从“北斗+”到“+北斗”北斗应用就在你我身边

文/ 刘淮宇

▲ 北斗全球卫星导航系统示意图

7月31日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平宣布：北斗三号全球卫星导航系统正式开通。

“高大上”的北斗导航，已经不知不觉“飞入寻常百姓家”。据北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风透露：“在中国，入网的智能手机里已经有70%以上提供北斗服务。”

“天上好用，地上用好”，这是中国北斗卫星导航系统工程首任总设计师、航天科技集团高级技术顾问孙家栋院士对北斗系统的寄语。

在国家有关方面的大力指导和支持下，北斗导航系统的服务能力不断拓展，近年来，北斗新应用已经深入融合到许多产业的转型升级发展之中。据统计，截至2019年年底，国产卫星导航定位终端产品总销量突破了4.6亿台。从全球来看，目前，全世界一半以上的国家都开始使用北斗系统。

手机里、汽车上，甚至在能源、矿产、邮政、移动通信、航空、铁路、互联网服务、动物保护等领域，北斗提供的服务都在为创造更美好的生活而默默助力。现如今，北斗应用正在从原来的“北斗+”大步面向“+北斗”转型升级。

▲ 北斗定位的5G智能无人集装箱转运卡车

▲ 北斗导航应用于配送车

交通运输

交通运输是国民经济、社会发展和人民生活的命脉，也是每个老百姓都能获得亲身感受的导航服务领域。据交通运输部新闻发言人孙文剑介绍，交通运输行业是北斗系统最大的民用用户之一，长江干线公务船、客渡船北斗应用已实现100%全覆盖，海事领域2020年内将实现北斗应用100%全覆盖。

在北京，数万辆出租车已安装应用北斗车载设备，车载系统与电话叫车、软件叫车等平台结合，用户及交通主管部门能实时掌控车辆运行情况及道路运输状况，有利于降低车辆空载率，有效改善城市交通拥堵和空气污染状况。

来自北斗网的报道显示，北京公交集团已在超过1万辆公交车上应用北斗终端设备，实时动态采集公共交通信息，为公交调度、公交线路规划提供大数据支撑。

经过多年的市场培育和支持，北斗卫星导航系统已成为助力实现交通运输信息化和现代化的重要手段，对建立畅通、高效、安全、绿色的现代交通运输体系具有十分重要的意义。

具体来看，陆地应用方面，北斗可服务于车辆自主导航、车辆跟踪监控、车辆智能信息系统、车联网应用、铁路运营监控等。

航海应用如远洋运输、内河航运、船舶停泊与入坞等，均可使用来自北斗的服务。

▲ 福建省为大中型海洋渔船安装北斗示位仪

航空应用方面，中国民航局积极推动北斗在运输飞机上的应用，相继出台《中国民航航空器追踪监控体系建设实施路线图》《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》。根据应用计划，到2023年年底前，将实现民航运输飞机全部具备基于北斗的定位与追踪能力，实现航班全球追踪自主可控、北斗定位与追踪设备研制自主可控；到2035年，将实现中国民航运输飞机使用北斗进行自主导航。

2020年6月，交通运输部印发《北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划》，对行业北斗系统应用作出中长期部署，并把北斗系统应用扩展到铁路、公路、水路、民航、邮政等综合交通运输领域。

目前，全国已有超过660万辆道路营运车辆、5.1万辆邮政快递运输车辆、1356艘部系统公务船舶、8600座水上助导航设施、109座沿海地基增强站、300架通用航空器应用了北斗系统。在首架运输航空器上也安装使用了北斗系统，实现零的突破。

在国际海事组织框架下，我国成功推动北斗系统纳入全球卫星搜救系统。持续开展北斗短报文服务系统加入全球海上遇险与安全系统（GMDSS）工作。推进中俄北斗—格洛纳斯国际道路运输应用。同时，中国持续推动北斗系统进入国际民航组织等相关国际组织和国际标准体系，促进北斗系统的国际化应用。

在7月23日举办的新闻发布会上，孙文剑表示，下一步，将不断提升北斗系统行业服务能力，加强北斗系统应用对交通强国建设、数字交通发展的支撑作用，将行业北斗系统相关基础设施建设作为国家“新基建”战略的重要落脚点。

渔船航运

身处茫茫大海之上，手机无法收到信号是常有的事。

通过海事卫星电话可以实现与岸上进行联络，但费用昂贵、并不实惠。船上安装了北斗系统终端，不仅可以为船只导航，还可以通过北斗独有的短报文服务，报告船只位置。尤其是在海上遇到突发状况时，这项功能与人员和生命财产安全息息相关。

我国是渔业大国，海洋渔业水域面积300多万平方公里，从事海洋渔业的渔船与渔民众多。随着北斗应用的深入发展，在渔业方面北斗可提供渔船出海导航、渔政监管、渔船出入港管理、海洋灾害预警、渔民短报文通信等多种应用。

特别是在没有移动通信信号的海域，使用北斗系统短报文功能，渔民能够通过北斗终端向家人报平安，有力保障了渔民生命安全、国家海洋经济安全、海洋资源保护和海上主权维护。

北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风介绍，北斗系统具有通导融合一体的特点，不仅具有被动式定位方式，还有主动定位手段，能实现“我知道我在哪，你在哪，双方可以信息交换”。例如在远海移动通信难以覆盖的海域，渔民常说“一拜妈祖，二拜北斗”，体现出远洋渔业对北斗系统的信赖。

目前，福建、广东、浙江、河北等国内主要沿海省市，均建立了基于北斗的船舶动态监管系统。我国东南沿海50海里以外的中远海船舶安装了基于北斗的海上通信设备，为渔业管理部门建立超过1300个船位监控系统，建成海、天、地一体化的船舶集中监控管理体系。截至2018年年底，已发展入网用户近7万个，日均位置数据800万条，融合了北斗短报文、互联网等多种通信技术手段，近3年累计救助渔船210余艘，挽回经济损失超过10亿元。监管渔船作业、防止非法捕捞、灾害预警通知……北斗成为渔业管理部门开展渔船监管的科技利器。

随着北斗应用国际化步伐加快，国外的渔船也用上了北斗船载终端。2019年，航天科技集团下属航天恒星公司与缅甸渔业部门合作，在3个月内为缅甸1000余艘渔船安装了北斗终端。航天恒星公司导航事业部副部长孟斌介绍，运用公司给缅方定制开发的综合管理平台，每一艘安装了北斗终端船只的位置和活动轨迹都一目了然，用户使用体验非常好。“未来，我们将为缅甸用户研究推出升级版服务，将渔船捕获海产品种类、数量、捕获海域等信息汇总对接到销售平台，实现海鲜产品才下船头、就上餐桌。”

▲ 洞庭湖船舶北斗监控管理应用

▲ 广西西江船闸运行调度中心

精确授时

时间基准直接关乎国家安全和国计民生，例如高铁、电网、股市、计算机网络通信、跨海大桥和海底隧道建设等，都需要时间同步。因此，有人说，现代社会离开统一时间基准是不可想象的。事实上，北斗的授时功能在很多行业都悄然得到了应用。

所谓“授时”，是指确定、保持某种时间尺度，并通过有线或者无线的方式将代表这种尺度的标准时间信息发送或者转发给用户的一系列过程。通俗来说，两个人观察各自手表看时间有没有偏差，然后对时间进行校准，就相当于授时。

生活中，大家几乎都是用手机看时间，而手机是利用无线网络校对成统一的网络时间。这个过程也是一种授时，网络时间就是标准的时间。

事实上，网络时间只是一种约定的时间，而准确的、“绝对”的时间基本都是由卫星搭载的地面校对过的原子钟来确定，且发射后地面也会联合多个卫星对卫星的时间定期进行校正。设备从北斗导航卫星或者GPS导航卫星的信号上获取标准的时间信息，将这些信息通过各种类型的接口传输给需要时间信息的设备，这样就可以达到单个设备的时间校准或者多个系统的时间同步，这个过程就是卫星导航系统的授时，也常称作卫星授时。

据介绍，北斗的授时精度已达到10纳秒级（1纳秒=1秒的10亿分之一），相比误差在上百毫秒的电台广播，这样一座“天上之钟”每隔300万年才会误差1秒。

中国科学院国家授时中心副主任卢晓春在接受采访时曾介绍，在生活中感觉微不足道的一秒钟，在许多行业里影响巨大。例如在通信领域，通信基站对时间同步有很高要求，一秒的误差足以使通信中断。尤其在5G时代，这一要求将更加严格。在金融领域，时刻有大量交易在进行，系统时间跳一秒，许多单子就无法成交。在电力行业，并网发电的基本要求除了电压相等、频率稳定，相位相同也是重要的一环。这需要精确的时间同步，如果稍有偏差，在零线上会产生电流，导致电能浪费。

总而言之，精确的北斗授时设备时间同步对涉及国家经济社会安全的诸多关键基础设施至关重要，金融系统、通信系统和电力系统等的有效运行都依赖于高精度的时间同步。

▲ 宁乡市煤炭坝镇北斗地质灾害监测站

▲ 北斗短报文功能用于汶川地震救援

防灾减灾

在湖南省宁乡市煤炭坝镇，一处地面发生塌陷前，附近的群众和企业及时安全搬离，基于北斗的地质灾害监测预警系统功不可没。在山东泰山景区，森林防火实现了火灾扑救全程智能化、可视化，北斗系统的定位和短报文功能提供了重要支撑……

3月30日15时51分，四川省西昌市发生森林火灾，由于风势较大，山火由起火点迅速蔓延，直接威胁马道街道办事处和西昌城区安全，其中包括1处石油液化气储配站（存量约250吨）、2处加油站、4所学校、2处文保单位以及西昌最大的百货仓库等重要设施，情况危急。截至31日16时，过火面积1000余公顷，毁坏面积80余公顷。分秒必争的时刻，基于北斗的手持机第一时间驰援森林灭火，为救援工作争取宝贵时间。

火灾发生后，西昌市立即启动应急预案，及时组织专业扑火队伍300余人、应急民兵700余人进行处置。其间，西昌市应急管理局为救援队共50名志愿者配备了北斗手持终端支援救灾现场，确保救灾工作有序、高效。

现场救灾人员表示，利用北斗手持机，可通过北斗系统高精度定位技术及短报文通信功能，助力战斗在第一线的消防干警及时掌握火情并做好个人防护、便于组织疏散当地人群、加强重点防护区域场所的救援力量部署工作。

防灾减灾领域，是北斗应用较为突出的行业应用之一。通过北斗系统的短报文与位置报告功能，实现灾害预警速报、救灾指挥调度、快速应急通信等，可极大提高灾害应急救援反应速度和决策能力。

北斗第一次在救灾中发挥作用，要追溯到2008年的四川汶川大地震。地震发生后，通信、电力、交通严重受损，灾区与外界失去一切联系。紧急时刻，北斗一号的接收机被救援人员带到震中，用每条100多字的信息报告所在位置和受灾情况，为抗震救灾提供了有力信息支持。

现如今，随着北斗三号系统星座部署全面完成，作为系统的独特与优势功能，北斗三号短报文通信服务也将迎来功能性能的全面升级。

今年年初，在抗击新冠肺炎疫情最紧张的时刻，武汉决策建设火神山、雷神山医院，满足迅速收治感染者的需要。在跟时间和病魔赛跑的过程中，必须高效率地启动各项工程建设，第一步就要求快速完成各项高精度测量工作。当此之时，北斗系统助力抗疫，为建设项目提供精确标绘，有力促进了医院早日建成并投入使用。

随着北斗系统面向全球提供服务，“北斗”日益增强的救援能力也将更多地服务全球民众，广泛造福国际社会。

▲ 专家在查看应用北斗导航的小麦匀播机的效果

智慧农业

随着农业机械化等技术的不断发展和进步，农民的生产生活条件也得到了极大改善。如今，高效率的生产方式将农民从繁重的农业体力劳动中解放出来，农业生产变得越发智能。

每年春播期间，在黑龙江北大荒农垦集团总公司九三分公司嫩江农场，基于北斗系统系统的无人驾驶技术，大型农机精准地进行起垄、播种等作业，不受时间、天气、驾驶员疲劳程度等限制，大幅提高了作业精度和作业效率。

嫩江农场使用的北斗自动导航驾驶终端系统由航天恒星所属哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司开发。除了通过北斗自动驾驶技术节约劳动力，北斗精准农业应用还可结合卫星遥感等技术，对土壤墒情、农作物长势等进行综合测评，提供春耕生产指导意见。

目前，北大荒农垦集团总公司已建立农业大数据应用体系，覆盖24.5万种植户的2100多万亩耕地，并综合运用云计算、大数据、物联网等信息化手段，在种植基地实现“种管收储运加销”7个关键环节信息化集成示范应用，助力打造农业领域航母这一目标。

北斗服务农业智能生产不仅在国内多地得到推广，而且名声在外。2019年，在突尼斯举办的第二届中阿北斗合作论坛现场，一台安装了北斗导航农机自动驾驶系统的拖拉机吸引了诸多参观者的关注。

为直观展示北斗卫星导航系统的精准度，中方工程师在拖拉机行进路线上摆放了几个障碍物。在以不同速度前行的几次测试中，拖拉机每次都精准地“擦身而过”。突方专家伸出大拇指表示赞叹。一位观摩者说，过去他只使用过手机里的导航软件，没想到中国的导航技术竟能实现农业机械的无人驾驶。

▲ 北斗导航系统升级农机

▲ “北斗+无人机”成为今年哈尼梯田新看点

2020年年初，为贯彻国家乡村振兴战略和数字乡村发展战略，农业农村部、中央网络安全和信息化委员会办公室印发《数字农业农村发展规划（2019—2025年）》，提出利用北斗系统等手段服务国家数字农业农村发展。

据悉，目前，北斗系统已广泛应用于农业生产的各道工序，如起垄播种、土地深松、作物收割、秸秆还田等；多类农机安装了基于北斗的农机装置，如秸秆还田机、深松整地机、起垄机、插秧机、收割机和拖拉机等；北京、辽宁、黑龙江、四川、湖北、江苏、浙江、山东、陕西、山西、青海、西藏与新疆等地都已将北斗应用于农业生产。

目前，基于北斗的农机作业监管平台，已实现农机远程管理与精准作业，服务农机设备超过5万台，帮助精细农业产量提高5%，农机油耗节约10%。未来，北斗农业应用还待融合互联网、云计算、大数据、人工智能等技术，推动农业现代化的脚步不断加快。

环境保护

2019年，江苏省首套智能北斗船舶生活污水接收装置在江苏省如皋市建成投入使用。该装置由北斗智能污水存储柜（船上）、岸上生活污水接收装置和在线软件监测平台组成，实现了如皋港内作业船舶生活污水集污、接收全过程在线监测。

北斗助力环境保护工作，还体现在多个方面。

该装置结合北斗卫星导航系统定位技术和物联传感技术，实现全过程闭环监测和环保大数据监控，有效避免港内作业船舶污水偷排漏排等情况。据南通网报道，经过安装调试，该装置在如皋市长源物流码头完成岸上接收设施布设，成功实现对拖轮“中港拖1003”“通港拖11”生活污水的接收。

▲ 江苏省首套智能北斗船舶生活污水接收装置

▲ 工作人员在处理生活污水

▲ 内河船舶生活（油）污水排放监测系统界面

在湖北省武汉市抗击新冠肺炎疫情期间，医疗废物也一度呈井喷式增长。据悉，疫情前武汉市医疗废物日处理能力约为50吨，而疫情期间库存量最高时达192吨，大量医疗废物若不及时安全处置，容易引起疫情次生灾害及二次污染，基于北斗的医疗废物监管平台应运而生，在疫情期间有效助力了医疗废物的实时监管。

我国一直高度重视环境保护工作。近年来，我国充分利用北斗高精度定位和短报文通信等技术，有效提升生态环境监管和治理水平，为美丽中国建设提供了有力支撑。

随着森林资源保护管理工作的不断加强，我国森林面积和森林蓄积连续30多年保持“双增长”，成为全球森林资源增长最多的国家。这些成果单独依靠人工护林显然无法实现，现代林业离不开现代化“装备”。

在华中地区最大的国有林区——湖北省神农架林区，北斗巡护终端已使用多年，成为保护这片生态沃土的“忠诚卫士”。利用该终端，巡护员可以向指挥中心发送信息、写巡山日记、查询与其他工作人员之间的距离，而指挥中心也能准确获知巡护员所在位置和行走轨迹。遇到森林火灾、病虫害、地质灾害等，巡护员可以利用终端第一时间向指挥中心提供现场图文资料。

“疯狂渣土车”曾经是威胁民众生命安全、影响生态环境保护的城市管理顽疾。现如今，城市管理部门利用车载北斗终端，实现对渣土车车速、路线、卸货地点、驾驶员操作等的全面监管，渣土车终于实现了“净车上路”。据统计，北京、云南、安徽、江苏、广西、湖北等省市均大力推广安装了北斗终端的智能环保渣土车，显著提升了管理效能。★