和运营进行了规范，保障了系统的安全稳定运行。同时，中国还积极参与国际卫星导航合作，遵循国际规则和标准，增强了国际社会对北斗系统的信任 CHINAMOBILE 01 行业应用现状 中国卫星导航定位协会《2023中国卫星导航与位置眼务产业发展白皮书》显示，北斗系统更多的行业应用需求从对定位导航授时技术及综合位服务的需要，逐渐转变为对时空信息采集与服务的需要。 （1）北斗创新推动新质生产力发展 当前，国内北斗应用市场正不断扩大，“北斗+”、“+北斗”在各领域的应用进一步深化应用场景进一步扩展，应用规模及质量进一步提升：同时，国家和行业各项政策与规划的持续推进也有力挂动了北斗在各行业各领域的深化应用，市场活跃度不断增强，产业整体经济效益呈现稳步回升态势。 北斗广泛应用于农业生产的客个环节，形成了从感知倒决策，到智能行数字化、无人化农业性生产作业新模式：有效整合电力管理的“位置+时间+数据”数据，打造电网营销工作新模式。城管人员应用具有北斗功能的手持终端实时向城市管理平台传递信息，打造城市管理新方式；运用北斗高精度，智慧码头实现港区全自动化吊装、堆场作业新模式；我国第三代探空系统利用北斗高精度服务将现有高空风测量精度提升了一个数量级，为数值预报和天气分析提供了更为精准的数据；运用支持北头的通用航空机载设备，实现了城际无人机物流，未端无人机配送等 （2）北斗创新深度融入数字经济 2023年我国卫星导航与位服务产业总体产值达到5362亿元人民币，较2022年增长7.09%。其中，包括与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设各、基础设施等在内的产业核心产值同比增长5.5%，达到1611亿元人民币，在总体产值中占比为30.04%。 挑战与应对 北斗系统虽然已经全球开放了，但它主要还是针对商业领域和社会公共领域，比如运输业、汽车导航、气象监测、国际搜救等。而在消费级市场，比如手机、手表、平板等，北斗系统还没有完全普及，很多设备还是默认支持GPS等其他系统。目前，北斗系统虽然已经赶上了美国GPS，但是起步太晚，在市场上没有先发优势，且GPS等其他系统也有一定的品牌效应和口碑积累。 发展自主可控的北斗系统是大势所趋，面临的挑战主要包括以下几个方面： >国际竞争压力 如所述，全球卫星导航市场竞争激烈，GPS、GLONASS、GALILEO等系统已经具有广泛的用户基础和市场认可度。北斗系统需要在这样的环境中提升白身的竞争力。 >技术突破与创新 北斗工程是中国迄今为止最复杂的亢天工程，建设时间长，工程规模大。推进研发北斗导航与惯性导航、移动逆信、视觉导航等多种手段融合的基础产品，增强应用弹性，提升应用体验。需在技术层面不断实现突破和创新，以保持其竞争力。 >市场化与产业化 国内GNSS市场增速迅猛，为北斗产业的发展提供了良好的大环境，但同时也需要应对产业化和市场化的跳挑战。需持续降低产品和服务成本，提升应用效能，进一步鼓励民营企业参与北斗应用技术研发、产品研制、系统建设。 >用户接受度和习惯 北斗系统需要依靠其自主可靠的特点，增加用户接受度，吸引用户转变习惯。 >政策法规与标准制定 需要研究制定卫星导航相关法律法规，规范和促进卫星导航活动，并完善地基增强系统等各类设施和运营平台在建设、运行、监督、管理等方面的法律法规，为北斗应用及产业化发展提供法律依据。 >系统的维护和服务扩展 需要国家持续的经费投入，人才培养和产业推广。不断扩展服务能力，包括提高定位精度、增加服务内容等，以满足不同用户的需求。 面对这些挑战，随者我国对北斗系统的持续投入和全球市场的不断拓展，不断提升技术实力和服务水平，北斗系统的应用前录将更加广阔。将继续为全球用户提供更加优质、高效的导航服务。 北斗系统产业典型案例 02 行业应用概述 北斗系统在实际应用中表现出色，已经在多个行业领域得到广泛应用，并取得了显著的经济和社会效益。图表7北斗系统应用实例 这些案例表明，北斗系统不仅在国内市场有着广泛的应用，而且已经走出国门，服务于全球用户，为各行各业提供精准的定位、导航和授时服务，推动经济社会发展和科技进步。 中国移动5G+北科斗时空信息服务建设 随中国移动在国家政策幸引与市场需求推动下，结合5G网络优势，深度布局时空信息，建设北斗高精度定位核心能力，打造通导融合、天地一体的时空信息基础设施。 5G+北斗时空信息基础设施建设已初见成效。中国移动业界首创与5G100%站址、共播发系统建设时间缩短88%，系统成本降低50%。OnePoin培高精度定位系列产品基于端云协同电离层智能算法优化，在全国范