端午特稿 | 北斗：扬起中国卫星导航系统之帆
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作 者 | 丁丽君 黄 涛 汤利容 王 欣 郝玉兰 郭欣悦 专利审查协作北京中心光电部
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编者按
端午假期最后一天，多些正能量，听专利审查协作北京中心光电部的专家们给大家介绍我国拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统。
一、北斗简介
中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制、独立运行、并与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统由空间星座、地面控制和用户终端三部分组成。空间星座部分由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星；地面控制系统包括若干主控站、时间同步/注入站和监测站组成；用户终端部分是指各类“北斗”用户终端，包括与其他卫星导航系统兼容的终端，以满足不同领域和行业的应用需求。
二、市场应用
1、军用
北斗卫星导航系统的军事功能主要体现在：运动目标的定位导航，如飞机、导弹、水面舰艇和潜艇；为缩短反应时间的武器载具发射位置的快速定位，如弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等；人员搜救、水上排雷定位等。
2、民用
ⅰ、个人位置服务
当进入不熟悉的地方时，可以通过装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置进行定位和导航，找到要走的路线，到达目的地。
ⅱ、气象应用
北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，提高空间天气预警业务水平，提升气象防灾减灾的能力，对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展具有重要的影响。
ⅲ、交通管理
交通管理包括公路，铁路，水运以及航空。卫星导航将有利于提升交通管理水平。通过安装卫星导航接收机和数据发射机，位置信息就能在瞬间自动转发到中心站。这些位置信息可用于交通管理，使得交通更安全，更高效。
IV、海洋渔业
北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持组建海洋渔业综合信息服务网络，并且北斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上渔船提供导航定位和安全保障。
V、应急救援
北斗卫星导航系统除导航定位外，还具备短报文通信功能，可实现沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援，通过卫星导航终端设备及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效。
三、未来发展
1、北斗芯片
根据GSA 预测，2010-2020 年间，以智能手机、平板等移动终端为载体的位置服务市场的卫星导航定位设备累积出货量将占到全球卫星导航定位设备累积出货量的87.11%，我国的智能手机消费群体尤为庞大，因此，以智能手机为代表的消费电子市场是做大做强北斗产业规模的最为关键的市场。预计2016 年采用自主四合一高集成度北斗芯片的智能手机将突破2000万部，北斗将随智能手机真正走入寻常百姓家。
2、高精度
北斗三频导航信号的载波相位整周模糊度解算时间仅10ｓ，而ＧＰＳ目前双频信号约需40ｓ；北斗三频进行厘米级高精度实时测量的作业范围可达100ｋｍ，而传统ＧＰＳ双频作业范围约20ｋｍ。经过对比可见，北斗已经占据争夺高精度测量民用市场更大份额的有利优势。
此外，相对于GPS卫星来说，北斗卫星的类型比较多，全天可视卫星数为９～１４颗，其中GEO 卫星可以全天进行观测，IGSO 卫星也可以观测较长的时段，因此，服务可用性和定位精度相比ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ具有明显优势。
3、高覆盖率
北斗是全球第一个拥有三轨混合星座的卫星导航系统。北斗区域系统共１４颗组网卫星，包括５颗ＧＥＯ、５颗ＩＧＳＯ和４颗ＭＥＯ，三轨混合星座可以尽量提升星座效率值，也就是提高同样卫星数量条件下的地球覆盖率，其一大优势是在低纬度地区丛林遮蔽、城市峡谷等高遮蔽角环境下使用性能突出。在随后建设的日本的ＱＺＳＳ 和印度的ＩＲＮＳＳ 也基本遵循了此种设计思路。
4、独特性
连续导航与定位报告深度结合是世界卫星导航的发展潮流，是当今信息化社会发展、数字地球建设的重大需求。定位报告是北斗与生俱来的功能，是北斗区别于世界其他卫星导航系统的最大特色，并且短报文通信也是北斗特有的一个功能。利用该些独特功能进行各种新型服务的开发是北斗系统区别于其它导航系统的最大特色。
四、专利信息
目前，北斗定位的专利布局与其他卫星定位系统相比差距明显。北斗导航专利申请起步较晚，但近年来申请量呈现加速增长的态势，且申请人分布也愈发广泛，这预示着围绕北斗定位系统的生态圈正在逐步形成。然而北斗定位的专利申请基本都是在国内进行的，这一点与规划中的区域以至全球卫星导航不相匹配。
美国自1996 年即开始在中国进行卫星导航领域的专利布局，且申请量增长迅速，显示出美国在卫星导航领域的传统优势；日本从2001 年开始加强在中国的卫星导航领域的专利布局，并于2004 年在国外申请人中跃居第一；与国外申请人在我国专利布局如火如荼形成鲜明对比的是，我国的北斗定位系统只着眼于在国内布局，而在国外专利申请甚少。因此目前亟待解决的问题是做好北斗定位的国际专利申请布局。
北斗卫星全球导航系统将于2020 年建成，伴随这一重大目标的实现，北斗全球应用及相关系统建设也应提上日程。放眼国外卫星导航企业可以知道，在进入目标市场前，先期开展专利布局和专利申请，为进入和争取目标市场可以发挥重要的保驾护航作用。而我国北斗卫星导航系统目前进行的国际专利申请数量很少，因此，今后应考虑在综合分析目标市场的基础上，重视专利布局，逐步开展国际专利申请研究和实务工作，提高专利数量、质量和市场的融合，让北斗走向世界。
