北斗衛星導航系統是我國著眼于國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。我國高度重視北斗系統建設發展，自20世紀80年代開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路，形成了“三步走”發展戰略：2000年年底，建成北斗一號系統，向中國提供服務;2012年年底，建成北斗二號系統，向亞太地區提供服務;計劃 2020年前后，建成北斗三號系統，向全球提供服務。2035 年前，將以北斗系統為核心，建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時(PNT)體系。

從北斗系統創新到北斗應用創新

北斗衛星導航系統是我國重要工程全面創新的典范，北斗工程從自身的科技創新出發，引領了企業的創新以及行業的創新。從技術角度，我們可以將創新分為自主創新、協同創新和開放創新等多種模式，北斗系統的發展恰恰涵蓋并體現了以上所有創新。

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

協同創新代表了利用群體的力量，實現了關鍵技術方面的突破。北斗系統在衛星軌道設計、星載原子鐘、火箭發射、地面運控、衛星測控等多個方面實現了關鍵技術突破，各分系統建設的順利進行也保障了工程總體的穩健發展。

開放創新代表了技術對產業的賦能和多系統的跨界融合。北斗系統為行業應用提供了便捷的精準時空信息，北斗+物聯網為產業賦能的理念已經深入到了各個行業，而行業應用也從傳統的交通物流、應急救援等行業擴展至市政管網、數字化施工等新興領域。同時，它又代表了技術的可持續發展。北斗系統正是通過持續創新，才能按照當初“三步走”的戰略規劃不斷前進，躋身為受到國際認可的全球衛星導航系統，并成為今后國家綜合PNT體系的核心。

與其他全球衛星導航系統相比，北斗系統在星座設計、信號體制和短報文通信等多個層面獨具優勢，在建設速度方面也快于GPS、GLONASS和Galileo系統，尤其是2018年10箭19星的成功發射，為北斗三號基本系統建成、服務覆蓋“一帶一路”國家和地區奠定了基礎。

在北斗系統快速、穩健發展時，面對國內巨大的應用市場，北斗的創新性應用也層出不窮，例如駕考駕培、管網巡檢等。

北斗的創新性應用來源于需求的牽引，也來源于對行業痛點的挖掘。例如，在駕駛員培訓和考試中，針對駕駛人考訓設備不統一、信息不共享、考試效率低、重復投資大、考試不透明、設備故障多等問題，以北斗高精度定位定向技術為核心，建設新一代駕駛人考訓系統，能夠實現駕駛人考試、訓練全過程數字化和可視化，顯著提升駕駛人考試、訓練的效率和科學性。

又例如，在燃氣管網應用中，在北斗精準位置服務的基礎上，將地理信息系統、互聯網、物聯網、大數據等技術與燃氣管網業務相融合，利用北斗精準時空數據，在管網建設及運行過程中實現施工管理、智能巡檢、防腐檢測、泄漏檢測、應急開挖等精準管控，達到及時發現管網設備和管理流程中的安全隱患，預防管網安全事故發生的目的。

從用戶的需求出發，從為用戶帶來價值的創新設計出發，置身用戶的應用環境，通過深度分析業務流程，由用戶參與提出設計方案、技術研發、驗證與應用的全過程，發現并解決用戶的現實與潛在需求，通過各種創新的技術與產品應用，也推動了北斗系統的技術創新。

時空信息與萬物互聯的協同發展

從2003年建成的試驗系統“北斗一號”，到2012年服務亞太地區的“北斗二號”，到2018年服務“一帶一路”沿線國家和地區、2020年覆蓋全球的“北斗三號”，北斗系統的發展歷程與全球的技術發展趨勢能夠很好地結合在一起。

從上世紀末到本世紀初，互聯網浪潮深入到了每家每戶，網絡成為社會生產服務中必不可缺的一部分，移動通信業務也開始走入千家萬戶，這個時期恰好“北斗一號”建成并開始服務。除了軍事用途以外，北斗在漁業領域廣泛應用，尤其是短報文服務，極大的降低了漁民的通信成本。移動通信與網絡監控平臺和北斗系統的行業應用有機結合，使得北斗的民用化開始起步。

本世紀第一個十年到第二個十年是移動互聯網的快速發展時期，隨著2G通信向3G、4G的發展，智能手機和各類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控平臺廣泛應用到智慧城市的建設中。此時“北斗二號”系統開始覆蓋亞太地區，區別于“北斗一號”的主動式導航定位授時方式，“北斗二號”的被動式導航定位授時與GPS一致，可以更加廣泛地應用到民用領域。隨著“北斗二號”的成熟，北斗/GNSS多模芯片、模組和終端的價格不斷下探，國產的多模芯片價格也已經與國外的單一GPS芯片價格達到同樣水平甚至更便宜。成本上的優勢對北斗的民用化推廣起到了至關重要的作用，隨著天基與地基等多模增強系統帶來的更為精準的時空信息，北斗的行業應用和區域應用也開始不斷深化。

在這個時期，物聯網也開始了快速的發展，多種類型的傳感器、便捷的無線傳輸、基于云計算大數據的后臺分析平臺，促使物聯網向著萬物互聯的方向發展。結合了北斗時空信息的物聯網使得各類業務信息在一個統一的時空框架內感知、傳輸、分析與服務。需要注意的是，時空信息只是抓手，更重要的是如何與不同應用中的業務屬性信息結合，并由分析平臺提供決策，需要協同發展。沒有具體內容的時空信息，僅僅只是一串數字。所以，北斗系統需要與物聯網結合，時空大數據落地在各種行業應用上，才是真正的時空信息與萬物互聯的協同發展。

人工智能視角下的北斗時空智聯

人工智能的應用包括準確的分析決策和精準的執行操作，兩者一軟一硬相輔相成，共同促進人工智能的發展。執行操作需要在精準的時空框架下完成，因此能夠為各類應用提供精準時間和空間位置信息的北斗系統是執行操作的基礎所在。準確的分析決策在于基礎數據的質量，高質量的數據不僅能夠準確反映對象的特征，還包含有可追溯的時空信息。因此，北斗時空智聯是解決實際工程應用問題的有力手段。

北斗系統提供精準統一的時空基準，相應的感知信息通過5G通信傳輸至管理平臺，利用人工智能進行決策與分析，由具體的執行機構形成閉環。北斗、人工智能、5G通信所構成的技術共同體與其他產業深度融合，可以催生出更大的產業應用。不僅可以對傳統行業進行賦能與拓展，還可以對新興產業進行輔助與提升。

以傳統的城市管理行業為例，數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、導航、授時)體系將提供統一的時空基準，以5G為核心的低時延、低功耗、高并發通信技術將提供實時萬物互聯的傳感器網絡，以人工智能為核心的深度學習、精準執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，數字孿生城市應用可以被視為多種分類、識別、檢測、決策問題的集合。泛在精準定位、自驅動數據獲取、知識型大數據服務等核心技術起到了提取特征的作用，國家北斗精準服務網、行業專用設備和軟件平臺、數據分析平臺等基礎設施起到了聚合特征的作用，精準定位授時、跨行業全過程智能感知協同計算、知識驅動型城市運營綜合決策等數據集合起到了匹配特征的作用，最終在數字孿生城市的管網、電力、水務、環衛、交通、應急、養老等應用場景中得以實現。

2018年底，“北斗三號”基本系統已經建成，能夠為全球大部分地區提供有效的定位導航授時服務。2020年，“北斗三號”完整系統將正式服務全球。時空信息是智能感知的剛性需求，是未來智能服務發展的核心技術，融合創新是產業發展的必然選擇，我國衛星導航與位置服務產業正全面邁向技術融合和產業融合發展的新階段。北斗技術與通信、室內定位、汽車電子、人工智能、移動互聯網、物聯網、地理信息、遙感、大數據等先進技術融合，將通過終端產品和系統服務的集成化應用，呈現出創新化發展的新形態。產業鏈各個環節將與高端制造業、先進軟件業、綜合數據業和現代服務業各環節相互融合，形成集合化發展的新業態。而這種技術融合與產業融合發展的新形態與新業態，能夠實現在北斗時空智聯下的人、財、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”的服務體驗。

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