北斗应用

北斗应用领域简介

中国北斗卫星导航系统是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后，全球第四大卫星导航系统，是中国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统，是国家正在建设的重要空间信息基础设施，可广泛用于经济社会的各个领域。其建设国家按照“三步走”的发展战略，第一步，实现区域性导航系统，即北斗一号卫星定位系统，这是中国自主研发，利用地球同步卫星为用户提供全天候、覆盖中国和周边地区的卫星定位系统；第二步，在“十二五”前期完成发射12颗到14颗卫星任务，组成区域性、可以自主导航的定位系统，即在2012年前将实现覆盖亚太区域的北斗卫星导航系统；第三步，2020年将形成由30多颗卫星组网具有覆盖全球的能力。即高精度的北斗卫星导航系统实现自主创新，既具备GPS和伽利略系统的功能，又具备短报文通信功能。

目前，北斗卫星导航系统已进入第二步建设阶段，截止，2012年12月27日，我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统启动区域性正式服务。北斗二号将为中国及周边地区的军民用户提供陆、海、空导航定位服务，促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用，为航天用户提供定位和轨道测定手段，满足导航定位信息交换的需要等。

北斗卫星导航系统的建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。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，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

北斗卫星导航系统能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，具有导航和通信相结合的服务特色。随着北斗系统迅速发展，相应北斗的应用也渗透到各行各业，如：在测绘、渔业、交通运输、电信、水利、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域得到应用，产生了显著的经济效益和社会效益，特别是在四川汶川、青海玉树抗震救灾中发挥了非常重要的作用。

下面主要从交通领域、自然灾害、森林资源检测、北斗林业应用、北斗预警工程、气象行业、海洋领域、电力系统以及北斗地基增强系统和基础产品方面简单介绍北斗的应用。

一、交通领域的应用

1、智能交通

利用北斗系统建设智能公交系统，解决城市出行问题。

1）公众服务的需要

利用智能公交系统的建设，最大限度的为公众提供信息服务，为公众提供的信息资源可进一步丰富，公众服务的能力将得以大幅度提高。

2）实现城市交通可持续发展

借助信息化手段提高运输效率，缓解资源压力，适应交通发展的新需求。进一步不断提升运输组织管理和服务水平，应用交通优化与管理系统，减少无效出行、空驶运输、降低物耗和能耗水平，避免交通拥堵与事故，推动资源节约型和环境友好型行业建设，实现洁净运输和绿色交通，保障

交通运输与社会经济的和谐发展。

3）完善交通安全保障体系

实现安全、便捷、经济、舒适的公共交通出行，借助信息化手段构筑安全源头管理、预警、应急处理等全方位交通安全体系，建立快速应急反应指挥系统，提高各类突发事件的应对处置能力。

从游客和旅游企业的需要出发，配套服务体系，搭建公共服务平台

围绕中小学生校车安全、社会实践活动管理等内容，重点开展以北斗定位为特色的儿童关爱服务。

通过开展包括老人、儿童、大众旅游等关爱民生、北斗位置服务工程，解决大众服务时间产业化技术瓶颈问题，开展基于位置信息的创新服务业，建立创新型可持续商业模式。

围绕居家养老、平安出游、轻度失智老人关爱，重点开展以北斗定位为特色的老人关爱服务。

2、车辆管理

1）能够防止黑车、套牌车、报废车上路的现象

目前对于这些问题交通部门还没有更好的方法来解决，只能通过设卡，拦车，逐车检查的方式进行管理。这样的工作费时费力，取得的效果不大。车辆安装北斗导航终端后，交警就可以通过管理系统对车辆进行监控，对不法车辆实施拦截，使他们无所遁形。

2）可以对未进行年检、保险的车辆进行监管

目前有部分车辆不按时年检，保险过期不续保，一旦出现意外，车主或者受害人，都将将遭受严重的损失。安装北斗导航终端可以帮助解决这些问题。在北斗卫星导航车辆管理系统中记录有车辆年检、保险等信息，过期车辆在系统中进行自动标注，交警通过管理系统就可发现该类车辆，对其实行管制。

3）能够解决车辆抢盗的问题

在车辆上安装的北斗导航终端上设置密码，如果车辆发动时没有输入正确的密码，终端就会利用北斗卫星导航系统短报文通信功能迅速报警。同样，车辆在路上遭遇劫持时，车主也可以通过北斗导航终端实施报警。警察可以根据报警信息对车辆进行跟踪定点，迅速出警，保障车主的安全。

4）可以迅速查明事故地点，实施救援

在日常车辆在路上发生意外，很多情况下，车主也说不清事故发生地点，应用北斗卫星导航系统，事故车辆能自动向系统发送自己的定位信息，救援人员就可以按照信息快速定位并赶到事发地点，以达到快速救援的目的。

3、交通运输

交通运输行业具有多点、线长、面广和移动的特点。随着国民经济的快速发展，交通运输工具数量急剧增长。卫星导航是实现高精度。全天候、全天时、实时、陆海空天一体导航定位的最佳手段，决定了卫星导航将在交通运输行业为发挥重要作用，交通运输行业已成为卫星导航应用量最大

的行业。

1）重点运输过程监控管理服务示范系统工程

该工程以现有的重点营运车辆联网联控系统为基础，紧密结合北斗卫星导航系统的服务特点和建设进程，在交通运输部和天津、河北、江苏、安徽、山东、湖南、宁夏、陕西、贵州9省（区、市）交通运输厅（局），围绕道路运输车辆安全监管与服务应用领域开展施法系统建设。

目前，示范工程已完成全部4大应用系统及配套支撑平台建设，并已在示范省市8万辆营运车辆上安装北斗兼容车载卫星定位终端。

2）交通运输部文件

交通运输部高度重视北斗卫星导航系统在交通运输行业的应用，成立了“交通运输部北斗卫星导航系统领导小组”，领导小组办公室设在中国交通通信信息中心。

2011年，交通运输部联合公安部、安监总局下发了《关于加强道路运输车辆动态监管工作的通知》要求“两客一危”车辆必须依法安装、使用符合国家标准的卫星定位终端。

二、自然灾害方面的应用

1、地质灾害监测

在传统的地质灾害监测体系的基础上，利用“北斗一号”卫星系统作为信息传输链路，进而建立我国滑坡、崩塌、地面沉降、地应力实时监测系统。并针对我国地质灾害监测实际情况，进行了北斗通信系统的研究、数据采集仪的研制、信息系统的开发等关键技术的研究，提高对重点地区地质灾害的监测效率和预警能力。以北斗一号卫星系统作为地质灾害监测数据传输方式，为地质灾害监测开辟了一条新的数据传输途径。

2、水文灾害监测预报

该系统利用北斗卫星终端传输监测数据，具有抗雨衰、功耗低、通信快捷及并发能力强的特点，能很好地满足水利部门整点报讯和汛期实施报讯的要求；结合北斗民用运营中心的多信道接入和完善的数据备份功能，可大大提高测报通信系统的畅通率和可靠性。目前，北斗卫星导航系统在我国水利行业的运用已取得显著成效，并对灾害的防治发挥了很好的作用。如“北斗卫星三峡水情测报系统”、该系统是根据三峡工程水库调度需要而建立的长江中上游水雨情自动监测、自动数据传输和自动分析报告系统。在2008年的四川省汶川县大地震，位于灾区的地方水情报汛站监测和报汛中断，救援人员无法掌握灾区流域的降雨、水库运行及山体滑坡堵塞河床等信息。四川省紧急启用“三峡水情自动测报系统”，及时向接收中心发送水、雨情信息，为抗震救灾提供了决策依据。

三、森林资源监测方面的应用

利用遥感、地理信息、北斗导航技术支撑森林资源连续清查（一类清查）、森林资源规划设计调查（二类调查）及年度更新调查。利用北斗终端、在野外实现小班、样地、样木的导航、定位、勘界、测量及各种数据采集。

1、森林防火监控与应急指挥

北斗应急指挥终端、车载终端、手持终端应用于森林防火监控及应急指挥，实现森林火灾动态监测与管理，提高森林防火装备水平，以信息化建设推动森林防火现代化，为减少森林火灾发生和减少火灾损失提供有力技术支撑。

2、野生动植物保护

建立基于遥感、北斗导航和地理信息技术的野生动植物保护信息系统，使国家能及时掌握野生动植物保护现状以及动态变化情况，提升我国野生动物调查、巡护、跟踪与定点监测、执法监管等能力。

四、北斗林业应用

林业承担着建设与保护森林、湿地、荒漠三大生态系统和维护生活多样性的重要职责。这“三大生态系统和一个多样性”土地总面积超过90亿亩（约占国土面积的63%），是生态产品生产的重要阵地，美丽中国构建的核心元素，生态文明建设的关键领域。

北斗应用能大大提升林业野外巡护、野外调查、采伐和造林作业设计、林权勘测、森林防火、病虫害防治、森林旅游等业务管理能力。初步估算，林业主体业务对北斗终端的需求量在300万台以上。采用我国自主知识产权的北斗卫星导航系统，可为现代林业建设提供强大的科技支撑，对发展我国生态林业和民生林业、推动生态文明建设具有重要意义。

林业生态建设与保护北斗示范应用系统工程根据我国林业资源分布与经营管理的特点，计划建立六个核心示范区，选择具有基础性、应用迫切性和带动性的森林资源监测、森林防火监控与应急指挥、野生动植物保护三个典型业务开展应用示范。

通过开展林业示范应用，建成北斗导航林业示范应用平台（解决方案、标准规范、关键技术、应用软件），为北斗导航在林业行业的全面应用奠定基础，为其它行业应用提供典范。‘

五、北斗预警工程

近年来山洪暴雨泥石流等地质灾害频发，国家气象信息中心基于北斗系统短报文通信功能，开发了北斗自动雨量站，现已进入部署阶段。项目一期在150个边远山区和15个省级建立北斗终端和平台，为偏远山区的灾害预警和发布提供了有力的技术支撑。

基于北斗导航卫星的大气海洋和空间测量预警应用示范系统工程，有助于在气象领域全面推行北斗导航系统的应用。随着北斗卫星系统和应用的示范推广，北斗将在气象防灾减灾中结出更多硕果。

六、气象行业的应用

北斗卫星导航系统广泛应用于气象观测，灾害监测和气象信息的手机和发布，包括了大气风向风速、水汽含量、电子密度、海风海浪、雷电观测和预警等。北斗卫星导航系统在气象领域中的应用，极大地提升了气象观测、预报和灾害预警发布水平，增强了气象领域的防灾减灾能力。

1、北斗探空系统

中国气象局目前组织了北京长峰声波公司、南京大桥机器有限公司、上海长望气象科技有限公司、天津华云天仪特种气象探测技术有限公司等探空仪厂家研发设计生产出了完全国产化、自主知识产权的北斗探空系统。经过两年的比对试验，结果表明该系统与国外同类GPS探空系统性能相近，比现有业务探空系统测风定位性能优越，可满足气象探空业务的要求，为我国下一代高空气球探空的升级换代奠定了坚实的基础。

2、北斗水汽电离层应用示范

北斗水汽电离层应用示范选取湖北和广东两省进行示范。本着资源共享，避免重复建设的原则，北斗示范站选择条件较好的以建设GPS的台站。

在湖北选择了恩施、宜昌、襄阳、荆州、咸宁和孝感等6个站，数据实时传输到数据中心进行气象和北斗地基增强的应用。

七、海洋领域的应用

1、海洋渔业行业

北斗卫星导航系统集定位、双向短报文通信为一体，完全覆盖中国海域，提供24小时全天候服务，无通讯盲区，具有安全、可靠、稳定等特点。北斗卫星海洋渔业综合信息服务系统具有遇险报警、搜救协调通信、救助现场通信、现场寻位、海上安全信息播放、常规公众业务通信、驾驶台对驾驶台通信等功能，已经在我国海洋渔业安全监管领域得到了迅猛的发展在国家各相关部门和地方政府的支持下，浙江、江苏、上海、广西、海南、山东、福建、广东、辽宁等省市渔业部门相继开展了海洋渔业安全生产项目建设，切实保障了广大渔民的生命财产安全，促进了海洋渔业和谐发展。

2、海上搜救信息系统

“基于北斗的中国海上搜救信息系统施法工程”针对海上遇险报警及搜救领域，研制基于北斗系统的海上航行安全和遇险报警设备，包括基于北斗的AIS、EPIRB、MOB设备及基于北斗的海上遇险报警手机设备并开展应用推广，同时建设3大应用系统及5大支撑平台。

本项目的建设将有效加强海上作业船舶、救助力量和险情、救助现场动态监测，实现海上搜救领域块区域、快速的信息共享和业务协同，提高海上作业船舶和人员信息服务水平，同时加强北斗卫星导航系统在海上搜救领域的应用，推进北斗国际化进程。

3、北斗的船联网

在各类船只统一标识的基础上，通过加装或利用已有的终端设备，采用RFID、VHF、AIS、北斗、CDMA等技术实现互联互通，在互联网、内网或专网的环境下，为各类船舶用户群提供船位监控、调度指挥、安全服务、电子商务、信息服务等的管、空、营一体化服务。

八、电力系统中的应用

1、电网调度自动化和故障录波器等的时间同步

传统的定时方式有两种：（1）电网调度中心通过通信通道同步系统内各个电站的时钟，这种方式需要专用的通信通道，由于从调度中心到达各个电站的距离不一样，通信延时也不一样，因此只能保证系统时钟在毫秒级误差的水平；（2）利用广播、电视、天文台等的无线报时信号，这种方式一般一个小时报送一次，一个小时内会积累较大的误差，同样还由于信号传播延时，时间误差较大，很难达到毫秒级，此外还容易受到电站内的电磁干扰影响。

2、相量测量和新一代的动态安全监测系统

电力系统中的电压和电流波形基本上是正弦波，频率、幅值和相角是正弦波的三个要素，在同一电力系统中，频率是相同的，幅值也很容易测量，但相角测量确是一个未解的难题。相角测量的主要困难是同一电力系统中各个电站的母线电压和线路电流的相角必需是相对于同一个时间标准。若能实时同步测得系统两端电压之间相位差，则可监视二端运行电气相角，对系统稳定运行有现实意义。

3、故障测距

在电力系统中，输电线路经常发生各种故障，由于线路很长，并且很多线路地形复杂，寻找故障地点就非常费时费力费钱。传统的故障测距方法利用电压除以电流得到阻抗，然后根据线路参数估计故障距离，由于线

路故障大多非金属短接，过渡阻抗无法确定，因此误差很大。

4、雷电监测系统

雷电破坏是电力系统故障的主要因素。尽管雷电是一种随机的自然现象，但是可以通过多年的监测，得到雷电活动的统计规律，这对电力系统规划和设计，减少雷害损失有着重要的意义。

5、继电保护

高频保护调试需要在线路两侧的高频保护上同时加故障量，以真实地模拟线路发生区内或区外故障时高频保护的动作行为。在线路两侧同时加故障量，靠一般的时钟是办不到的，这是因为一般时钟的工作精度是秒级，而作为快速保护的高频保护其工作时间是毫秒级，由一般时钟造成的误差，无法保证两侧所加故障量的同时性。而采用具有BD准确定时功能由PC机控制的继电保护试验装置来保证两侧所加故障量的同时性，其时间误差是微秒级的，可以满足同时加故障量的要求。

九、北斗地基增强系统

北斗地基增强系统是提升北斗卫星导航系统服务质量，创造北斗差异化服务优势，满足大众和行业用户对高精度服务需求，加速推进北斗应用与产业化的重要基础设施，是北斗卫星导航系统的重要组成部分和北斗应用推广与产业化的重要战略部署。

表1 北斗地基服务系统对照表

作为北斗卫星导航系统专项应用推广与产业化规划项目，北斗地基增强系统将打造高可靠、全国无缝覆盖的差异化服务优势，为北斗用户提供广域米级（1米）和分米级实时导航位置服务、区域实时厘米级和事后毫米级精密定位服务，满足行业和大众高精度位置服务的需求，解决我国关键行业及领域高精度位置应用安全，加速北斗应用推广与产业化进程。

北斗地基增强系统工程将充分发挥相关行业用户部门的积极性和职能作用，以“提供北斗高精度导航和精密定位作用”为使命，遵循“统一规划、统一设计、统一标准、统一运营、分工建设”的原则进行建设与维护。

工程目标是：完成150个全国均匀分布框架网基准站、示范区150个区域加密基准站、数据处理与播发中心、具备增强信息接收功能的各类型终端的研制建设，以及站网建设与数据应用服务等各类标准规范的制定。

十、北斗基础产品

2010年以来，国内开展了基带芯片、射频芯片、导航型天线、高精度天线、高精度OEM板年度测评工作，国内40余家单位参与，初步建立了北斗基础产品测检体系，掌握了北斗基础产品性能指标情况，有力支撑了北斗基础产品（车载导航终端、PAD、手机等手持设备、船舶导航定位、个人定位终端）的研发和生产。

综上所述，近些年来，北斗领域的一些正在实施或正在策划的应用项目归纳起来，正如上面提到的，走进民用的北斗目前主要是集中在行业应用示范和城市应用示范，其中正在规划的行业应用大致分为民用运力管理示范、公务车辆管理示范和重点车辆管理示范建设，正在规划的城市应用

大致分为城市应急管理系统、城市智能交通系统、城市综合执法管理和人身安全保障服务示范建设。

北斗在军队的应用，因涉及县官秘密，所以只能以举例方式进行描述。