通信：5G+北斗系统发展与应用白皮书

中国移动5G+北斗 系统发展与应用白皮书 国移动 5G naMobile 中国移动上海产业研究院2024年9月 前言 中国移动 ChinaMobile 在全球信息化时代，卫星导航系统已经成为了国家非常重要的信息基础设施，对国家安全、经济发展和社会生活产生了深远 影响。作为全球四大卫星导航系统之一，中国的北斗系统（BeiDouNavigationSateliteSystem，BDS）不仅满足了国家战略需 求，也正在逐步改变全球定位系统的格局。 发展自主可控的北斗系统对于确保国家安全推动科技创新、促进产业发展、增强国际竞争力以及提升国家形象具有重大战 珞意义： 提升国家安全：拥有独立自主的卫星导航系统可以确保在关键时期，如军事冲突或紧急情况，中国能够依赖自己的系统进行 精确的定位和导航，保障国家安全， 险. 推动科技创新：北斗系统的建设推动了中国在卫星导航、通信、精密制造等领域的科技创新，促进了相关技术的发展和进步。促进产业发展：北斗系统的建设和应用带动了相关产业链的发展，包括芯片制造、终端设备、软件开发、位置服务等，为经 济增长提供了新的动力。 提高国际竞争力：北斗系统作为全球四大卫星导航系统之一，提升了中国在全球卫星导航领域的竞争力和影响力。 支持国际合作：北斗系统的国际化发展有助于中国与其他国家在科技、经济和安全等领域的合作，促进了国际交流和合作。提供公共服务：北斗系统为国内外用户提供了定位、导航、授时以及短报文通信等服务，提高了公共服务的质量和效率。 增强应急响应能力：在自然灾害等紧急情况下，北斗系统可以提供快速、准确的定位和通信服务，增强应急响应和救援能力。 推动智能化发展：随着5G、物联网、人工智能等新技术的发展，北斗系统在智能交通、智慧城市、精准衣业等领域的应用 推动了社会的智能化发展。 提升国家形象：北斗系统的成功建设和运行晨示了中国在高科技领或的成就，提升了国家形象和国际地位。本文将深入探讨北斗系统的发展与应用，赋能北斗规模化应用走深走实。 CONTENTS 目录 北斗系统能力中国移动北斗系统产业推进计划 1.卫✁导航技术体系1．全链路北斗云端一体化应用平台 2.北斗系统发展历程2.专网场景的运营监控服务 3.技术架构与关键技术3.北斗模组终端产品 北斗系统性能未来发展与政策建议 1.北斗系统性能概述1.未来的发展方向 2.北斗系统高可靠性分析2.行业标准及政第建议 3.北斗系统高信任性分析 北斗系统产业现状附录 1.北斗系统产业情况1.专业名词说明 2.北斗系统产业典型案例2.联合编写单位及作者 CHINAMOBILE CHINA MOBILE 01 北斗系统能力 中国移动 01 卫星导航技术体系 目前四大全球卫星导航系统分别为美国的GPS、钱罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北 斗卫星导航系统（BDS），全球卫星定位导航格局正在步入以这四大系统为主、涵盖其他卫星导航系 统的多系统并存的时代。 图表1四大系统技术分析 系统名称 所属国家卫星数量 首次发射年份 轨道类别 主要功能 定时、导航、授时短报文通信、国际搜救 强 定时、导航、授定时、导航、测量、定时、导航、搜 时 抗干扰性 发展成熟度 授时 强 救、授时 强 定位精度 10米（三代可达 10米（非民用可 3-10米 1米 BDS 中国 GPS 美国 GLONASS 俄罗斯 GALILEO 欧洲 55 33 28 26 2000年 1978年 1982年 2005年 MEO(47颗)+GEO(5 MEO MEO MEO(24颗)+Elliptical(2 颗)+IGEO(3颗) 颗） 安全性强，短报文 发展成热，民用 北极附近定位性能非军方控制、实 通信 市场占有率高 时高精度定位 2.5-5米) 达厘米级） 平均寿命 5-8年 10-15年 7-10年 12年 四大GNSS按收机的总体构造及原理大同小异，融合多系统定位可以提供更好的爱盖范国 然而，发展北斗系统有其独特优势和战略意义。 02 北斗系统发展历程 北斗卫星导航系统自论证初期至今已有约30年，其发展历程可以概括为“三步走”的策略 北斗一号系统（1994年启动建设）：这是北斗系统的起步阶段，实现了从无到有的跨越。 北斗二号系统（2004年启动建设）：在北斗一号的基础上，增加了无源定位体制，为亚太地区提供服务。 北斗三号系统（2009年启动建设）：实现了全球组网，为全球用户提供服务，并继承了有源定位和无源定位两种技术体制。 图表之北斗系统发展历程 3GEO （试险系统） SGEO+SIGSO+4MEO 全球乐院 出款（ROSS 冠报文 北斗一号 北斗二号 北斗三号 BDSI OC(2000),FOC(2003 BDSII 1OC(20101,FOC(2012) BDSIII 中国移动5G ChinaMobile 03技术架构与关键技术 北斗卫星定位系统作为全球四大导航系统之一，由三种轨道（GEO、IGSO、MEO）组成，其他 三大系统均由MEO轨道卫星组成。北斗系统通过地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆 地球轨道卫星，形成了“三轨（GEO、IGSO、MEO）混合”的星座布局，提高了覆盖范围和眼务性 能。 图表3北斗系统的组成 北斗系统技术架构 北斗卫星导航系统所涉及的基础设施主要由空间段、地面段和用户段三大部分组成。 其中，空间段设施涵盖了卫星设计、研制以及发射等相关环节：地面段的主要功能为追踪及控制北斗导航卫星，其中包括主控站、注入站、监测站以及地基增强系统建设等基础设施：用户段包括卫星导航的相关产业链环节和具体应用等。 用户段在北斗导航产业中占据主导地位，可以进一步分为上游、中游和下游。上游包括芯片、板卡、模块和天线等组件。中游是产业发展的重点，主要覆盖车载终端、系统集成、国防安全终端、GNSS接收机、GIS数据采集器、移动终端等领域。下游是运营服务领域，主要面向特殊市场、行业 市场和消费市场等，涉及数据采集、监测、监控、指挥调度等各个方面。 中国移动5G 图表4北斗系统的技术架构 天战 要致产品 编产品 行业市场清费市场 北斗系统关键技术 星载原子钟：作为导航卫星的“心脏”，星载原子钟对系统定位和授时精度具有决定性作用。北斗系统自主研发了高性能的星载原子钟，达到国际先进水平。 星间链路：北斗系统创新性地提出并应用了星间链路技术，通过卫星之间的通信和测距，实现 了全球定位能力的增强，并减小了对地面站的依赖。 短报文通信：北斗系统具备独特的短报文道信功能，用户不仅可以知道自己的位置，还能发送 信息告知他人自己的位置和状态。 自主定轨：北斗系统实现了卫星自主监测和键康管理，提高了系统的可靠性和稳定性。地基增强系统：通过地面基准站网提供高精度定位服务，增强了北斗系统的定位精度。 导航芯片：自主研发的北斗导航芯片对于确保应用安全和产业发展至关重要。北斗系统已成功 研发并应用了具有国际先进水平的导航芯片。 CHINA MOBILE 02 北斗系统性能 01北斗系统性能概述 北斗系统是由中国自主研发的全球卫星导航系统，由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星 和中圆地球轨道卫星组成，旨在提供全球覆盖的定位、导航和授时服务。北斗系统采用B1、B2、B3三种频段，其中B3频段在抗干扰能力和穿透力上有优势，特别适用于海洋和山区等复杂环境。 02北斗系统高可靠性分析 信号稳定性 信号稳定性是衡量定位系统性能的关键指标，尤其在复杂环境中北斗系统在设计时考虑到了各种环境条件，包括城市高楼林立的地区和偏远地区。在城市环境中，建筑物反射和遮挡，北斗系 统通过使用不同的频率和编码方式，一定程度上减少了多径效应的影响。特别是B3频段，其较低的率在穿透力和抗干扰性上表现优秀，使得北斗系统在城市环境中的信号稳定性相对较高、 服务持续性 眼务持续性涉及到系统在面临地理政治影响或自然灾害时的运行能力。以下是北斗系统在服务 持续性方面的分析： 图表4北斗系统服务持续性分析 性能指标北斗系统 服务稳定性自2020年7月正式建成开通以来，持续稳定运行，服务性能世界额先， 特色功能提供全球短报文服务独特功能，这些是其他系统不具备的。 抗迹挡能力高轨卫星较多，尤其在低纬度地区性能优势明显，抗挡能力强。 高精度服务在中国内，北斗地基增强网可提供厘米级高精度位置服务。 政策与市场支持作为中国自主研发的系统，享有国家政策的大力支持和市场推广。 回际化发展正持续推动北斗国际化发展，结合“一带一路”建设规划，扩大北斗应用明友图。 系统穴余与恢复力 中国移动5G 北斗系统依赖自身的几余资源和快速修复能力，采用三类轨道卫星混合星座，增加了卫星可见数，提高了定位精度和可用性。此外，备用卫星和地面站的存在，可以在主卫星或地面站出现故障时迅速接管，确保眼务不中断。 03北斗系统高信住性分析 数据安全 随若全球定位技术的快速发展，北斗系统作为中国自主研发的卫星导航系统，已经成为国家战略资源的重要组成部分。北斗系统的定位数据来源于中国自主研发的卫星网络，够确保数据的准确性和真实性，为关键基础设施、交通运输、公共安全等领域提供了一个稳定可靠的定位服务，保障了国家在关键时刻的自主决策能力。 严格规范性 北斗系统受到中国国家级的产格监管，确保其符合国家安全和用户利益的要求。中国政府制定了一系列法规和政策，如卫星导航条例等，对北斗系统的建设和运营进行了规范，保障了系统 的安全稳定运行。同时，中国还积极参与国际卫星导航合作，遵循国际规则和标准，增强了国际社会对北斗系统的信任 CHINA MOBILE 03 北斗系统产业现状 中国移动 01 北斗产业情况 行业应用现状 中国卫星导航定位协会《2023中国卫星导航与位置眼务产业发展白皮书》显示，北斗系统更多 的行业应用需求从对定位导航授时技术及综合位服务的需要，逐渐转变为对时空信息采集与服务 的需要。 （1）北斗创新推动新质生产力发展 当前，国内北斗应用市场正不断扩大，“北斗+”、“+北斗”在各领域的应用进一步深化 应用场景进一步扩展，应用规模及质量进一步提升：同时，国家和行业各项政策与规划的持续推进也有力挂动了北斗在各行业各领域的深化应用，市场活跃度不断增强，产业整体经济效益呈现稳步 回升态势。 图表5卫星导航与位置眼务场景 2023年卫星导航与位置服务重点应用场景产值规模占比 其他立用地费 21.995 北斗广泛应用于农业生产的客个环节，形成了从感知倒决策，到智能行数字化、无人化农业性生产作业新模式：有效整合电力管理的“位置+时间+数据”数据，打造电网营销工作新模式。城管人 员应用具有北斗功能的手持终端实时向城市管理平台传递信息，打造城市管理新方式；运用北斗高精 度，智慧码头实现港区全自动化吊装、堆场作业新模式；我国第三代探空系统利用北斗高精度服务将现有高空风测量精度提升了一个数量级，为数值预报和天气分析提供了更为精准的数据；运用支持北头的通用航空机载设备，实现了城际无人机物流，未端无人机配送等 （2）北斗创新深度融入数字经济 2023年我国卫星导航与位服务产业总体产值达到5362亿元人民币，较2022年增长7.09%。其 中，包括与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设各、基 础设施等在内的产业核心产值同比增长5.5%，达到1611亿元人民币，在总体产值中占比为30.04%。 图表6我国卫星导航与位置服务产业总体产值 5500 5000 2006年一2023年我国卫星导航与位置服务产业总体产值 ■总体产值■核心产值■关联产值5007 4690 5362 4500EEOY 4000 R3500 3016 3450 3000 2500 2118 2550 2000 1500 1000 500127-198285 700-810 1040 1343 SELL 挑战与应对 中国移动5G 北斗