北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展

● 文|中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室 冉承其

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展

● 文|中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室 冉承其

一、發(fā)展規(guī)劃

1.發(fā)展目標

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)致力于為全球用戶提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)；滿足國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展對定位、導(dǎo)航、授時的需求，促進國家信息化建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，提升經(jīng)濟和社會效益；與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共同合作，服務(wù)全球、造福人類。

2.基本原則

開放：面向全球用戶免費提供開放服務(wù)。

自主：獨立自主發(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(dǎo)航系統(tǒng)的兼容與互操作，使用戶獲得更好的服務(wù)。

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

3.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—2000年，形成區(qū)域有源服務(wù)能力；

第二步：2004—2012年，形成區(qū)域無源服務(wù)能力；

第三步：2013—2020年，形成全球無源服務(wù)能力。

4.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(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。北斗系統(tǒng)提供授權(quán)、公開、廣域差分和短報文四種服務(wù)，定位精度優(yōu)于10m，授時精度優(yōu)于20ns，測速精度0.2m/s。

5.基本政策

北斗系統(tǒng)為用戶免費提供開放服務(wù)。持續(xù)進行系統(tǒng)維護和完善，不斷提升服務(wù)性能，為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。按計劃發(fā)布公開服務(wù)規(guī)范，發(fā)揮政府和市場的作用，推動北斗/GNSS應(yīng)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(chǔ)。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

1.系統(tǒng)建設(shè)

（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(wù)以來，系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行，服務(wù)性能指標穩(wěn)中有升。

通過覆蓋亞太地區(qū)的服務(wù)信號監(jiān)測評估表明，系統(tǒng)服務(wù)性能滿足指標要求，部分地區(qū)服務(wù)性能優(yōu)于10m。如在北京、鄭州、西安、烏魯木齊等地區(qū)，定位精度可達5—7m；在東盟國家等低緯度地區(qū)，定位精度可達到5m左右。

（2）推進增強系統(tǒng)建設(shè)

1）地基增強系統(tǒng)建設(shè)。按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、共建共享”原則，建立以北斗為主，并與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的地基增強高精度衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)體系。

☆ 地基增強系統(tǒng)架構(gòu)圖

初步完成基本系統(tǒng)研制建設(shè)，轉(zhuǎn)入全國框架網(wǎng)基準站建設(shè)階段，截至2015年11月，已經(jīng)完成117個框架網(wǎng)基準站建設(shè)和北京地區(qū)14個區(qū)域加密站建設(shè)，以及框架網(wǎng)基準站設(shè)備招標。同步在全國主要城市通過移動通信進行米級、分米級、厘米級北斗差分修正信息試播。在重點城市如北京等，通過中國移動多媒體廣播（CMMB）進行北斗米級差分修正信息試播。

2）星基增強系統(tǒng)建設(shè)。北斗系統(tǒng)將按照國際民航標準，開展北斗星基增強系統(tǒng)設(shè)計、試驗與建設(shè)，為我國及周邊地區(qū)民航等用戶提供一類精密進近服務(wù)。國際IWG組織已明確北斗系統(tǒng)為未來星基增強系統(tǒng)的增強對象。目前，正在開展北斗星基增強系統(tǒng)設(shè)計與試驗，后續(xù)將會同中國民航總局等推動工程建設(shè)。

（3）全球組網(wǎng)穩(wěn)步推進

圍繞建設(shè)世界一流全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的目標，啟動北斗系統(tǒng)第三步建設(shè)。深化了系統(tǒng)總體方案論證，開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，突破了一系列新體制和新技術(shù)。在設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的導(dǎo)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。

截至2015年11月，已成功發(fā)射4顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。衛(wèi)星采用新型導(dǎo)航信號、星間鏈路等新技術(shù)體制，搭載更高精度的星載氫原子鐘，全面提升衛(wèi)星服務(wù)能力。

目前，衛(wèi)星正在按計劃開展在軌測試，有關(guān)新技術(shù)體制和性能指標得到初步驗證，滿足設(shè)計要求。

2.應(yīng)用推廣

（1）基礎(chǔ)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化

全面推進以北斗/GNSS兼容芯片為核心，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。第一代北斗芯片、模塊 、天線等核心產(chǎn)品主要性能指標已接近國際水平，價格基本相當。截至2015年9月，導(dǎo)航型芯片模塊銷售量突破900萬片，導(dǎo)航天線銷售量突破400萬套；高精度OEM板卡銷售量突破10萬片，高精度天線銷售量突破30萬套，產(chǎn)品技術(shù)水平已經(jīng)與國際同步, 分別占領(lǐng)中國國內(nèi)30%和90%的市場份額。新一代北斗/GNSS基帶射頻一體化集成芯片研發(fā)取得重大進展，部分廠家已完成MPW流片（40nm、55nm工藝，與國際同步），實測表明，性能指標已達到國際水平，年底有望實現(xiàn)量產(chǎn)，將滿足智能手機、平板電腦、可穿戴式設(shè)備等全球市場應(yīng)用需求。

（2）行業(yè)/區(qū)域示范應(yīng)用

在關(guān)系國計民生、國家安全的重點領(lǐng)域，選取具有較大應(yīng)用規(guī)模、顯著市場前景的行業(yè)區(qū)域，開展北斗行業(yè)/區(qū)域示范應(yīng)用。目前已聯(lián)合交通運輸部、公安部、民政部、農(nóng)業(yè)部、氣象局、林業(yè)局和北京、上海、廣東、湖南、湖北、貴州、陜西、江蘇等部委和省市開展了北斗應(yīng)用示范。

（3）大眾應(yīng)用

隨著國產(chǎn)自主芯片集成度和技術(shù)水平的提高，以及國外芯片的進入，北斗產(chǎn)品已在智能手機、PAD、智能穿戴設(shè)備、車載導(dǎo)航等大眾應(yīng)用領(lǐng)域開始批量應(yīng)用。

國內(nèi)200余款車型，前、后裝市場已完成50余萬臺北斗車載導(dǎo)航儀的安裝和銷售。隨著芯片小型化、低功耗、低成本、射頻基帶一體化等技術(shù)的發(fā)展，北斗將全面走向大眾應(yīng)用，服務(wù)大眾生活。

（4）產(chǎn)業(yè)環(huán)境（政策法規(guī)、標準、知識產(chǎn)權(quán)）

組織擬制了北斗白皮書，協(xié)調(diào)國務(wù)院新聞辦公室列入2015年國家白皮書發(fā)布計劃。協(xié)調(diào)發(fā)改委、科技部、工業(yè)和信息化部等部門，研究擬制了《關(guān)于促進北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有關(guān)政策》（草案）。《國家北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標準體系（1.0版）》和18項北斗專項標準已于近期發(fā)布，已申報8項國家標準立項。聯(lián)合國家知識產(chǎn)權(quán)局，印發(fā)《中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項知識產(chǎn)權(quán)管理暫行辦法》。

3.國際合作

北斗系統(tǒng)已成為世界公認的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，被聯(lián)合國全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)委員會列為四大核心供應(yīng)商。多年來，北斗系統(tǒng)積極開展國際合作工作，與各全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、相關(guān)國際組織，特別是“一帶一路”沿線國家和地區(qū)，廣泛開展國際合作，推進國際標準，主動承擔國際義務(wù)，積極開拓海外應(yīng)用，已逐步成為新時期代表中國的國家名片和民族品牌。

（1）雙邊合作

持續(xù)與各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(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(zhì)的服務(wù)。

中俄合作務(wù)實推進，在中俄總理定期會晤機制框架下成立中俄衛(wèi)星導(dǎo)航重大戰(zhàn)略合作項目委員會，召開首次中俄衛(wèi)星導(dǎo)航合作圓桌會議，簽署中俄衛(wèi)星導(dǎo)航合作諒解備忘錄，完成中俄相互建站考察，發(fā)布北斗系統(tǒng)與格洛納斯系統(tǒng)兼容與互操作聯(lián)合聲明。

中美合作穩(wěn)步推進，完成兩次中美衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)會談，建立北斗與GPS系統(tǒng)間合作機制，成立中美衛(wèi)星導(dǎo)航合作聯(lián)合工作組，簽署兩系統(tǒng)間合作聲明。

中歐合作加速推進，完成北斗與伽利略導(dǎo)航頻段的頻率協(xié)調(diào)，協(xié)商建立兩系統(tǒng)交流合作機制。

（2）多邊合作

積極承擔國際責任，推動衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共存。積極參加全球?qū)Ш较到y(tǒng)國際委員會（ICG）第九屆大會、國際星基增強系統(tǒng)互操作工作組會議（SBSA IWG）、世界電信展（ITU）等聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)活動，深度參與基本系統(tǒng)與星基增強系統(tǒng)兼容與互操作、服務(wù)性能參數(shù)、GNSS監(jiān)測評估等重點議題協(xié)調(diào)。

（3）應(yīng)用合作

倡導(dǎo)多系統(tǒng)融合應(yīng)用，“走出去”推動北斗應(yīng)用服務(wù)，并將北斗應(yīng)用納入“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃。與韓國、澳大利亞、印度尼西亞、巴基斯坦、新加坡、阿聯(lián)酋、尼日利亞等開展合作；持續(xù)組織“北斗東盟行”、“北斗亞太行”活動，推廣北斗應(yīng)用。

在國際場合展覽展示北斗發(fā)展成就。2015年7月，在第六屆俄羅斯國際創(chuàng)新工業(yè)展上舉辦北斗專題展覽，向中俄兩國領(lǐng)導(dǎo)人介紹了北斗系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展情況。2015年9月，連續(xù)3年參加中國—東盟博覽會并舉辦北斗專題展覽和企業(yè)交流等活動。

（4）國際標準化

積極推動北斗系統(tǒng)進入國際海事(IMO)、國際民航(ICAO)、全球移動通信(3GPP)等國際組織標準。2014年4月，首個《船載北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收設(shè)備性能標準》獲得IMO批準； 2014年11月，北斗系統(tǒng)成功通過IMO審議，正式納入世界無線電導(dǎo)航系統(tǒng)（WWRNS），成為繼GPS、GLONASS系統(tǒng)后第三大被IMO正式認可的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，標志著北斗系統(tǒng)已正式取得海事應(yīng)用國際合法地位，具備了進入海運業(yè)應(yīng)用的條件，為實現(xiàn)北斗全球化戰(zhàn)略邁出了關(guān)鍵一步。推動國際海事無線電技術(shù)委員會（RTCM）第104專業(yè)委員會成立北斗工作組，支持北斗定位業(yè)務(wù)的16項技術(shù)標準已在第三、四代移動通信標準化組織中獲得通過。

（5）技術(shù)交流

鼓勵國際學術(shù)交流，舉辦中國衛(wèi)星導(dǎo)航學術(shù)年會，持續(xù)參與衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域其他國際學術(shù)會議。

已開設(shè)三期衛(wèi)星導(dǎo)航研究生班，共招收亞太及非洲地區(qū)8個國家的44名學員；圓滿完成三期衛(wèi)星導(dǎo)航前沿技術(shù)國際暑期夏令營，共培訓200余人。

三、近期計劃

1.系統(tǒng)建設(shè)

1）持續(xù)改善北斗系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定性和服務(wù)精度，確保北斗區(qū)域服務(wù)性能穩(wěn)中有升。

2）2015年底2016年初，再發(fā)射1～2顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，穩(wěn)步推動新一代全球系統(tǒng)建設(shè)工作，為2018年服務(wù)“一帶一路”奠定基礎(chǔ)。

3）2015年底前，完成北斗地基增強系統(tǒng)150個框架網(wǎng)基準站和300個區(qū)域加密網(wǎng)基準站建設(shè)，進行覆蓋全國主要區(qū)域的米級、分米級定位精度，以及加密覆蓋區(qū)厘米級和后處理毫米級修正數(shù)的播發(fā)。2018年底前，將建成全國范圍區(qū)域加密網(wǎng)基準站網(wǎng)絡(luò)。

2.應(yīng)用推廣

1）全面開展新一代北斗/GNSS基礎(chǔ)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)大眾市場千萬量級應(yīng)用推廣。

2）發(fā)揮衛(wèi)星導(dǎo)航在工業(yè)化和信息化融合中的作用，全面推進行業(yè)和區(qū)域示范應(yīng)用。

3）全面實施衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)政策，以及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管、標準化和知識產(chǎn)權(quán)行動計劃，完善衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈。

3.國際合作

1）發(fā)布北斗白皮書，詮釋北斗系統(tǒng)發(fā)展理念和政策主張。

2）完善全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間合作機制，深度參與ICG、ITU、IMO、國際民用航空組織（ICAO）、3GPP等國際組織工作，加強北斗與GPS、格洛納斯、伽利略等全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容與互操作協(xié)調(diào)。

3）把握“一帶一路”發(fā)展機遇，共同推動北斗/GNSS國際化應(yīng)用。

四、結(jié)論

北斗系統(tǒng)穩(wěn)定服務(wù)亞太地區(qū)，成功發(fā)射新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星進行新技術(shù)驗證，系統(tǒng)建設(shè)穩(wěn)步推進。

北斗應(yīng)用已完成初期市場培育，從行業(yè)典型應(yīng)用進軍大眾應(yīng)用市場，產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展局面。

北斗系統(tǒng)與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間合作深入推進，國際交流不斷加強，北斗正在成為中國品牌。