今年7月，习近平总书记宣布：北斗三号全球卫星导航系统正式开通！北斗三号系统的建成开通，是我国为全球公共服务基础设施建设作出的重大贡献。

北斗全球卫星导航系统是我国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能最高、与人民生活关联最紧密的巨型、复杂航天系统。如今的北斗，已经向一带一路沿线国家和地区亿级以上用户提供服务。

1、北斗系统概述

北斗系统彰显了不同凡响的中国风采、中国力量。但是大家知道北斗系统的由来吗？

北斗系统是在1983年，由著名科学家陈芳允院士提出的，它从无到有经历了“三步走”的发展历程，从最早的北斗一号系统，到北斗二号系统，演变成了现在的北斗三号全球系统。

那北斗系统与大家熟知的GPS有什么区别呢？

GPS作为美国研制的卫星导航系统，起步较早，使用范围也更广泛，在我们日常工作生活中，都会用到它。其实，全球共有4大卫星导航系统，分别为中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）和欧盟的伽利略（GALILEO），它们的服务能力和技术指标有所差别。

全球4大卫星导航系统

同其他3种卫星定位系统相比，北斗系统具有3大特点

✔抗遮挡能力强：采用3种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强；

✔定位精度高：北斗全球定位精度优于10 m，亚太地区定位精度优于5 m；

✔融合导航与通信功能：北斗系统具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。

2、北斗在京张高铁的应用

北斗卫星导航定位技术是实现高速铁路移动装备、固定基础设施及内外部环境间信息的全面感知、泛在互联、融合处理和科学决策的重要手段，为智能高铁运营提供科学准确可靠的时空数据服务。在京张高铁全面开展北斗时空信息服务，有助于推动高铁从数字化向智能化发展，实现铁路设备设施更加安全可靠，运营管理更加经济高效，客货服务更加温馨便捷。

京张高铁北斗时空信息服务体系构成：“1个平台、2个支撑、N个应用”。

■ 1个平台：依托全路统一的北斗技术应用平台——铁路北斗应用服务平台，为京张高铁提供全天候、全天时、高精度的定位导航、同步授时和短报文通信服务；

■ 2个支撑：建设地基增强系统播发差分信息，为各专业应用提供高精度位置服务；建设隧道信号覆盖系统，将卫星信号引入隧道等遮蔽区域，消除人员车辆定位盲区；

■ N个应用：结合现场需求开展多种北斗应用，其中以4类应用作为典型示范：

• 通过配置北斗高精度智能作业终端，实现上线作业人员定位、监控、轨迹回放，保障作业人员安全；

• 通过北斗高精度定位，实现基础设施的形变监测，有效预防安全风险隐患；

• 通过位置信息、测速测向信息等列车运行时空大数据分析，共享服务于专业应用系统；

• 通过天通卫星构建的应急通信网络，在应急情况特别是极端灾害与重大事故导致地面网络不可用时，确保有效通信。

3、北斗在京张高铁的创新

京张高铁首次将北斗技术与高铁智能化相结合，形成了“北斗+GIS”的位置信息可视化、形象化展示服务，“北斗+BIM”的数字化施工服务，“北斗+列车”的列车时空大数据服务，“北斗+传感器”的基础设施综合监测服务，“北斗+遥感”的灾害监测服务，等多种创新应用服务，解决了沿线缺少高精度位置服务网、隧道内定位信号弱的问题，实现了上道作业人员精准定位和铁路基础设施安全监测，为提升京张高铁数字化、智能化运营维护水平作出了贡献。

 创新①

首次构建京张高铁“定位-导航-授时”（PNT）体系，提供统一基准时空信息服务

北斗PNT（定位-导航-授时）原理图

基于北斗系统构建京张高铁的“定位-导航-授时”（PNT）体系，为京张高铁各业务应用提供统一基准的时空信息服务，同时减少外部应用对核心系统的干扰和安全风险。

 创新②

突破解决隧道内定位难题，快速定位车辆、作业人员，安全无忧。

京张高铁首次利用信号补偿再生技术实现隧道内卫星定位信号覆盖，解决了隧道内无法进行卫星定位的技术难题，实现隧道内外的无缝定位，确保隧道内定位信息的不间断，显著提高了隧道内作业的安全性和可监控性。

创新③

 多业务场景高效共享列车运行时空大数据，提供精准高效服务。

基于北斗平台的高精度位置服务，借助后台强大的处理解算能力，挖掘高铁列车位置信息、测速测向信息等实时状态信息，形成列车运行时空大数据，以灵活多样的共享方式高效服务于列车接发、旅客服务、大规模晚点情况分析等场景。

创新④

对基础设施全天候不间断实时监测，共同铸造铁路安全防线，列车安全又多了一道保险。

京张铁路沿线自然条件比较恶劣，有着地质条件差、坡度大、桥梁多、隧道多、温差大等特点，为了保障高铁列车安全平稳运行，路基、边坡、桥梁、铁塔等铁路基础设施的健康是关键。基于北斗系统的高精度定位功能，结合遥感技术、地理信息技术和传统监测手段等，实现对基础设施的全天候不间断实时监测，在保障列车安全运行的同时，提升旅客的美好出行体验。

北斗卫星导航系统已成为助力交通运输信息化和现代化的重要手段，对建立畅通、高效、安全、绿色的现代交通运输体系具有重要意义。

内容来源：铁科院电子所铁路北斗应用研发中心；铁科院电子所工程建设系统事业部；铁科院电子所基础设施及安全保障事业部。

特约供稿：沈海燕

本期编辑：李依诺