当前讯息：北斗组网后干个啥，PNT体系带你上天入地又下海

2022-10-09 18:05:59 来源：科普中国

Part.1

北斗还不够吗，PNT又是啥？

2020年7月31日，北斗全球卫星导航系统（即北斗三号）正式开通服务，标志着我国已建成具有完全自主可控能力的时空基准设施。

(相关资料图)

北斗卫星导航系统虽然功能强大，但与其他卫星导航系统（如美国的GPS）一样，北斗也不可避免地存在无线电信号落地功率微弱、在室内及水下空间不适用等问题，这就不能完全满足各类用户对时空信息的需求，做不到全方位覆盖提供时空信息服务，因此PNT（导航、定位、授时）体系的理念应运而生。

PNT是定位（positing）、导航(navigating)、授时(timing)体系的简称，是一个涉及陆海空天一体化的庞大体系工程，全球卫星导航系统是其主要组成部分，PNT体系同时也是全球卫星导航系统的进一步完善与深化。

PNT是一个多技术手段融合的体系工程，其概念在2004年美国颁布的《美国国家天基定位、导航与授时政策》报告中首次提出，该报告详细描述了时空基准服务的重要性，分析了GPS存在的问题，并且该报告将PNT上升至国家战略的地位。至此，在美国官方中PNT的概念就取代了GPS。

根据相关报道，我国当前也在加快推进以北斗系统为核心的国家综合PNT体系建设工作。我国的目标是提供一个安全可靠、性能更优、无处不在、无时不有的时空基础设施，PNT体系的建设能显著提升国家时空信息服务能力，为全球用户提供更为优质的服务，真正做到“中国的北斗，世界的北斗”。

图1 美国PNT体系结构设计

（图片来源：美国PNT发展报告）

图2 美国PNT体系结构范围

（图片来源：作者自制）

Part.2

PNT体系的360°无死角守护

北斗卫星导航系统建成以来，几乎每天都在给大众提供时空信息服务。事实上，人类的生产生活几乎每天都在与时间和空间的信息打交道。相关研究统计表明，人类的信息交互有近八成是与PNT（导航、定位、授时）相关。

例如，我们日常生活中使用的某些地图APP，其中的导航功能就是卫星导航系统（北斗或GPS）提供的服务；微信开启位置共享用到了卫星导航系统的定位服务；共享单车停靠也用到了定位的服务功能；电力行业、金融行业要求全网系统时间同步，用到了北斗的精密授时功能。

除了柴米油盐的日常生活以外，人类追寻星辰大海的脚步也不曾停歇。未来人类的活动范围也许不仅限于陆地，蔚蓝的深海、浩瀚的深空都是人类探寻的目标。同时，随着应用的多样化，用户在各种复杂环境下对时空信息的精度和可靠性要求也越来越高，卫星导航系统的短板就开始显现，针对卫星导航系统不能完成的任务，需要大力开展相关探索，这也是PNT体系研究的出发点。

横向无缝覆盖室内、纵向拓展到水下及深空，且能在复杂环境下提供高精度、连续稳定的时空信息服务就是PNT体系最大的特色。

PNT体系综合了天基、空基、陆基以及其他各类导航资源，形成了陆、空、天、水下、室内外一体全域覆盖的高精度时空统一服务体系。PNT体系依靠多种信息技术为支撑，担负起国家时空基准建立、维持、传递；时空信息播发与获取；定位、导航、授时服务任务的国家信息基础设施，更是一项国之重器！

图3 PNT总体架构示意图

（图片来源：作者自制）

Part.3

未来已来，巡天遁地入海不是梦

今天的中国已经取得了神舟载人飞天、嫦娥探月、蛟龙潜海的辉煌成就。无论是上天还是入海，我国都期望对未知的探索走得更深、更远、更稳健。知道目的地，更能知道来时的路，PNT能够为我们一路指引方向。

我国已经开始提出建设下一代国家综合PNT体系的战略构想，并开展了国家综合PNT体系论证工作。

那么，PNT体系涉及哪些关键技术呢？

首先，北斗卫星导航系统作为国家自主建设的全球系统，无疑是我国PNT体系的基石和主体。同时，还需发展诸如脉冲星导航在内的深空导航技术、低轨卫星增强技术、室内定位技术、地基/空基增强技术。水下部分还需声呐、重力匹配、惯导等技术的加持。有了以上技术的支撑，以组合、融合、网络化的方法就能构建满足地面、水下，甚至深空的导航定位授时服务。

图4 北斗卫星导航系统

（图片来源：北斗卫星导航系统官网）

如今，我国的北斗系统已经解决了室外导航定位服务问题，未来构建综合PNT体系，将无缝覆盖室内外导航定位服务，真正实现陆海空天地一体化的时空信息服务，上天入海，皆有PNT为您保驾护航。

参考文献:

[1]谢军, 刘庆军, 边朗. 基于北斗系统的国家综合定位导航授时(PNT)体系发展设想[J]. 空间电子技术, 2017, 14(5):6.

[2]杨元喜. 综合PNT体系及其关键技术[J]. 测绘学报, 2016(5):6.

[3]追求极致专访北斗卫星导航系统工程副总设计师冉承其中国纪检监查报 2020.8.1

出品：科普中国

作者：陈威屹

监制：中国科普博览

文章仅代表作者观点，不代表中国科普博览立场

本文首发于中国科普博览（kepubolan)