基于北斗卫星的PNT体系应用评价指标体系的研究与构建

李光涛

(陕西电子工业研究院，陕西 西安 710075)

1 概述

北斗卫星导航系统(下称“北斗系统”)是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施[1]。2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，向全球提供服务，以定位(Positioning)、导航(Navigation)、授时(Timing)组成的时空PNT体系全面建成[2]。随着人类文明的发展，对位置和时间的信息需求日益增长，定位导航授时PNT技术的重要性越发凸现。定位导航授时PNT技术水平的高低，成为考量综合国力的重要战略标志。以北斗系统为核心的定位导航授时PNT体系已经上升为国家战略，预计在2035年前后，将构建国家综合PNT体系，为全球用户提供更为优质的服务。

2 北斗卫星导航系统应用现状

据《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》数据显示，我国卫星导航产业上游比重为10.9%，中游产值比重为47.5%，下游产值比重为41.6%，表明卫星导航产业的产业化效用愈发明显，用户端和市场端应用程度不断提高。截至2019年底，国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破1亿片，国内卫星导航定位终端产品总销量突破4.6亿台，其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到3.72亿台。目前，含智能手机在内的采用北斗兼容芯片的终端产品社会总保有量已超过7亿台(套)[3]。随着北斗系统的普遍应用，如何评价区域民用北斗卫星导航系统PNT体系应用效果和效益，通过评价结果进一步提升PNT系统的服务范围和服务性能，保证PNT服务的可用性、连续性和可靠性，成为一个需要考虑的重要问题。在些背景下，亟待建立一套评价指标体系和评价方法。

3 北斗卫星导航PNT体系应用效益评价指标体系

我国北斗卫星导航PNT体系在民用方面涉及到的用户十分广泛，在导航定位方面涉及交通、农业、气象、环境监测、渔业、救灾等多个领域，我国北斗卫星导航在区域和行业中的示范应用极大地推动了北斗应用，特别是高精度服务更是能够满足国土测绘、精准农业、自动驾驶等领域用户高精度服务需求[4]。授时则能提供全球性、全天候、快速、高精度的标准时间信息，高精度授时的应用领域有电网同步(作为电力系统的同步时钟系统)、移动通信(通信系统的时间同步)、金融网络(银行计算机时间同步)、国防领域(单个装备、武器系统时间同步、协同作战)等方面。目前，各个行业和领域各自发展，需要有一个更高层面的统筹引领，在一个统一的体系架构下协同研究，同时界定北斗导航PNT建设应用效益评价的内容，运用产业生态理论，构建北斗卫星导航PNT建设应用效益评价指标体系，并对评价结果进行分析[5]。

由于北斗卫星导航应用系统是一个复杂的工作，北斗卫星导航PNT体系应用效益评价工作可以从工作组织、计划任务落实、目标任务完成情况、效益评价4个方面对区域北斗卫星导航应用效果进行评价，分为15个指标项，采用加权评分法，所有二级指标基于定量数据进行评分，可先确定该定量数据的最大理想阈值和最小可能阈值，分别参考行业最优、最劣值，最大、最小阈值，评分采用德尔菲法(Delphi)等进行辅助决策，由专家直接打分得到指标分值，评估采用百分制，分值限定在[0，100]区间范围内。具体评价指标体系如表1所示[6]。

4 评估框架

基于指标体系指标所采集的评估数据，可以对北斗PNT应用从水平与能力评估和效能与效益评估两方面进行评估(见图1)，评估方法可以采用加权评分方法和综合评估分析方法。其中加权评分方法可用于对各级评估指标进行定量评分，以支持开展综合评估分析。 综合评估分析方法用于北斗PNT应用水平与能力评估分析、效能与效益评估分析，以及在此基础上的综合评估分析框架和步骤。

表1 北斗卫星导航PNT体系应用效益评价指标体系

图1 评估框架

根据评估阶段，北斗卫星导航系统PNT体系区域推广应用评价可以划分为4个阶段，即基础建设阶段、行业应用阶段、融合应用阶段、创新应用阶段。

1)基础建设阶段。本地区已经开始建设基于北斗的PNT体系基础设施建设，但其行业应用刚刚起步，行业覆盖面仅限于最基础应用阶段。

2)行业应用阶段。本地区具备了一定的两化融合基础设施和条件，行业应用覆盖和渗透逐渐加强，发挥了一定作用，但其融合集成尚未有效实现。

3)融合应用阶段。本地区北斗基础设施建设水平进一步提高，行业应用基本成熟，融合应用集成有效实现，但与行业交互协同与创新尚未有效开展。

4)创新应用阶段。本地区北斗基础设施建设趋于完备，行业应用和融合应用集成趋于成熟，且协同与创新得到有效实现。

5 评估结论

为了对通过体系评估得出的量化结果有更直观的理解，从北斗PNT应用的程度阶段来考虑，可以以百分制来衡量，可以将评分结果分为4个阶段。

1)基础建设阶段(0～40分)。该阶段需要加快北斗基础设施(定位、导航、授时)在社会、民生、行业等各个方面的建设与应用，提高北斗基础软硬件支撑条件。

2)行业应用阶段(41～60分)。该阶段需要加快北斗PNT体系在社会、民生、行业等各个方面的应用推广，特别是更大范围地提高北斗相关设备和终端的普及率。

3)融合应用阶段(61～80分)。该阶段北斗PNT体系较好融入社会各行各业及工农业生产之中，信息基础设施、相关投入增长稳定、有关产业发展势头良好；北斗与5G、智慧城市、车联网、工业互联网等应用向集成化方向发展，北斗PNT体系已成为各方面在认识、管理和操作上成为企业和产业发展的基础性战略资源。

4)创新应用融合(81～100分)。该阶段已经形成较为全面的北斗PNT应用发展的局面，区域能够根据本地区特点开展特色和创新应用，区域北斗产业创新体系初步建成，北斗产业深度应用环境已经形成，北斗产业发展与区域产业发展高端融合。

6 目标及意义

通过北斗卫星导航PNT体系应用效益评价可以基本摸清本地区基于北斗的PNT应用总体现状、所处的发展水平及阶段分布情况，明确北斗系统在不同行业、不同地区、不同产业的发展重点和目标，提高政府在推进北斗行业应用和区域应用决策的科学性和有效性，加速“北斗+”在各行业的落地和融合创新，提升我国北斗相关服务能力和产品多样化和国产化水平，更多地积累北斗行业应用典型案例，挖掘和提炼先进应用经验，进而全面促进我国北斗卫星导航系统的应用广度和深度。