全球快報:北斗組網后干個啥，PNT體系帶你上天入地又下海

Part.1

北斗還不夠嗎，PNT又是啥？

(資料圖片僅供參考)

2020年7月31日，北斗全球衛星導航系統（即北斗三號）正式開通服務，標志著我國已建成具有完全自主可控能力的時空基準設施。

北斗衛星導航系統雖然功能強大，但與其他衛星導航系統（如美國的GPS）一樣，北斗也不可避免地存在無線電信號落地功率微弱、在室內及水下空間不適用等問題，這就不能完全滿足各類用戶對時空信息的需求，做不到全方位覆蓋提供時空信息服務，因此PNT（導航、定位、授時）體系的理念應運而生。

PNT是定位（positing）、導航(navigating)、授時(timing)體系的簡稱，是一個涉及陸海空天一體化的龐大體系工程，全球衛星導航系統是其主要組成部分，PNT體系同時也是全球衛星導航系統的進一步完善與深化。

PNT是一個多技術手段融合的體系工程，其概念在2004年美國頒布的《美國國家天基定位、導航與授時政策》報告中首次提出，該報告詳細描述了時空基準服務的重要性，分析了GPS存在的問題，并且該報告將PNT上升至國家戰略的地位。至此，在美國官方中PNT的概念就取代了GPS。

根據相關報道，我國當前也在加快推進以北斗系統為核心的國家綜合PNT體系建設工作。我國的目標是提供一個安全可靠、性能更優、無處不在、無時不有的時空基礎設施，PNT體系的建設能顯著提升國家時空信息服務能力，為全球用戶提供更為優質的服務，真正做到“中國的北斗，世界的北斗”。

圖1 美國PNT體系結構設計

（圖片來源：美國PNT發展報告）

圖2 美國PNT體系結構范圍

（圖片來源：作者自制）

Part.2

PNT體系的360°無死角守護

北斗衛星導航系統建成以來，幾乎每天都在給大眾提供時空信息服務。事實上，人類的生產生活幾乎每天都在與時間和空間的信息打交道。相關研究統計表明，人類的信息交互有近八成是與PNT（導航、定位、授時）相關。

例如，我們日常生活中使用的某些地圖APP，其中的導航功能就是衛星導航系統（北斗或GPS）提供的服務；微信開啟位置共享用到了衛星導航系統的定位服務；共享單車停靠也用到了定位的服務功能；電力行業、金融行業要求全網系統時間同步，用到了北斗的精密授時功能。

除了柴米油鹽的日常生活以外，人類追尋星辰大海的腳步也不曾停歇。未來人類的活動范圍也許不僅限于陸地，蔚藍的深海、浩瀚的深空都是人類探尋的目標。同時，隨著應用的多樣化，用戶在各種復雜環境下對時空信息的精度和可靠性要求也越來越高，衛星導航系統的短板就開始顯現，針對衛星導航系統不能完成的任務，需要大力開展相關探索，這也是PNT體系研究的出發點。

橫向無縫覆蓋室內、縱向拓展到水下及深空，且能在復雜環境下提供高精度、連續穩定的時空信息服務就是PNT體系最大的特色。

PNT體系綜合了天基、空基、陸基以及其他各類導航資源，形成了陸、空、天、水下、室內外一體全域覆蓋的高精度時空統一服務體系。PNT體系依靠多種信息技術為支撐，擔負起國家時空基準建立、維持、傳遞；時空信息播發與獲取；定位、導航、授時服務任務的國家信息基礎設施，更是一項國之重器！

圖3 PNT總體架構示意圖

（圖片來源：作者自制）

Part.3

未來已來，巡天遁地入海不是夢

今天的中國已經取得了神舟載人飛天、嫦娥探月、蛟龍潛海的輝煌成就。無論是上天還是入海，我國都期望對未知的探索走得更深、更遠、更穩健。知道目的地，更能知道來時的路，PNT能夠為我們一路指引方向。

我國已經開始提出建設下一代國家綜合PNT體系的戰略構想，并開展了國家綜合PNT體系論證工作。

那么，PNT體系涉及哪些關鍵技術呢？

首先，北斗衛星導航系統作為國家自主建設的全球系統，無疑是我國PNT體系的基石和主體。同時，還需發展諸如脈沖星導航在內的深空導航技術、低軌衛星增強技術、室內定位技術、地基/空基增強技術。水下部分還需聲吶、重力匹配、慣導等技術的加持。有了以上技術的支撐，以組合、融合、網絡化的方法就能構建滿足地面、水下，甚至深空的導航定位授時服務。

圖4 北斗衛星導航系統

（圖片來源：北斗衛星導航系統官網）

如今，我國的北斗系統已經解決了室外導航定位服務問題，未來構建綜合PNT體系，將無縫覆蓋室內外導航定位服務，真正實現陸海空天地一體化的時空信息服務，上天入海，皆有PNT為您保駕護航。

參考文獻:

[1]謝軍, 劉慶軍, 邊朗. 基于北斗系統的國家綜合定位導航授時(PNT)體系發展設想[J]. 空間電子技術, 2017, 14(5):6.

[2]楊元喜. 綜合PNT體系及其關鍵技術[J]. 測繪學報, 2016(5):6.

[3]追求極致 專訪北斗衛星導航系統工程副總設計師冉承其 中國紀檢監查報 2020.8.1

出品：科普中國

作者：陳威屹

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