北斗標(biāo)準(zhǔn)化工作回顧與展望

文 | 許冬彥 中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所

一、引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為我國(guó)重要空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)家信息化建設(shè)重要支撐和綜合國(guó)力的體現(xiàn)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜而又龐大的系統(tǒng)工程，不同于一般的航天工程，其中很多的新系統(tǒng)、新技術(shù)、新應(yīng)用都是我國(guó)航天工業(yè)的首次嘗試。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)遵循工程建設(shè)“三步走”穩(wěn)步推進(jìn)，2012年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已于2018年完成基本系統(tǒng)，為“一帶一路”國(guó)家提供服務(wù)，2020年6月完成全球衛(wèi)星星座組網(wǎng)建設(shè)，具備向全球提供服務(wù)的能力，并計(jì)劃將來(lái)以北斗系統(tǒng)為核心，構(gòu)建更加泛在、更加融合、更加智能的國(guó)家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系。標(biāo)準(zhǔn)化工作作為一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，對(duì)保證北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)，促進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)際合作起到重要支撐作用。

二、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化工作現(xiàn)狀

截至2019年年底，完成24顆中圓地球軌道北斗三號(hào)衛(wèi)星發(fā)射，標(biāo)志著北斗三號(hào)系統(tǒng)全球服務(wù)核心星座部署完成，系統(tǒng)服務(wù)性能和用戶體驗(yàn)全面提升，世界各地均可享受到北斗系統(tǒng)服務(wù)。僅2019年一年內(nèi)共完成7箭10星發(fā)射，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航全球服務(wù)定位精度10m，測(cè)速精度0.2m/s，授時(shí)精度20ns。2020年6月，發(fā)射了最后一顆地球靜止軌道北斗衛(wèi)星。面對(duì)北斗衛(wèi)星高密度發(fā)射，支撐和引領(lǐng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力和水平，緊密圍繞北斗衛(wèi)星導(dǎo)航工程建設(shè)和應(yīng)用推廣的迫切需求，標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行了系統(tǒng)謀劃，深化研究，在標(biāo)準(zhǔn)體系研究、各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作等方面開展了大量卓有成效的工作。

1．新版國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系即將完成

2015年，由中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航管理辦公室組織國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)骨干單位，完成并發(fā)布《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系表》（1.0版）。標(biāo)準(zhǔn)體系表覆蓋衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ)、工程、應(yīng)用三個(gè)層面，涵蓋北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的方案論證、工程建設(shè)、使用維護(hù)以及應(yīng)用推廣與產(chǎn)業(yè)化全壽命周期所需要的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也涵蓋系統(tǒng)工程建設(shè)和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化中的系統(tǒng)及分系統(tǒng)、單機(jī)和關(guān)鍵件等全部產(chǎn)品所需要的所有標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)別包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及北斗專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)等。體系表已成為我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域各層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制（修）定計(jì)劃和規(guī)劃編制的頂層指導(dǎo)依據(jù)，有力支撐了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，顯著提升了衛(wèi)星導(dǎo)航在交通、航空、海事、通信、測(cè)繪、搜救等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用效能。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展需求和技術(shù)進(jìn)步，2019年，啟動(dòng)國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系修訂工作，目前《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系表》（2.0版）完成征求意見，預(yù)計(jì)2020年完成《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系表》（2.0版）。

2．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化文件發(fā)布

以國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系為指導(dǎo)，自2011年起，根據(jù)北斗系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用進(jìn)展，我國(guó)有計(jì)劃、分步驟地?cái)M制并公開發(fā)布了北斗系統(tǒng)空間信號(hào)B1I、B1C、B2a和B3I接口控制文件（ICD）、性能規(guī)范文件（PS）、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)體系以及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展報(bào)告等一系列文件，為全球范圍推廣北斗應(yīng)用、產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用提供了依據(jù)，也是對(duì)國(guó)際社會(huì)的公開承諾。除此之外，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面：《衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心數(shù)據(jù)接口規(guī)范》等4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，《北斗精密服務(wù)產(chǎn)品規(guī)范》等21項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)完成報(bào)批工作，《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)間》等8項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在研。北斗專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)方面：中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室先后批準(zhǔn)發(fā)布了《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航術(shù)語(yǔ)》等42項(xiàng)北斗專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，58項(xiàng)在研。

3．北斗國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作取得突破

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球，為全球提供服務(wù)的導(dǎo)航系統(tǒng)，自身就有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作推進(jìn)的需求，我國(guó)持續(xù)開展了北斗加入國(guó)際民航、海事移動(dòng)通信及接收機(jī)通用數(shù)據(jù)格式等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，成績(jī)顯著。

國(guó)際民航方面，推動(dòng)北斗B1I信號(hào)和B1C、B2a信號(hào)加入國(guó)際民航標(biāo)準(zhǔn)和建議措施（SARPs）工作：北斗SARPs A部分總計(jì)64項(xiàng)驗(yàn)證指標(biāo)已成功關(guān)閉61項(xiàng)，剩余3項(xiàng)未關(guān)閉的指標(biāo)為定位精度、服務(wù)可用性和單星/星座完好性；SARPs B部分總計(jì)111項(xiàng)驗(yàn)證指標(biāo)已成功關(guān)閉97項(xiàng)，剩余14項(xiàng)未關(guān)閉的指標(biāo)為SISA及計(jì)算方法相關(guān)的2項(xiàng)指標(biāo)和抗干擾相關(guān)的12項(xiàng)指標(biāo)；北斗SARPs C部分仍有9項(xiàng)指標(biāo)待驗(yàn)證。推動(dòng)北斗星際增強(qiáng)系統(tǒng)（BDSBAS）加入國(guó)際民航標(biāo)準(zhǔn)SARPs工作：完成了BDSBAS在國(guó)際民航標(biāo)準(zhǔn)中星基增強(qiáng)服務(wù)供應(yīng)商標(biāo)識(shí)和UTC參考基準(zhǔn)標(biāo)識(shí)號(hào)的增補(bǔ)；完成了BDS雙頻測(cè)距信號(hào)推薦、BDS雙頻測(cè)距模式推薦、BDS被增強(qiáng)修正電文指定和BDS電文更新時(shí)刻過(guò)渡保護(hù)時(shí)間的確認(rèn)；正在修訂BDS接收機(jī)約束條件推薦、航空電磁環(huán)境下雙頻無(wú)電離層延遲測(cè)距性能等技術(shù)信息。

國(guó)際海事方面，完成了國(guó)際海事組織對(duì)北斗系統(tǒng)作為世界無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)（WWRNS）的最終認(rèn)可，北斗系統(tǒng)成為第三個(gè)被國(guó)際海事組織認(rèn)可的世界無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)；完成了船載北斗接收機(jī)設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)MSC.379（93）；通過(guò)了支持北斗的多系統(tǒng)船載導(dǎo)航接收機(jī)性能標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)MSC.401（95）；完成在國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）的程序?qū)t，《IALA NAVGUIDE 2018》的寫入，成為系統(tǒng)層面IALA推薦使用的導(dǎo)航方式；通過(guò)了中國(guó)提交的有關(guān)船載多無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)的建議，并將北斗寫入海事應(yīng)用的PNT導(dǎo)則，北斗獲得芯片、板卡、終端各層面的國(guó)際海事應(yīng)用依據(jù)；完成了在國(guó)際搜救衛(wèi)星組織框架內(nèi)北斗中軌搜救載荷與“伽俐略”系統(tǒng)的頻率協(xié)調(diào)工作；與歐盟各國(guó)合作完成了支持北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)的《星基增強(qiáng)系統(tǒng)海事應(yīng)用導(dǎo)則》，預(yù)計(jì)于2020年發(fā)布。

移動(dòng)通信方面，完成了26項(xiàng)北斗二號(hào)信號(hào)在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，主要涉及第二、三、四代移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)輔助北斗定位功能等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。2019年8月，首個(gè)支持北斗三號(hào)B1C信號(hào)的應(yīng)用終端數(shù)據(jù)接口格式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提案獲得通過(guò)。目前正在積極推動(dòng)北斗高精度以及北斗三號(hào)B2a新信號(hào)、北斗與移動(dòng)通信網(wǎng)融合定位標(biāo)準(zhǔn)制定。

接收機(jī)通用數(shù)據(jù)格式方面，全面啟動(dòng)了推動(dòng)北斗進(jìn)入國(guó)際海事無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)（RTCM）、美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)（NMEA）、國(guó)際GNSS服務(wù)組織（IGS）等相關(guān)國(guó)際組織關(guān)于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)國(guó)際通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的工作，推動(dòng)RTCM第104專業(yè)委員會(huì)成立北斗工作組，已提交的4項(xiàng)RTCM北斗標(biāo)準(zhǔn)（草案）提案、1項(xiàng)NMEA標(biāo)準(zhǔn)（草案）提案獲得委員會(huì)接受，并進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)討論階段。

在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IEC方面，2020年2月，首個(gè)北斗船載接收設(shè)備檢測(cè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為：IEC 61108-5）獲國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）最終批準(zhǔn)階段全票通過(guò)，2020年3月向全球正式發(fā)布。

4．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化組織運(yùn)行良好

標(biāo)準(zhǔn)化工作是我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，也是北斗專項(xiàng)的重要內(nèi)容。2011年，在前期工作基礎(chǔ)上，由總裝備部批準(zhǔn)成立了中國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化專家組，組織開展北斗標(biāo)準(zhǔn)化工作。專家組組長(zhǎng)單位由中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所承擔(dān)，專家組成員來(lái)自衛(wèi)星系統(tǒng)、航空、航海、交通、通信、電力、測(cè)繪等管理和應(yīng)用單位。

為更好實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)工作歸口管理，促進(jìn)我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化工作科學(xué)發(fā)展、系統(tǒng)發(fā)展，2013年底，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)和總裝備部聯(lián)合批復(fù)成立全國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。第一屆全國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)由48 名委員及10 名觀察員和聯(lián)絡(luò)員組成，孫家棟任主任委員。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的成立，確立了專項(xiàng)引導(dǎo)、市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)、社會(huì)參與、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)化工作模式，為北斗標(biāo)準(zhǔn)化工作科學(xué)有效開展提供了組織保障。

按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，2019年，全國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)啟動(dòng)換屆工作，第二屆全國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員秘書處擬仍由中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航工程中心和中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所聯(lián)合承擔(dān)，業(yè)務(wù)范圍包括與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有關(guān)的基礎(chǔ)（技術(shù)體制、術(shù)語(yǔ)、時(shí)空基準(zhǔn)、技術(shù)管理等）、系統(tǒng)建設(shè)（工程總體、衛(wèi)星系統(tǒng)、地面運(yùn)控系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)等，不包括宇航通用技術(shù)）、運(yùn)行維護(hù)（運(yùn)行管理、評(píng)估、維修、退役等）、應(yīng)用（產(chǎn)品、服務(wù)、應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施、信息交換、質(zhì)量與測(cè)試檢驗(yàn)等）領(lǐng)域的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。目前已完成征集委員，形成組建方案上報(bào)國(guó)家主管部門批準(zhǔn)。

三、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化工作展望

未來(lái)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將持續(xù)提升服務(wù)性能，擴(kuò)展服務(wù)功能，保障連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步提升全球定位導(dǎo)航授時(shí)和區(qū)域短報(bào)文通信服務(wù)能力。北斗系統(tǒng)必將融入更加泛在、更加融合、更加智能的國(guó)家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系，標(biāo)準(zhǔn)在其中的價(jià)值和作用不言而喻。同時(shí)，我們也需要思考如何更充分利用北斗標(biāo)準(zhǔn)化已有工作成果和經(jīng)驗(yàn)，在綜合體系建設(shè)和應(yīng)用中發(fā)揮規(guī)范引領(lǐng)作用。對(duì)于北斗標(biāo)準(zhǔn)化總體工作，需要關(guān)注：

第一，關(guān)注北斗應(yīng)用基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)化。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，將在國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、百姓生活等方方面面提供重要時(shí)空基準(zhǔn)支撐，極大推動(dòng)北斗應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。伴隨著地基增強(qiáng)系統(tǒng)、星基增強(qiáng)系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)的逐步推進(jìn)，北斗系統(tǒng)將為我們提供天地一體化的服務(wù)體系與高精度服務(wù)，產(chǎn)品形態(tài)和性能功能要求將呈現(xiàn)多樣性，標(biāo)準(zhǔn)化不宜規(guī)范各種產(chǎn)品形態(tài)和個(gè)性化要求，而應(yīng)更關(guān)注北斗應(yīng)用基礎(chǔ)共性問(wèn)題，建立應(yīng)用性能指標(biāo)體系，建立性能標(biāo)準(zhǔn)最小集，建立以標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的檢測(cè)認(rèn)證體系，促進(jìn)北斗應(yīng)用產(chǎn)品創(chuàng)新性發(fā)展的同時(shí)保證質(zhì)量底線。

第二，關(guān)注以北斗為核心的國(guó)家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系標(biāo)準(zhǔn)化。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類活動(dòng)范圍拓展，不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)C合定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)性能的需求差異巨大，單一系統(tǒng)很難同時(shí)滿足其需求。國(guó)家定位導(dǎo)航授時(shí)體系同時(shí)包括衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和多個(gè)協(xié)同工作的定位導(dǎo)航授時(shí)系統(tǒng)，服務(wù)區(qū)域覆蓋海陸空天，應(yīng)用多系統(tǒng)多功能融合，承擔(dān)國(guó)家時(shí)空基準(zhǔn)建立與維護(hù)，時(shí)空信息播發(fā)與獲取，定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)與應(yīng)用等任務(wù)。著眼時(shí)空基準(zhǔn)精確統(tǒng)一、全面覆蓋、安全可信的應(yīng)用需求，標(biāo)準(zhǔn)化要從關(guān)注北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，擴(kuò)展到構(gòu)建融合現(xiàn)有定位、導(dǎo)航和授時(shí)技術(shù)成果與前瞻綜合設(shè)計(jì)的國(guó)家定位導(dǎo)航授時(shí)體系，覆蓋定位導(dǎo)航授時(shí)信息從采集端到應(yīng)用端的所有活動(dòng)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化。

第三，關(guān)注北斗衛(wèi)星導(dǎo)航國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)全球性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為全球提供服務(wù)。北斗國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用的重要內(nèi)容和基礎(chǔ)支撐。推動(dòng)北斗進(jìn)入以國(guó)際民航、國(guó)際海事、國(guó)際移動(dòng)通信等為代表的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)框架，對(duì)于獲得北斗在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的通行證，加快北斗產(chǎn)業(yè)化、國(guó)際化具有重要意義，也充分體現(xiàn)了北斗作為世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心供應(yīng)商的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的基礎(chǔ)以自主可控基礎(chǔ)設(shè)備和技術(shù)作為支撐，在開展北斗國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作時(shí)，應(yīng)關(guān)注國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)先研究工作，以更好地推進(jìn)相關(guān)工作。

四、結(jié)束語(yǔ)

標(biāo)準(zhǔn)是北斗工程建設(shè)和產(chǎn)業(yè)化的重要保障措施，北斗標(biāo)準(zhǔn)化工作不僅要關(guān)注過(guò)去和現(xiàn)在，也要關(guān)注未來(lái)發(fā)展。不僅要關(guān)注北斗自身，也要關(guān)注與其他系統(tǒng)和技術(shù)融合。只有很好地總結(jié)北斗標(biāo)準(zhǔn)化已有工作成果和經(jīng)驗(yàn)，才能更好地促進(jìn)將來(lái)的北斗標(biāo)準(zhǔn)化工作，也必將在未來(lái)綜合體系建設(shè)和應(yīng)用中發(fā)揮更大的規(guī)范引領(lǐng)作用。