北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的思考

· 文|首都師范大學(xué) 王洪民

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的思考

· 文|首都師范大學(xué) 王洪民

一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)現(xiàn)狀

GPS是目前國際上建成最早、最成熟、應(yīng)用最為廣泛的一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。國內(nèi)有關(guān)衛(wèi)星導(dǎo)航定位方面發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)也主要是GPS衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成和投入使用，為我國衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的系統(tǒng)化提供了一個契機。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，實質(zhì)上不僅要建立北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)體系，同時也是對目前已經(jīng)形成的所有衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)的全面梳理，以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，建立國內(nèi)完善的衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系。

國家和國內(nèi)各行業(yè)都很重視衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。國家發(fā)改委于2003年11月批復(fù)了“衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)研究制定”專項, 該專項由信息產(chǎn)業(yè)部牽頭, 聯(lián)合相關(guān)單位組織成立了專門工作組共同承擔(dān)研究與研制任務(wù)。

2007年7月，根據(jù) “北斗二號民用市場開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化項目的需要，國防科工委“衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用論證平臺”標(biāo)準(zhǔn)工作委員會成立, 負(fù)責(zé)專項中衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)總體研究工作的開展，并根據(jù)“民用產(chǎn)業(yè)化”項目的部署組織落實相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的具體研制，切實有效地推動了標(biāo)準(zhǔn)項目的開展, 進一步加強了對標(biāo)準(zhǔn)項目實施的協(xié)調(diào)監(jiān)督、評估審查。專項中的標(biāo)準(zhǔn)研制工作由中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所歸口, 先期制標(biāo)項目均申請列入國標(biāo)計劃。

2010年12月，航天科技集團公司專門成立中國航天標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品保證研究院，履行航天標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)歸口、專業(yè)支撐、國際合作和產(chǎn)品保證專業(yè)技術(shù)支撐。

2014年4月，全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會成立，由來自行業(yè)部門、企業(yè)單位、地方院校、監(jiān)測機構(gòu)等單位的48名委員、7名觀察員和3名聯(lián)絡(luò)員組成，“兩彈一星”功勛科學(xué)家、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計師孫家棟院士任主任委員。

各行業(yè)也有不少標(biāo)準(zhǔn)化組織機構(gòu)在關(guān)注和積極參與制定衛(wèi)星導(dǎo)航在行業(yè)中應(yīng)用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

截至2013年底，國內(nèi)涉及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的標(biāo)準(zhǔn)有：基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)13項，涉及導(dǎo)航術(shù)語、時空基準(zhǔn)和接口文件等；衛(wèi)星導(dǎo)航工程類標(biāo)準(zhǔn)涉及衛(wèi)星導(dǎo)航總體技術(shù)、導(dǎo)航衛(wèi)星有效載荷、地面運控系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)等幾十項；衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用類標(biāo)準(zhǔn)共125項，涉及數(shù)據(jù)類標(biāo)準(zhǔn)、終端產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量與測試檢驗標(biāo)準(zhǔn)等，行業(yè)涉及電子、交通、鐵道、民航、郵政、測繪等[1]。

二、中國衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及特點

中國涉及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和應(yīng)用有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)研究和制定工作長期以來一直是以各應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域自行制定為主，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和組織管理，并且研究內(nèi)容和制定的標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)集中于GPS應(yīng)用服務(wù)類標(biāo)準(zhǔn)，這與以前長期依賴使用GPS有著直接的關(guān)系，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)為改變這一局面提供了根本上的支撐。

通過對目前國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行檢索，國家標(biāo)準(zhǔn)近40項，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（不包含國軍標(biāo)）50余項。通過對這些標(biāo)準(zhǔn)的研究，可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀的幾個特點：

（1）標(biāo)準(zhǔn)范圍廣泛、相對零散、距離標(biāo)準(zhǔn)體系尚有較大差距

長期以來國內(nèi)各行業(yè)（例如航空、航天、工信部、交通部等國家部委和大型央企）從導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)的自我內(nèi)部需求出發(fā)，制定了諸多衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)，但由于缺乏頂層組織與規(guī)劃，造成了一些基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)缺失，而應(yīng)用型服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)制定等現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)范圍廣，但相對零散，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量也良莠不齊，難以協(xié)同。

（2）對GPS仍顯較重依賴，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系尚有很大建設(shè)空間

基于GPS的成熟性，國內(nèi)各行業(yè)長期使用GPS，衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)研究和標(biāo)準(zhǔn)制定也大都集中于GPS應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，對多導(dǎo)航系統(tǒng)的互操作性等標(biāo)準(zhǔn)研究和制定較少，也較少參與國際標(biāo)準(zhǔn)的合作。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)為中國衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化工作提供了一個良好的契機，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)空間巨大。

（3）國內(nèi)GPS標(biāo)準(zhǔn)主要由基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成，且以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)為主

長期以來，國內(nèi)使用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一直受制于美國等擁有和控制著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家，國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定也受此影響巨大，主要集中于GPS應(yīng)用服務(wù)類標(biāo)準(zhǔn)的制定。事實上，衛(wèi)星導(dǎo)航作為一個領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)有著豐富的內(nèi)涵：基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、工程標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等。

三、思考與建議

1.構(gòu)建原則

（1）堅持核心知識產(chǎn)權(quán)和自主創(chuàng)新的原則

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)擁有獨立控制權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是建立整個衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)和核心。長期以來中國的衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)、衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直受制于人，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)則為打破這一桎梏提供了根本性的支持。必須堅持核心知識產(chǎn)權(quán)和自主創(chuàng)新的原則，在國家政策的扶持下，以市場需求為引導(dǎo)，總結(jié)衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)多年來發(fā)展的經(jīng)驗和教訓(xùn)，自主創(chuàng)新，以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，建成GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的新標(biāo)準(zhǔn)體系。

（2）堅持開放兼容和國際接軌的原則

為建設(shè)科學(xué)有效的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系，必須充分利用國內(nèi)外有效標(biāo)準(zhǔn)資源，充分采用整合、繼承和發(fā)展現(xiàn)有的符合實際應(yīng)用的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)上以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，兼容GPS、GLONASS和GALILEO衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，真正站在GNSS的高度建成開放兼容的標(biāo)準(zhǔn)體系，與國際接軌，參與國際合作和競爭。

（3）堅持科學(xué)和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)原則

標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)是一個科學(xué)問題，必須堅持科學(xué)和系統(tǒng)的態(tài)度和方法來建設(shè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系。在技術(shù)層面，應(yīng)保證各類標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)配套，本著先基礎(chǔ)后其他、先綜合后專業(yè)、先通用后專用、使標(biāo)準(zhǔn)體系形成一個有機整體。在管理層面，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工程建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，涉及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研制建設(shè)單位、運行維護單位、各行業(yè)應(yīng)用部門、標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)等，為保證標(biāo)準(zhǔn)化工程建設(shè)有效順利進行，需要在技術(shù)、管理決策、應(yīng)用等方面統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，明確任務(wù)分工，發(fā)揮整體優(yōu)勢，運用系統(tǒng)工程的方法，確保建設(shè)工作有序完成。全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會就將起到頂層領(lǐng)導(dǎo)和管理協(xié)調(diào)的作用。其工作范圍主要包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理、建設(shè)、運行、應(yīng)用、服務(wù)等技術(shù)領(lǐng)域的國家和國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，負(fù)責(zé)制、修訂北斗系統(tǒng)相關(guān)的基礎(chǔ)、工程建設(shè)、運行維護、應(yīng)用等國家和國際標(biāo)準(zhǔn)。

2.標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)構(gòu)想

圖1 美國發(fā)布的GPS標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

圖2 中國發(fā)布的GPS標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

（1）標(biāo)準(zhǔn)分類方法

我國國家標(biāo)準(zhǔn)體系經(jīng)過不斷完善，已經(jīng)涵蓋了國民經(jīng)濟的各個行業(yè)，在國家標(biāo)準(zhǔn)化工作中發(fā)揮頂層指導(dǎo)作用。國家標(biāo)準(zhǔn)體系的主要層次是按照國民經(jīng)濟的行業(yè)分類來劃分的，在每個行業(yè)的分支中，標(biāo)準(zhǔn)可以按照層次分為國家標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；按照標(biāo)準(zhǔn)的形式可以分為標(biāo)準(zhǔn)、指導(dǎo)性技術(shù)文件和工業(yè)技術(shù)協(xié)議；按照標(biāo)準(zhǔn)的類型可以分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工程標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)等, 共同構(gòu)成一個全方位立體化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，每個標(biāo)準(zhǔn)在這個體系中都有這四個坐標(biāo)。衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建可以按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)分類方法構(gòu)建，選取適用的分類項目構(gòu)建北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系。

（2）參考GPS標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系

目前美國的GPS標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)和建設(shè)內(nèi)容相對成熟，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)可以參考借鑒。通過對美國發(fā)布的GPS標(biāo)準(zhǔn)和中國發(fā)布的GPS標(biāo)準(zhǔn)進行分析歸納，形成中國的GPS體系結(jié)構(gòu)圖和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容圖[2]（圖1-圖4所示 ）。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系吸收美國標(biāo)準(zhǔn)體系的優(yōu)點，在中國GPS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)體系要求進行詳細規(guī)劃建設(shè)。例如，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)考慮增強工程標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)、增強基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)、應(yīng)用服務(wù)中增強性能服務(wù)類標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)。

（3）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系建議

按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)分類法，選取適用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系的6類（基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、工程標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)）作為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的基本分類，建立如圖5所示的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系基本框架圖。

基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)主要指術(shù)語定義、時間系統(tǒng)、空間坐標(biāo)系以及接口控制規(guī)范等基礎(chǔ)信息標(biāo)準(zhǔn)，如圖6所示。在目前我國制定的GPS標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)一般歸類為通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。目前北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)中重要的時空坐標(biāo)及接口控制規(guī)范（ICD）都已開放發(fā)布，基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善發(fā)展中。

圖3 美國發(fā)布的GPS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容

圖4 中國發(fā)布的GPS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容

圖5 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系基本框架圖

圖6 基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成構(gòu)想

產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)主要指有關(guān)終端產(chǎn)品、核心模塊、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)產(chǎn)品、軟件產(chǎn)品等產(chǎn)品相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如圖7所示。

圖7 產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成構(gòu)想

服務(wù)類產(chǎn)品主要指基礎(chǔ)服務(wù)、增強服務(wù)、精密數(shù)據(jù)服務(wù)、性能服務(wù)規(guī)范、運營服務(wù)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如圖8所示。其中性能服務(wù)規(guī)范也可以歸類到基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)。

圖8 服務(wù)類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成構(gòu)想

工程類標(biāo)準(zhǔn)主要從工程建設(shè)的角度制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，主要包括產(chǎn)品保證、工程管理和工程技術(shù)等方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如圖9所示。

圖9 工程類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成構(gòu)想

方法類標(biāo)準(zhǔn)主要針對產(chǎn)品測試檢定、試驗等方法制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如圖10所示。

圖10 方法類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成構(gòu)想

管理類標(biāo)準(zhǔn)主要指除去北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程管理之外的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)的管理方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品和服務(wù)的行業(yè)準(zhǔn)入管理規(guī)范等，如圖11所示。

圖11 管理類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成構(gòu)想

以上從6個分類概要描述了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的構(gòu)想，每類中內(nèi)容仍有待專業(yè)委員會補充和完善。

四、結(jié)束語

本文對我國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用現(xiàn)狀和衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀進行了分析，提出了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則，并借鑒國家標(biāo)準(zhǔn)體系分類方法提出了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系的基本構(gòu)想。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其基本體系框架的建設(shè)也需要廣泛和深入調(diào)查各行業(yè)、各部門的應(yīng)用需求，從系統(tǒng)的角度統(tǒng)一協(xié)商一致，才能使得標(biāo)準(zhǔn)體系真正有效地為社會所采用。

[1]陳飚.全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會在京成立[N/OL].北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),2014-04-28[2014-06-05].http:www.beidou.gov.cn/2014/04/28/20140 428bfdf2e7d77e499b89a5165a23ded6c3.html.

[2]朱筱虹,徐瑞,許昭霞,等. GPS標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及體系分析[J]. 無線電工程, 2012,42(8):28-31.