北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。我國高度重視北斗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，自20世紀(jì)80年代開始探索適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路，形成了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：2000年年底，建成北斗一號系統(tǒng)，向中國提供服務(wù);2012年年底，建成北斗二號系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù);計(jì)劃 2020年前后，建成北斗三號系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。2035 年前，將以北斗系統(tǒng)為核心，建設(shè)完善更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)(PNT)體系。

從北斗系統(tǒng)創(chuàng)新到北斗應(yīng)用創(chuàng)新

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國重要工程全面創(chuàng)新的典范，北斗工程從自身的科技創(chuàng)新出發(fā)，引領(lǐng)了企業(yè)的創(chuàng)新以及行業(yè)的創(chuàng)新。從技術(shù)角度，我們可以將創(chuàng)新分為自主創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新和開放創(chuàng)新等多種模式，北斗系統(tǒng)的發(fā)展恰恰涵蓋并體現(xiàn)了以上所有創(chuàng)新。

自主創(chuàng)新代表了技術(shù)研發(fā)過程中取得的原始性創(chuàng)新。自主可控的北斗系統(tǒng)有很多技術(shù)都是我國的原始創(chuàng)新，從北斗一號的短報(bào)文到北斗三號的星間鏈路，這些都是前沿創(chuàng)新的典型代表。

協(xié)同創(chuàng)新代表了利用群體的力量，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)方面的突破。北斗系統(tǒng)在衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)、星載原子鐘、火箭發(fā)射、地面運(yùn)控、衛(wèi)星測控等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)突破，各分系統(tǒng)建設(shè)的順利進(jìn)行也保障了工程總體的穩(wěn)健發(fā)展。

開放創(chuàng)新代表了技術(shù)對產(chǎn)業(yè)的賦能和多系統(tǒng)的跨界融合。北斗系統(tǒng)為行業(yè)應(yīng)用提供了便捷的精準(zhǔn)時(shí)空信息，北斗+物聯(lián)網(wǎng)為產(chǎn)業(yè)賦能的理念已經(jīng)深入到了各個(gè)行業(yè)，而行業(yè)應(yīng)用也從傳統(tǒng)的交通物流、應(yīng)急救援等行業(yè)擴(kuò)展至市政管網(wǎng)、數(shù)字化施工等新興領(lǐng)域。同時(shí)，它又代表了技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。北斗系統(tǒng)正是通過持續(xù)創(chuàng)新，才能按照當(dāng)初“三步走”的戰(zhàn)略規(guī)劃不斷前進(jìn)，躋身為受到國際認(rèn)可的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并成為今后國家綜合PNT體系的核心。

與其他全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，北斗系統(tǒng)在星座設(shè)計(jì)、信號體制和短報(bào)文通信等多個(gè)層面獨(dú)具優(yōu)勢，在建設(shè)速度方面也快于GPS、GLONASS和Galileo系統(tǒng)，尤其是2018年10箭19星的成功發(fā)射，為北斗三號基本系統(tǒng)建成、服務(wù)覆蓋“一帶一路”國家和地區(qū)奠定了基礎(chǔ)。

在北斗系統(tǒng)快速、穩(wěn)健發(fā)展時(shí)，面對國內(nèi)巨大的應(yīng)用市場，北斗的創(chuàng)新性應(yīng)用也層出不窮，例如駕考駕培、管網(wǎng)巡檢等。

北斗的創(chuàng)新性應(yīng)用來源于需求的牽引，也來源于對行業(yè)痛點(diǎn)的挖掘。例如，在駕駛員培訓(xùn)和考試中，針對駕駛?cè)丝加?xùn)設(shè)備不統(tǒng)一、信息不共享、考試效率低、重復(fù)投資大、考試不透明、設(shè)備故障多等問題，以北斗高精度定位定向技術(shù)為核心，建設(shè)新一代駕駛?cè)丝加?xùn)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛?cè)丝荚嚒⒂?xùn)練全過程數(shù)字化和可視化，顯著提升駕駛?cè)丝荚嚒⒂?xùn)練的效率和科學(xué)性。

又例如，在燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)用中，在北斗精準(zhǔn)位置服務(wù)的基礎(chǔ)上，將地理信息系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與燃?xì)夤芫W(wǎng)業(yè)務(wù)相融合，利用北斗精準(zhǔn)時(shí)空數(shù)據(jù)，在管網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)施工管理、智能巡檢、防腐檢測、泄漏檢測、應(yīng)急開挖等精準(zhǔn)管控，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)設(shè)備和管理流程中的安全隱患，預(yù)防管網(wǎng)安全事故發(fā)生的目的。

從用戶的需求出發(fā)，從為用戶帶來價(jià)值的創(chuàng)新設(shè)計(jì)出發(fā)，置身用戶的應(yīng)用環(huán)境，通過深度分析業(yè)務(wù)流程，由用戶參與提出設(shè)計(jì)方案、技術(shù)研發(fā)、驗(yàn)證與應(yīng)用的全過程，發(fā)現(xiàn)并解決用戶的現(xiàn)實(shí)與潛在需求，通過各種創(chuàng)新的技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用，也推動了北斗系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新。

時(shí)空信息與萬物互聯(lián)的協(xié)同發(fā)展

從2003年建成的試驗(yàn)系統(tǒng)“北斗一號”，到2012年服務(wù)亞太地區(qū)的“北斗二號”，到2018年服務(wù)“一帶一路”沿線國家和地區(qū)、2020年覆蓋全球的“北斗三號”，北斗系統(tǒng)的發(fā)展歷程與全球的技術(shù)發(fā)展趨勢能夠很好地結(jié)合在一起。

從上世紀(jì)末到本世紀(jì)初，互聯(lián)網(wǎng)浪潮深入到了每家每戶，網(wǎng)絡(luò)成為社會生產(chǎn)服務(wù)中必不可缺的一部分，移動通信業(yè)務(wù)也開始走入千家萬戶，這個(gè)時(shí)期恰好“北斗一號”建成并開始服務(wù)。除了軍事用途以外，北斗在漁業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其是短報(bào)文服務(wù)，極大的降低了漁民的通信成本。移動通信與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺和北斗系統(tǒng)的行業(yè)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，使得北斗的民用化開始起步。

本世紀(jì)第一個(gè)十年到第二個(gè)十年是移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展時(shí)期，隨著2G通信向3G、4G的發(fā)展，智能手機(jī)和各類App層出不窮，便捷的無線連接方式促使各類智能終端和后臺監(jiān)控平臺廣泛應(yīng)用到智慧城市的建設(shè)中。此時(shí)“北斗二號”系統(tǒng)開始覆蓋亞太地區(qū)，區(qū)別于“北斗一號”的主動式導(dǎo)航定位授時(shí)方式，“北斗二號”的被動式導(dǎo)航定位授時(shí)與GPS一致，可以更加廣泛地應(yīng)用到民用領(lǐng)域。隨著“北斗二號”的成熟，北斗/GNSS多模芯片、模組和終端的價(jià)格不斷下探，國產(chǎn)的多模芯片價(jià)格也已經(jīng)與國外的單一GPS芯片價(jià)格達(dá)到同樣水平甚至更便宜。成本上的優(yōu)勢對北斗的民用化推廣起到了至關(guān)重要的作用，隨著天基與地基等多模增強(qiáng)系統(tǒng)帶來的更為精準(zhǔn)的時(shí)空信息，北斗的行業(yè)應(yīng)用和區(qū)域應(yīng)用也開始不斷深化。

在這個(gè)時(shí)期，物聯(lián)網(wǎng)也開始了快速的發(fā)展，多種類型的傳感器、便捷的無線傳輸、基于云計(jì)算大數(shù)據(jù)的后臺分析平臺，促使物聯(lián)網(wǎng)向著萬物互聯(lián)的方向發(fā)展。結(jié)合了北斗時(shí)空信息的物聯(lián)網(wǎng)使得各類業(yè)務(wù)信息在一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)空框架內(nèi)感知、傳輸、分析與服務(wù)。需要注意的是，時(shí)空信息只是抓手，更重要的是如何與不同應(yīng)用中的業(yè)務(wù)屬性信息結(jié)合，并由分析平臺提供決策，需要協(xié)同發(fā)展。沒有具體內(nèi)容的時(shí)空信息，僅僅只是一串?dāng)?shù)字。所以，北斗系統(tǒng)需要與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，時(shí)空大數(shù)據(jù)落地在各種行業(yè)應(yīng)用上，才是真正的時(shí)空信息與萬物互聯(lián)的協(xié)同發(fā)展。

人工智能視角下的北斗時(shí)空智聯(lián)

人工智能的應(yīng)用包括準(zhǔn)確的分析決策和精準(zhǔn)的執(zhí)行操作，兩者一軟一硬相輔相成，共同促進(jìn)人工智能的發(fā)展。執(zhí)行操作需要在精準(zhǔn)的時(shí)空框架下完成，因此能夠?yàn)楦黝悜?yīng)用提供精準(zhǔn)時(shí)間和空間位置信息的北斗系統(tǒng)是執(zhí)行操作的基礎(chǔ)所在。準(zhǔn)確的分析決策在于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)不僅能夠準(zhǔn)確反映對象的特征，還包含有可追溯的時(shí)空信息。因此，北斗時(shí)空智聯(lián)是解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的有力手段。

北斗系統(tǒng)提供精準(zhǔn)統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，相應(yīng)的感知信息通過5G通信傳輸至管理平臺，利用人工智能進(jìn)行決策與分析，由具體的執(zhí)行機(jī)構(gòu)形成閉環(huán)。北斗、人工智能、5G通信所構(gòu)成的技術(shù)共同體與其他產(chǎn)業(yè)深度融合，可以催生出更大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。不僅可以對傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行賦能與拓展，還可以對新興產(chǎn)業(yè)進(jìn)行輔助與提升。

以傳統(tǒng)的城市管理行業(yè)為例，數(shù)字孿生城市將成為解決城市管理中各類問題的有力支撐，以北斗為核心的綜合PNT(定位、導(dǎo)航、授時(shí))體系將提供統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，以5G為核心的低時(shí)延、低功耗、高并發(fā)通信技術(shù)將提供實(shí)時(shí)萬物互聯(lián)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，以人工智能為核心的深度學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)執(zhí)行能力將提供從自動到自主的提升。因此，在人工智能視角下，數(shù)字孿生城市應(yīng)用可以被視為多種分類、識別、檢測、決策問題的集合。泛在精準(zhǔn)定位、自驅(qū)動數(shù)據(jù)獲取、知識型大數(shù)據(jù)服務(wù)等核心技術(shù)起到了提取特征的作用，國家北斗精準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)、行業(yè)專用設(shè)備和軟件平臺、數(shù)據(jù)分析平臺等基礎(chǔ)設(shè)施起到了聚合特征的作用，精準(zhǔn)定位授時(shí)、跨行業(yè)全過程智能感知協(xié)同計(jì)算、知識驅(qū)動型城市運(yùn)營綜合決策等數(shù)據(jù)集合起到了匹配特征的作用，最終在數(shù)字孿生城市的管網(wǎng)、電力、水務(wù)、環(huán)衛(wèi)、交通、應(yīng)急、養(yǎng)老等應(yīng)用場景中得以實(shí)現(xiàn)。

2018年底，“北斗三號”基本系統(tǒng)已經(jīng)建成，能夠?yàn)槿虼蟛糠值貐^(qū)提供有效的定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)。2020年，“北斗三號”完整系統(tǒng)將正式服務(wù)全球。時(shí)空信息是智能感知的剛性需求，是未來智能服務(wù)發(fā)展的核心技術(shù)，融合創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇，我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)正全面邁向技術(shù)融合和產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新階段。北斗技術(shù)與通信、室內(nèi)定位、汽車電子、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、地理信息、遙感、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)融合，將通過終端產(chǎn)品和系統(tǒng)服務(wù)的集成化應(yīng)用，呈現(xiàn)出創(chuàng)新化發(fā)展的新形態(tài)。產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)將與高端制造業(yè)、先進(jìn)軟件業(yè)、綜合數(shù)據(jù)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)各環(huán)節(jié)相互融合，形成集合化發(fā)展的新業(yè)態(tài)。而這種技術(shù)融合與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新形態(tài)與新業(yè)態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在北斗時(shí)空智聯(lián)下的人、財(cái)、物有序流動，最終將為人們帶來真正意義上“天上好用、地上用好”的服務(wù)體驗(yàn)。

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