智东西（公众号：zhidxcom）
文 | 轩窗

智东西12月17日消息，16日15时22分，我国以“一箭双星”方式成功发射第52、53颗北斗导航卫星。至此，北斗导航系统的中圆地球轨道卫星全部发射完毕，标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成。

早在一年前，北斗三号就完成了35颗星组网，并正式向全球提供服务。相比于之前规划的2020年，时间上提前2年。此次，北斗三号中圆地球轨道卫星全部发射完毕，将进一步提升北斗卫星导航系统的服务性能和用户体验。中圆地球轨道卫星是北斗三号全球系统星座的主力卫星，主要为全球用户提供导航定位授时服务，以及全球短报文通信、国际搜救等特色服务。

北斗三号工程从2009年正式启动至今已有十年，它由27颗中地球轨道卫星、5颗同步轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星组成，主要用于陆、海、空导航定位。北斗三号基本系统完成建设，开始提供全球服务。

和芯片一样，中国在很多领域由于起步较晚，曾经在很长一段时间里处于别人卡脖子的状态。导航定位系统也一度被美国的GPS系统垄断，尤其在民用领域。可以说，GPS的民用极大地提升了人们的生活品质，许多以往不方便的事情都变得更加容易，比如汽车和手机导航等，人们告别了在纸制地图上找路的历史。

早在上世纪，我国就已经考虑到了这一问题，从上世纪70年代开始，就在着手构建自己的卫星导航系统。进入20世纪后期，我国正式确立了建立北斗导航系统，从2000年开始逐步发射卫星建立北斗导航系统。去年年底，北斗卫星导航系统提前两年完成组网目标，正式开启全球服务。关于北斗卫星导航建立的历史和故事，智东西的另一篇文章对此进行了揭秘（中国自主研发崛起之路，起底北斗导航建设20年呕心沥血史）。

在民用之路上，北斗导航系统从2012年先由中国市场起步，逐步扩展到亚太以及全球市场。在中国“一带一路”计划的推动下，北斗导航系统在海外市场也得到了很好的推广。

不过，从目前来看，在民用领域GPS仍然占据着最大的市场份额。由于建设的时间更早，GPS已经形成了非常成熟的产业链。相比之下，北斗导航系统并不具有先机优势。但值得注意的是，北斗导航系统拥有一项独特的技术优势，就是它的双向通信功能，这是GPS所无法比拟的。

那么，在诞生了近20年的时间里，北斗导航在民用领域构建起了怎样的产业生态，北斗导航又是否会和GPS一决高下呢？本文就将深度起底北斗卫星导航系统的民用之路。

一、北斗卫星导航系统的民用历程

上世纪70年代，中国就希望建立自己的卫星导航系统，直到2000年，第一颗北斗导航卫星才成功发射。如今，北斗导航已经建立了32颗星的系统。自2018年年底已经正式开启了全球服务。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地球静止轨道卫星分别位于东经58.75度、80度、110.5度、140度和160度。非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星组成。

整个系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

与GPS一样，北斗导航系统也分为军码和民码，民码开放给了民间使用。而在应用方面，北斗导航系统主要用于军用市场、行业应用和大众应用三个应用领域。

在军用市场，北斗导航系统主要被用于飞机、舰艇、车辆等导航定位，精确制导、部队定位和调度、军用通信网络的精确授时。北斗导航的军事用途的重要性不言而喻，这里我们主要讨论北斗导航系统在民用市场是如何发展的。

中国在卫星导航系统上形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。

▲北斗卫星导航系统各卫星发射时间表

北斗导航系统的商用阶段也与这三个时间段息息相关。

首先，2000年时，北斗一号建立的是双星系统。由于轨道低了覆盖面就小，两颗中轨道卫星多数时间会在中国上空以外的地方飞行，中国大陆的信号接受时间就会很短，所以北斗一代的双星方案只能选择高轨道，而且还得是静止的方案，这样才能让其停在中国大陆的上空。由于这两颗星的轨道很高，导致了地面被测物体与卫星的相对速度很低，于是多普勒效应就不明显，其定位精度远不如GPS。所以，北斗一代在民用上并没有取得太多成就。

时间到了2012年，北斗二号系统已经具有16颗卫星，可以覆盖亚太地区。于是在2012年年底中国就宣布试运行北斗导航系统，面向亚太地区提供无源定位、导航、授时服务，开启民用道路。

到了2018年，中国加速了北斗导航系统的组网速度，在这一年发送了十颗卫星，并在当年年底正式完成了35颗星组网，建成北斗三号系统正式宣布进行提供全球服务。相比于之前规划的2020年，时间上提前2年。

进入2019年，北斗卫星导航系统的组网速度进一步加快，从今年4月份开始，我国又陆续将十颗北斗卫星成功发射升空。昨天，也就是12月16日，我国以“一箭双星”方式成功发射第52、53颗北斗导航卫星。至此，北斗导航系统的中圆地球轨道卫星全部发射完毕，这标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成。

二、北斗导航系统的民用现状

目前，北斗导航系统的民用主要集中在大众消费类产品和一些行业应用上。

我们先来看看在北斗导航系统在大众消费类产品上的使用情况。我们在淘宝界面搜索了“北斗”，随后搜出的商品类型主要有手机、户外盒子、定位器、手表和手环等产品。

在大众消费领域，出货量最多的就是手机了。一款手机能否支持北斗导航，取决于硬件和软件两个层面。硬件层面，需要定位芯片支持北斗定位系统。由于北斗导航系统早已覆盖了中国和亚太周边地区，所以近年来生产的定位芯片厂商都会同时支持GPS和北斗，有些手机还会兼容俄罗斯的GLONASS。

软件方面，国内的地图、导航、公共交通等APP，它们在申请定位权限时，是需要从手机定位芯片获取位置信息的，再由APP的算法实现定位、路径规划和导航等一系列操作。百度地图的工作人员告诉智东西，百度地图等导航软件都只能从手机获取定位数据，但无法选择用北斗导航还是GPS的定位数据。

司南导航研发中心副主任王立端告诉智东西，导航卫星只能提供卫星的位置信息（轨道参数）包括经度、纬度、高度以及时间信息，应用方会有自己设计的算法，一般采用四颗卫星以上来进行定位，定位的精度也会更好。

智东西了解到，现在支持北斗的手机，都会和GPS、GLONASS信号一起用。实际上，在有些手机上，我们日常的定位和导航都已经在使用北斗了。你之所以没有感受到在日常导航中使用到了北斗，是因为当我们打开导航类APP的时候，手机芯片到底采用了那家卫星的数据，用了哪个算法综合确定位置，用户是不能进行干扰和操作的。

智东西了解到，目前大部分的国产品牌安卓系统手机都支持北斗导航，iPhone则不支持北斗导航。不过，也并不是所有的手机型号都支持北斗导航，根本在于手机芯片的选择，想要支持北斗必须有相应的定位芯片。目前上市的手机，如搭载麒麟980的华为P30 Pro、华为nova5 Pro，搭载麒麟810的荣耀9X，搭载高通骁龙855的OPPO Reno10倍变焦版、vivo X27、小米9等都可以支持北斗导航系统。在手机参数列表中，可以通过查看导航系统一栏进行查看。

▲OPPO Reno十倍变焦版支持导航系统的情况

普通的手机进行通信是通过基站进行信息传递的，而在人迹罕至的偏远地区，比如沙漠、海洋上，想要实现通信则不能再靠基站，这个时候卫星通信就派上了用处。在北斗卫星导航系统中，最初发射的两颗是定轨卫星，也刚好是通信卫星的频段，因此可以用来进行通信。因此市面上也因此诞生了北斗手机。

早在2014年，武汉大学和泰斗微电子、中兴通讯就联合研制的一款北斗高精度定位手机样机。这款手机采用了我国自主研制的北斗/GNSS芯片，融合北斗系统及羲和系统增强信号，实现了1米级精度的室外定位能力。

除了利用北斗进行通信的手机外，手机厂商也优化自身的手机产品。比如普通的手机可以和北斗卫星进行互动，利用北斗导航的短报文功能，可以通过短信形式，告诉用户所处的位置。

比如，2013年时海南一渔民通过北斗导航终端发出求救信号并获救。据北京北斗星通导航技术股份有限公司副总裁胡刚介绍，渔船用其他卫星通信手段太贵，而用北斗和手机相连的系统，渔民给家里人发手机短信只需3毛钱一条。台风警报发布时，也可以利用北斗系统不断给渔民发送警报信息。

此外，在大众消费市场上还有一个相对较火的产品——北斗手表。在天猫商城中，我们甚至还看到了北斗品牌旗舰店。2011年1月18日，第一只北斗卫星手表诞生。2011年9月20日，北斗卫星手表正式进入民用市场销售。 这款北斗手表由成都天奥电子股份有限公司研制，是世界上第一只指针式卫星授时手表 。

除了应用于个人消费品，北斗导航系统更重要的应用在于行业应用。目前，北斗导航的位置、导航及授时功能已经成功应用于车船监管、电力、农业等市场。北斗导航系统还被用于应急救援、航空运输、气象应用、水运等领域。

在智慧城市行业，北斗系统主要应用于智慧交通、智慧养老、城镇供热、供水排水等方面，国家北斗服务网已经为全国超300座城市的各种行业应用提供北斗服务。

在智能网联汽车行业，北斗系统主要应用于：自动驾驶、智能座舱、车路协同等方面，北斗系统的高精度定位是智能网联汽车感知的关键基础技术。

三、北斗导航系统民用的支撑难点

如今导航软件层出不穷，甚至出现了名为北斗导航的导航软件。今年5月北斗导航APP上线之时获得了不少媒体和公众的注意，很多不明真相的小伙伴一位，安装了北斗导航APP就可以用上北斗导航卫星系统了。

实际上，北斗导航APP和北斗卫星导航系统没有直接联系，二者根本不是一个层面的东西。想要使用北斗卫星导航系统，有一个硬件必不可少，那就是能够接受北斗卫星信号的芯片，它也是北斗导航民用的基础。

北斗芯片是一个RF射频芯片，基带芯片及微处理器的芯片组，终端设备通过北斗芯片，可以接受由北斗卫星发射的信号，从而完成定位导航的功能。

在导航基带领域中，一般通过导航专用ASIC硬件电路结合应用处理器的方案来实现。此前的应用处理器多选用国外公司ARM处理器芯片核，需向国外支付IP核使用许可费用，由于技术受制于人，无法彻底解决产业安全及保密安全问题。

从北斗导航系统进行民用开始，中国的北斗产业链就在努力攻克这一核心技术。

2012年年末在正式宣布北斗卫星导航系统试运行启动时，卫星导航专用ASIC硬件结合国产应用处理器的方案，也成为北斗卫星导航芯片一项重大突破。据了解，这一方案是由中国航天科技集团公司九院772所所长赵元富团队研发设计的，具有完全自主知识产权并已实现规模应用。

2017年5月，成立仅一年的深圳华大北斗发布了我国首个“北斗芯片开放平台”，2017年9月，深圳华大北斗正式推出全球首个支持新一代北斗三号信号体制的多系统多频高精度SoC导航定位芯片。

今年4月，基于华大北斗的全球首款搭载国产双频北斗高精度导航定位SoC芯片HD8040，联想还推出了一款新手机联想Z6青春版。HD8040是一款拥有完全自主知识产权的国产基带和射频一体化SoC芯片，集成了浮点运算单元，计算能力实际跃升40%以上。

今年5月20日，合众思壮发布了全球首颗全面支持北斗三号民用导航信号体制的高精度基带芯片“天琴二代”，搭载这款芯片的新款板卡及相关产品预计将于今年8月份上市。据了解，合众思壮投入了5000万元人民币，历时两年研发才研发出这款新品，并拥有其完全的自主知识产权。

目前，北斗芯片方案已经成熟，有多家企业入局。2018年5月，中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其透露，国产北斗芯片已实现规模化应用，工艺由0.35微米提升到28纳米，最低单片价格仅6元人民币，总体性能达到甚至优于国际同类产品。

同时，北斗导航系统产业也在逐步扩大。据第十届中国卫星导航年会上公布的《北斗卫星导航系统建设与发展》显示，2018年国内卫星导航产业产值已超过3000亿元，预计至2020年，我国卫星导航产业的规模将超过4000亿元，北斗将拉动超过3000亿元规模的市场份额。

由于北斗导航芯片行业巨大的市场潜力，国内涌现了一批导航芯片厂商想分一杯羹。但是芯片研发、流片、测试的前期投入很大，有的企业一直在亏损。 国家在北斗发展初期对芯片企业有一定的资金扶持。

不过，我国北斗导航定位芯片产业也有一些问题。最主要的问题是发展模式较为封闭，发展很大程度上受到企业自身资源、研发投入和人才水平等因素制约，很难凭借一己之力推动芯片核心技术水平的快速提升。而想要促进这一产业的快速发展，需要产业链上下游企业联动起来，下游应用带动上游的技术研发形成良好闭环。

四、北斗导航系统能否拼得过GPS？

作为与GPS一样的全球性的导航定位系统，北斗这位后起之秀可以说是GPS最大的挑战者。

从时间上看，GPS比北斗的资历更老。早在1978年，美国就开始组建GPS系统，1994年就已经完成了GPS的组网。反观北斗，2000年才开始发射第一颗卫星，去年年底才刚刚完成组网，面向全球商用。而在此时，GPS已经占据了民用市场的大部分市场份额，具有先机性。

从建设的速度来看，GPS用了16年建设完成，而中国的北斗导航系统建设了19年。不过，需要指出的是，北斗导航系统实际上经历了两个阶段，最初中国采用的是双星方案，随后推翻建设多星方案。按照原计划，北斗导航系统预计在2020年商用，但在2018年北斗导航系统提前两年完成了组网。值得一提的是，在2018年，北斗导航系统一共发射了十颗卫星，创造了卫星年发射量新的记录。

相比于GPS，北斗系统有一个优势就是它可以实现双向通信，也就是所说的短报文功能。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其之前在采访中表示，这意味着使用北斗，不仅仅像其他卫星导航系统一样可以知道自己在哪里，同时也可以让别人知道你在哪里，自己也能知道别人在哪里。

此外，北斗导航系统民用还有一个重要优势在于国家的推广。中国自主建设的卫星导航系统在本土获得大力度的推广自然不用言说，整个围绕北斗导航系统建立的产业链也正在快速地发展。

除了在中国市场的快速发展，北斗导航系统在海外也在不断发展壮大。2018年年底，北斗卫星导航系统已经覆盖了“一带一路”沿线国家，包括巴基斯坦、老挝以及印度尼西亚在内的30个国家。北斗系统也被称为“太空丝绸之路”。

结语：北斗导航民用市场潜力巨大

从目前来看，在民用领域美国的GPS仍然占据着最大的市场份额。由于组网和商用的时间更早，GPS已经形成了非常成熟的产业链。相比之下，北斗导航系统并不具有先机优势。但值得注意的是，在定位精度方面，北斗导航系统并不输GPS，同时它还拥有一项独特的技术优势，就是它的双向通信功能，这是GPS所无法比拟的。

从北斗导航系统民用产业链发展的情况来看，此产业链已经初具规模，北斗的民用也在逐渐地渗透到我们的生活和工作中。相信在政府的推动下，未来北斗导航系统在全球民用市场规模将会进一步扩大。

不过，GPS和北斗导航定位系统最终并不是谁取代谁，两者仍将是相互配合使用，以帮助用户获得最好、最准确的定位。而北斗卫星导航系统其真正的意义更是在于使我国摆脱了外国在先进技术上的另一处钳制。