北斗系统在交通运输领域的应用与展望

文|刘玉梅 刘丽娇

中国交通通信信息中心

北斗卫星导航系统是我国重要的空间基础设施，对国家安全和经济社会发展至关重要。北斗系统建设实施“三步走”战略，先后为北斗一号、北斗二号和北斗三号三个阶段，分别实现覆盖我国周边、亚太地区和全球服务。2020年6月，我国按计划发射最后一颗地球静止轨道卫星，完成了北斗三号全球星座部署。北斗系统已广泛应用于交通运输领域，随着全球组网的全面建成，北斗系统将以全新姿态和崭新面貌为交通运输行业提供更加优质的星基增强、短报文通信、精密单点定位等特色服务。

一、交通运输行业应用现状

交通运输行业是北斗系统最大的民用行业之一，其自身点多、线长、面广的特点对位置服务提出了更高需求。近年来，北斗系统已广泛应用于交通运输各领域，包括道路运输监管、水上航运监管与搜救、列车定位与指挥调度、航班定位与追踪、邮政监管与调度等，为交通运输各种业务提供安全保障和精准定位等服务。

1.公路领域

2011年，北斗重大专项第一个民用应用示范工程“重点运输过程监控管理服务示范系统工程”启动建设，项目已在全国超650万辆重点运营车辆上安装北斗兼容终端，形成全球最大的营运车辆动态监管系统，构建了集测试、审查、数据接入、管理、考核等于一体的营运车辆动态监控管理体系，显著提升了道路运输监管能力，降低了道路运输事故发生率，提高了道路运输安全水平。此外，全国36个中心城市8万辆公交车安装了北斗导航终端，实现了车辆导航、数据采集自动语音报站和实时监控等功能，有效提高了公交车辆的准点率、工时利用率、运行速度和单车产出收入等运营指标，进而提升了公交企业的运营管理水平和乘客服务水平。

2.水路领域

在水路领域，北斗系统在水上搜救、航运等业务领域走深走实，并获得广泛认可。在海上搜救方面，2014年，第二个北斗示范工程“基于北斗的中国海上搜救信息系统示范工程”启动建设，项目已在参与搜救的海事、救助船舶上安装了北斗短报文智能船载终端，面向涉海用户推广了40万台/套海上遇险报警手机和3000套具有RDSS通信功能的手机终端或配件，初步构建了基于北斗的海上遇险报警体系，提高了海上遇险对象搜寻效率，减少了海上遇险伤亡人数，保障了海上作业的人身和财产安全，海上搜救平台如图1所示。示范应用系统已在所有参与海上搜救的相关单位进行部署，并逐步纳入各单位的业务体系。在航运安全方面，借助北斗终端和相关产品，实现了对航道海域的高精度、全天候、自动化监测和安全分析。北斗系统在航运管理中的成功应用，为航运企业和管理部门提供了信息查询、状态监控、航标遥控、航线跟踪等功能，有效提高了我国航运安全管理水平，达到了航运安全管理网络化、自动化、数字化的要求。

图1 基于北斗的中国海上搜救信息系统示范工程平台

3.铁路领域

移动列车与调度室之间借助卫星通信进行双向信息传递，同时北斗为列车运行提供了精准定位的导航功能，极大地提高了行车安全和运输效率。目前，“北斗高精度定位技术”信号应用产品和系统开发已在铁路领域相关试点通过测试，并实现了铁塔健康安全的远程监测[1]。我国京沈高铁试验运行采用了基于北斗卫星列控定位技术，在试验阶段经分析，北斗系统已完全覆盖京沈试验段，可稳定接收到8颗北斗卫星信号，单北斗定位精度优于10 m。京张高铁作为我国首条智能化高铁，首次采用北斗卫星导航系统，实现了有人值守的无人驾驶，时速高达350km。

4.民航领域

2019年12月底，民航局正式发布《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》，提出“中国民航大力推进北斗系统应用，积极构建以北斗为核心的GNSS技术应用体系，积极推动以星基定位、导航与授时技术为核心的新一代空中航行系统建设与运行”[2]。目前，“北斗卫星导航系统在运输飞机应用示范项目”取得实质性进展，首次在运输飞机波音737-800安装北斗设备。以北斗为主要定位信息源（兼容GPS），利用北斗短报文通信链路实现运输飞机与地面的自动信息下传，实现了对运输飞机在飞行过程中的全程定位与追踪。此外，北斗系统还助力机场监控和管理，通过北斗差分+惯导定位，为机坪车辆和飞机提供亚米级定位精度和高精度地图服务，实现对飞行区和终端区内航空器和车辆的精确监控，提高场面运行安全和效率[3]。

5.邮政领域

近年来，中国邮政将北斗系统应用与邮政服务转型升级相结合，自主建设了中国邮政车辆运行管控平台，在运输车辆上安装使用北斗车载终端，接入了2.3万辆自有干线车辆和社会运邮车辆数据，通过实时采集车辆运行位置、速度、线路、装载情况、路况信息、驾驶行为等运输数据，并进行大数据分析，实现了线路、驾驶员、车辆、邮件协同管理，有力提高了全网车辆指挥调度的精度和准度[4]。邮政长途干线车辆日均行驶里程提高了40%，邮政包裹全国县及县以上城区全程传递时长缩短至57个小时，达到行业时限平均水平。

二、存在问题与形势

1.存在的问题

一是北斗基础设施建设能力有待加强。虽然在交通运输行业开展了北斗基础设施相关系统建设，但是现有基础设施的服务能力和覆盖范围，尚无法满足交通运输行业对北斗高精度、高可靠和保安全的实际需求。

二是北斗应用的深度和广度有待加深。在行业部分领域，北斗系统应用的绝对数量虽然形成了一定规模，但与总数相比，应用率仍然不高，与业务系统结合的不够紧密，行业服务能力有待进一步提升。

三是单北斗应用规模小且缺乏验证。当前在市场力量和国家政策主导下，行业用户尚未完全摆脱对GPS的依赖，主要使用北斗/GPS双模兼容定位终端。由于北斗系统目前在基础设施能力、服务产品开发等方面尚有不足，单北斗的用户接受度和市场认知度较低，应用效果不够明显。

四是北斗国际地位有待进一步提升。虽然我国在国际海事、搜救、民航和道路等领域开展了一系列北斗国际化工作，但由于北斗系统能力和国际业务等多方因素影响，北斗加入相关国际组织和开展国际合作等工作仍面临很多困难，国际地位有待进一步提升。

2.面临的形势

一是服务国家交通战略，需要把握交通机遇。交通运输行业现处于基础设施发展、应用领域扩展、服务水平提高的黄金时期。《交通强国建设纲要》明确提出“大力发展智慧交通，推进北斗卫星导航系统应用”。《数字交通发展规划纲要》提出“到2025年，交通运输成为北斗导航的民用主行业，第五代移动通信（5G）等公网和新一代卫星通信系统初步实现行业应用”。在国家战略的新形势下，北斗在交通运输领域的应用发展面临前所未有的战略机遇期，相关部门要把握机遇，顺应交通发展形势，切实做好新一代北斗系统的应用推广，助力数字交通发展和交通强国建设。

二是顺应北斗全球组网，需要开展交通先行。“十三五”收官之年，北斗三号全球系统全面建成，全球覆盖和服务能力进一步完善，成为我国首个面向全球提供公共服务的空间基础设施。作为北斗导航的民用主行业，交通运输承担着北斗三号系统试用先行的重担，做好北斗三号的应用验证是推广北斗应用的形势所需。在北斗全球组网新背景下，为提高北斗系统的服务能力，相关部门要抓住交通运输关键环节，完善北斗基础设施、拓展北斗应用领域、增强北斗服务能力，开展创新性应用，推进北斗全球化，使交通运输领域真正成为北斗系统民用行业的“主用户”和“先行者”。

三、北斗系统在交通运输领域的需求展望

北斗系统在交通运输领域的需求可以从完善基础设施建设、拓展北斗应用深度与广度、开展单北斗验证与应用、深入开展北斗国际合作等方面展开（图2）。

图2 北斗系统在交通运输领域的需求

1.完善北斗基础设施建设

建设覆盖全国的北斗精准时空公共服务网络和北斗高精度多源时空数据专题地图生产服务平台，面向交通行业用户提供卫星导航增强信息分发和专属高精度位置等服务。通过建设北斗地基增强系统等方式，形成覆盖行业重点领域的高精度服务网，再逐步形成全面覆盖、无缝衔接、稳定运行的行业北斗高精度服务体系，率先推动交通运输行业北斗系统服务能力全面超过GPS。

2.拓展北斗应用深度与广度

针对交通运输行业业务需求，继续发挥示范引领作用，在海上搜救、道路运输等领域持续扩大北斗应用规模。同时，应加速北斗与新业态的融合发展，开展北斗导航在自由流收费、自动驾驶、车路协同、海上搜救、港口自动化作业、集疏运调度和出行及服务等领域的创新性应用。坚持创新性应用试点先行的策略，开展区域性创新试点，实现北斗系统助力公路里程费改革、保障自动驾驶和车路协同驾驶安全、提供海上搜救应急通信服务、提升港口自动化作业水平、实现货运调度“一站式”追踪和为旅客提供“门到门”的定制出行服务，初步满足北斗在新时代背景下的智慧交通使用需求。

3.开展单北斗验证与应用

以交通运输行业用户体验为核心，在全国范围内选择覆盖交通运输领域应用场景，在相关设备上安装单北斗终端，开展单北斗系统在交通运输行业动态监管、预警报警、信息服务领域的示范应用，实际验证单北斗系统行业服务能力，推动实现公务执法、应急救援及航海保障等领域定位导航通信自主可控，形成单北斗系统综合应用方案，为后续单北斗系统应用推广提供基础支撑。

4.深入开展北斗国际合作

在国际海事组织（IMO）、国际搜救卫星组织（COSPAS-SARSAT）、国际民航组织（ICAO）和国际道路运输联盟（IRU）等国际组织框架下，深入参与国际政府间合作、国际标准制定和北斗国际化应用等工作。在“一带一路”倡议引领下，稳步推动北斗走出去，加深与国内外的中国企业的合作，让北斗系统融入他们的实际业务与工程建设中，使北斗逐步融入海外人民的生活，实现北斗海外规模化和产业化应用。

四、结语

在国家新的战略和北斗系统全球组网背景下，北斗系统在交通运输领域的行业应用面临前所未有的机遇和挑战。本文总结了北斗系统在交通运输各领域应用情况，分析了北斗系统在交通运输领域应用存在的问题，指出在基础设施建设、应用深度和广度拓展、单北斗验证与应用、北斗国际化等方面精准发力，力争实现交通运输行业应用与北斗系统建设发展同频共振。