北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行與發(fā)展

·文|中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室 冉承其

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行與發(fā)展

·文|中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室 冉承其

編者按：2014年5月21-23日，第五屆中國衛(wèi)星導航學術年會在南京召開。中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其在會上作了題為“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行與發(fā)展”的報告。報告分發(fā)展規(guī)劃、最新進展、近期計劃三部分，全面系統(tǒng)介紹了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)一年來的建設運行和應用推廣工作，以下是報告摘編。

一、發(fā)展規(guī)劃

（一）發(fā)展目標

北斗系統(tǒng)致力于為全球用戶提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的定位、導航、授時服務。

北斗系統(tǒng)致力于滿足國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展對定位、導航、授時的需求，促進國家信息化建設和經(jīng)濟發(fā)展方式轉變，提升經(jīng)濟效益和社會效益。

北斗系統(tǒng)致力于與世界其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)共同合作，服務全球、造福人類。

（二）基本原則

開放：為用戶免費提供開放服務，歡迎全世界的用戶使用北斗系統(tǒng)。

自主：中國獨立自主地發(fā)展和運行北斗系統(tǒng)。

兼容：致力于實現(xiàn)與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)的兼容與互操作，使用戶獲得更好的服務。

漸進：依據(jù)國家的技術和經(jīng)濟發(fā)展實際，循序漸進地建設北斗系統(tǒng)。

（三）發(fā)展步驟

按照“三步走”的發(fā)展路線，“先區(qū)域、后全球，先有源、后無源”的發(fā)展思路分步實施，形成突出區(qū)域、面向全球、富有特色的北斗系統(tǒng)發(fā)展道路。

第一步：1994年啟動北斗試驗系統(tǒng)建設，于2000年形成區(qū)域有源服務能力；

第二步：2004年啟動北斗系統(tǒng)建設，于2012年形成區(qū)域無源服務能力；

第三步：2013年起持續(xù)發(fā)展北斗系統(tǒng)，將于2020年形成全球無源服務能力。

（四）系統(tǒng)組成

北斗系統(tǒng)由空間段、地面控制段、用戶段組成，空間段包括5顆靜止軌道（GEO）衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和27顆中圓軌道（MEO）衛(wèi)星；地面控制段包括主控站、注入站、監(jiān)測站等30余個地面站；用戶段包括北斗終端、與其他導航系統(tǒng)兼容的終端。

北斗系統(tǒng)提供授權、公開、廣域差分和短報文四種服務，定位精度優(yōu)于10米，授時精度優(yōu)于20納秒，測速精度每秒0.2米。

（五）基本政策

北斗系統(tǒng)為用戶免費提供開放服務。

持續(xù)進行系統(tǒng)維護和完善，不斷提升服務性能，為用戶提供更高質量的服務。

按計劃發(fā)布公開服務規(guī)范，發(fā)揮政府和市場的作用，推動北斗/GNSS應用的創(chuàng)新、普及與國際化，打造國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基礎。

秉承發(fā)展、合作、共贏的理念，實現(xiàn)北斗與其他GNSS系統(tǒng)的兼容共用，充分發(fā)揮系統(tǒng)效能，提升用戶效益。

二、最新進展

主要包括系統(tǒng)建設、應用推廣、國際合作三個方面。

（一）系統(tǒng)建設

1．保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行

北斗系統(tǒng)自2012年12月27日正式提供區(qū)域服務以來，系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行，服務性能指標穩(wěn)中有升。通過覆蓋亞太地區(qū)的服務信號監(jiān)測評估表明，系統(tǒng)服務性能滿足指標要求，部分地區(qū)服務性能優(yōu)于10米。如在北京、鄭州、西安、烏魯木齊等地區(qū)，定位精度可達7米左右；在東盟國家等低緯度地區(qū)，定位精度可達到5米左右。

2．發(fā)布系統(tǒng)規(guī)范文件

發(fā)布了《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)公開服務性能規(guī)范（1.0版）》，給出了北斗系統(tǒng)的空間信號特征及性能指標、系統(tǒng)服務特征及性能指標，向用戶承諾了系統(tǒng)基本性能標準。發(fā)布了《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間信號接口控制文件公開服務信號（2.0版）》，公布了第二個公開服務信號B2I，標志著北斗系統(tǒng)成為首個擁有兩個民用頻點并已經(jīng)形成服務能力的系統(tǒng)。

3．持續(xù)發(fā)展增強系統(tǒng)

國家有關部門及地方政府，基于現(xiàn)有GNSS監(jiān)測資源，聯(lián)合建設北斗地基增強系統(tǒng)。系統(tǒng)由框架網(wǎng)、區(qū)域加密網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心等組成，通過移動通信、數(shù)字廣播、衛(wèi)星等播發(fā)手段及相應接收終端，為我國及周邊地區(qū)提供廣域米級/分米級實時導航定位服務以及區(qū)域厘米級實時定位服務。

為滿足民航用戶一類精密進近服務（CAT-I）需求，開展了與國際接軌的雙頻多系統(tǒng)增強信號設計，完成了新一代星基增強系統(tǒng)初步方案論證。

4．啟動“第三步”建設

圍繞建設世界一流全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的目標，啟動北斗系統(tǒng)第三步建設。深化了系統(tǒng)總體方案論證，開展了關鍵技術攻關，突破了一系列新體制和新技術。在設計具有自主知識產(chǎn)權的導航信號體制、研發(fā)高性能星載原子鐘等方面取得新的進展，新一代北斗導航衛(wèi)星研制生產(chǎn)工作穩(wěn)步推進。

（二）應用推廣

1．基礎產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化

全面推進了北斗/GNSS兼容的芯片、模塊、天線、模擬器、導航軟件等基礎產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。具有自主知識產(chǎn)權的北斗/GNSS導航型芯片/模塊已量產(chǎn)實用，定位精度、可用性等關鍵性能指標已與國際同類產(chǎn)品相當。在這次年會上，發(fā)布了北斗/GNSS芯片、天線、模塊、信號模擬器等4類8種基礎產(chǎn)品第三輪研發(fā)測試評比結果。截至2014年第一季度，國產(chǎn)北斗/GNSS導航模塊銷量已達200萬片以上，在車載導航、監(jiān)控等行業(yè)應用領域得到規(guī)模應用；高精度測量型板卡銷量已近5萬套，占國內(nèi)高精度應用市場份額的1/3，在智能駕考、形變監(jiān)測、國土測繪等領域得到批量應用。面向智能手機、平板電腦、穿戴式設備等大眾市場千萬量級應用需求，正在推動產(chǎn)品的小型化、低功耗和高可靠，提升產(chǎn)品成熟度，為北斗走向大眾應用夯實基礎。

2．行業(yè)/區(qū)域示范應用

交通運輸領域，完成了全國重點運輸車輛監(jiān)控平臺建設，全國共有30余萬輛長途客車、旅游包車、危險品運輸車等重點運輸車輛上安裝了北斗兼容終端。2014年1月，交通運輸部、公安部、安監(jiān)總局聯(lián)合發(fā)布《道路運輸車輛動態(tài)監(jiān)督管理辦法》，要求道路運輸車輛安裝和使用衛(wèi)星定位裝置，預計未來2年內(nèi)會有數(shù)百萬臺營運車輛加裝北斗兼容終端，將進一步提升交通運輸?shù)慕?jīng)濟和社會效益。

漁業(yè)領域，北斗可提供遠海及近海船舶的位置監(jiān)控，北斗短信與手機短信可互聯(lián)互通，為漁船提供及時精準的氣象和海況信息。目前北斗船舶入網(wǎng)用戶3萬余個，伴隨手機用戶10萬余個。

氣象領域，北斗/GNSS探空儀已完成定型，武漢、陽江、?？?、錫林浩特等北斗探空站已納入氣象業(yè)務運行；湖北省、廣東省北斗/GNSS水汽監(jiān)測系統(tǒng)開始示范運行；在2013年“飛燕”、“尤特”登陸時，首次利用北斗海上反射信號成功監(jiān)測到臺風，顯示了北斗對氣象預報的應用潛力。

廣東省借助珠三角地區(qū)衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)體系完備的優(yōu)勢，打造了基于北斗的公共運營服務平臺，開展了城市應急管理、智能交通、綜合執(zhí)法、人身安全保障服務、公務用車監(jiān)管等北斗應用示范。

上海市結合智慧城市建設，構建了基于北斗的長三角位置服務公共平臺和基礎設施，開展了車輛監(jiān)管服務、大眾位置服務和高精度定位服務等北斗應用示范。

此外，減災、公安、海上搜救等領域，湖南、陜西、北京、貴州等區(qū)域的示范項目已啟動實施。國土資源、旅游、電力等領域，江蘇、新疆、湖北、云南、成渝地區(qū)等區(qū)域的示范項目正在論證。

3．大眾應用

北斗得到國內(nèi)外大眾市場的認可。2013年，智能手機領域，三星發(fā)布了全球首款具備北斗定位功能的手機，市場首批投放3000萬部；華為發(fā)布了國內(nèi)首款具備北斗定位功能的手機，市場首批投放800余萬部。車載導航領域，國內(nèi)20余個品牌200余款車型的北斗/GNSS車載導航儀已經(jīng)正式走向市場，目前，前、后裝市場已完成20余萬臺的安裝和銷售。用戶體驗表明，北斗/GNSS應用可以有效提升用戶在城市峽谷等場景中導航定位的可用性和精度。同時，隨著芯片小型化、低功耗、低成本的發(fā)展，北斗將全面走向大眾應用，服務大眾生活。

4．產(chǎn)業(yè)環(huán)境

國家及有關部門非常重視衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國家實施北斗重大專項的基礎上，2013年，國務院先后發(fā)布了《關于促進信息消費擴大內(nèi)需的若干意見》、《國家衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，對衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展進行了總體部署，支持北斗應用作為國家重點培育的信息消費領域；在此基礎上，發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部、國家測繪地理信息局等均發(fā)布了推進北斗應用的相關政策建議。

全國北斗衛(wèi)星導航標準化技術委員會成立，歸口管理國家衛(wèi)星導航領域相關標準化工作。建立了衛(wèi)星導航國家標準體系，開展了通用技術要求、接口協(xié)議、測試規(guī)范等涉及衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的30余項標準制（修）訂工作，同時，持續(xù)推動北斗國際標準工作。

（三）國際合作

1．雙邊合作

持續(xù)與美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo以及印度、日本等系統(tǒng)開展兼容與互操作協(xié)調(diào)，共同為用戶提供更加優(yōu)質的服務。

2．多邊合作

積極參加聯(lián)合國衛(wèi)星導航相關活動，持續(xù)在ICG、ITU等多邊平臺開展國際協(xié)調(diào)，推動衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容共存和融合共用。

ICG，參與ICG章程及用戶論壇建立等未來改革議題協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)向聯(lián)合國派駐無償借調(diào)專家，擔任供應商、工作組主席，積極承擔國際責任；參與兼容與互操作、服務性能提升、信息分發(fā)和能力建設、時空參考及應用等工作組技術協(xié)調(diào)。

ITU，按照國際電聯(lián)規(guī)則申報衛(wèi)星網(wǎng)絡資料，與相關國家主管部門和操作者進行頻率協(xié)調(diào)，確保北斗與相關系統(tǒng)不產(chǎn)生有害干擾。

國際民航組織，參加國際民航組織導航系統(tǒng)專家組工作，正按計劃推動進入國際民航標準。

國際海事組織，船載北斗接收機設備性能標準已正式通過國際海事組織海上安全委員會審定。

第三代移動通信標準化伙伴項目（3GPP），支持北斗定位業(yè)務的技術標準已獲得通過，正在開展的終端設備性能標準和測試標準將于今年內(nèi)完成。

持續(xù)推動北斗進入衛(wèi)星導航接收機國際通用數(shù)據(jù)標準，國內(nèi)北斗接收機國際通用數(shù)據(jù)標準工作組已全面開展與RTCM、NMEA、IGS等相關國際組織的標準協(xié)調(diào)。

推動與APSCO、ESCAP、APEC、UNSPIDER等組織的合作，持續(xù)推動國際GNSS監(jiān)測評估倡議（IGMA）、北斗/GNSS應用演示和體驗倡議（BADEC），倡導通過監(jiān)測評估為用戶提供可靠有保障的服務，倡導通過多系統(tǒng)融合應用為用戶提供更加優(yōu)質多樣的服務。

3．國際化應用

與巴基斯坦簽署了關于衛(wèi)星導航領域的合作協(xié)議，第一批合作項目已順利完成；與亞太地區(qū)及東盟有關國家探討建立衛(wèi)星導航應用合作機制。持續(xù)舉辦北斗亞太行、東盟行活動，推動衛(wèi)星導航應用普及。

4．技術合作

鼓勵國際學術交流，推動在監(jiān)測評估、導航應用等多方向的技術合作，推動形成國際GNSS監(jiān)測評估參數(shù)規(guī)范，參與IGS多系統(tǒng)演示計劃（M-GEX），共享監(jiān)測評估數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。舉辦面向國際的中國衛(wèi)星導航學術年會；持續(xù)參與國際衛(wèi)星導航領域相關學術會議。

依托北京航空航天大學建設的衛(wèi)星導航國際交流培訓中心，籌建聯(lián)合國空間科技教育區(qū)域中心，重點面向全球特別是亞太地區(qū)開展交流培訓。每年開設聯(lián)合國空間應用衛(wèi)星導航專業(yè)碩士班、衛(wèi)星導航前沿技術暑期學校。

三、近期計劃

（一）系統(tǒng)建設

1．保持系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，持續(xù)提升系統(tǒng)服務性能。

2．加快推進系統(tǒng)全球組網(wǎng)建設，2015年前發(fā)射新一代北斗導航衛(wèi)星，開展新技術和新體制試驗驗證，適時加入衛(wèi)星網(wǎng)絡。

3．加快推進北斗地基增強系統(tǒng)建設，2015年前后開始提供服務。

（二）應用推廣

1．鼓勵北斗/GNSS應用模式和商業(yè)模式創(chuàng)新，促進產(chǎn)學研用互動和跨行業(yè)融合，推進行業(yè)和區(qū)域示范應用，拓展北斗/GNSS應用的深度和廣度。

2．鼓勵北斗/GNSS基礎產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，發(fā)揮政策和市場的作用，整合資本、技術、商業(yè)資源，加速大眾市場千萬量級應用推廣的進程。

3．規(guī)范市場競爭秩序，完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，通過產(chǎn)品質量監(jiān)管、知識產(chǎn)權保護以及標準化工作，推進北斗/GNSS產(chǎn)業(yè)化、國際化進程。

（三）國際合作

1．發(fā)布北斗系統(tǒng)白皮書，全面詮釋北斗發(fā)展理念和相關主張。

2．推進與美、俄、歐等衛(wèi)星導航系統(tǒng)的對話與交流，深化在兼容與互操作、監(jiān)測評估、天基增強系統(tǒng)及應用等領域的合作。

3．促進ICG、ITU等國際組織多邊協(xié)調(diào)機制的完善，推進國際熱點問題協(xié)調(diào)與規(guī)范制定，為北斗/GNSS合作發(fā)展營造良好氛圍。

4．建立統(tǒng)籌推動北斗/GNSS國際化應用的協(xié)調(diào)機制，充分發(fā)揮國家有關部門資源優(yōu)勢，進一步拓展國際合作渠道，推動北斗/GNSS全球化應用，支撐北斗/GNSS服務能力提升。

四、結論

北斗系統(tǒng)持續(xù)提供了免費、穩(wěn)定、可靠的服務，并啟動了第三步建設。

北斗應用已初見成效，基礎產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)，逐步進入各個行業(yè)和大眾領域應用。

北斗國際化進程穩(wěn)步推進，積極履行衛(wèi)星導航大國的責任義務。

創(chuàng)新是衛(wèi)星導航事業(yè)不斷向前發(fā)展的力量源泉，融合是提升定位導航授時服務效益的必由之路，共享是實現(xiàn)信息服務惠及全球的永恒追求。北斗系統(tǒng)作為GNSS大家庭的重要成員，將繼續(xù)秉持“中國的北斗、世界的北斗”的發(fā)展理念，與國際社會和各國一道攜手努力，實現(xiàn)世界衛(wèi)星導航共同發(fā)展與繁榮！