中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考

楊元喜 （中國(guó)科學(xué)院 ，北京 100864）

1 北斗系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

我國(guó)自上世紀(jì)80年代決定建設(shè)獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Compass/北斗)，2003年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航驗(yàn)證系統(tǒng)建成，并在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正向區(qū)域?qū)Ш酵卣埂＜从?2顆衛(wèi)星組成擴(kuò)展區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，采取有源與無源相結(jié)合體制，兼容北斗驗(yàn)證系統(tǒng)的全部功能。2012年左右覆蓋亞太地區(qū)，即服務(wù)拓展到南北緯55度，東經(jīng)55度～180度。在擴(kuò)展區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)12顆衛(wèi)星基礎(chǔ)上，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)將由區(qū)域拓展到全球，將在2020年左右為全球用戶提供服務(wù)。

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有獨(dú)特的服務(wù)，它是世界上首個(gè)集定位、授時(shí)和短報(bào)文通信為一體的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)解決了“何人、何時(shí)、何處”的相關(guān)問題，實(shí)現(xiàn)了位置報(bào)告、態(tài)勢(shì)共享。而其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只解決了用戶在何時(shí)、在何地的授時(shí)和定位問題。基于此，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)分類保障。即可劃分使用等級(jí)范圍，授權(quán)用戶與公開用戶分開，公開用戶也可隨時(shí)進(jìn)行定位保障等級(jí)的調(diào)整、優(yōu)先權(quán)調(diào)配和能力集成。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航驗(yàn)證系統(tǒng)已在多個(gè)領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，其應(yīng)用的顯著特點(diǎn)是：集定位、授時(shí)、短報(bào)文通信及用戶監(jiān)測(cè)于一體。包括航天飛行器的定位于控制、通信授時(shí)、交通導(dǎo)航與監(jiān)控、水利定位與通訊、海事和海洋漁業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、森林防火的指揮與通訊等。

但是，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還必須面臨激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，包括技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)、無線電頻率資源的競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)等。此外，為了使新北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容與互操作，北斗衛(wèi)星的頻率設(shè)計(jì)與調(diào)制、時(shí)間系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)等都必須實(shí)現(xiàn)反向兼容，即北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只能采用與現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)幾乎一致的標(biāo)準(zhǔn)，留給我們的選擇并不多。

2 北斗系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

政策現(xiàn)狀：美國(guó)的GPS和俄羅斯的GLONASS都有較完善和透明的國(guó)家政策和使用規(guī)范。美國(guó)分別于1983年和1996年以總統(tǒng)令的形式頒布了美國(guó)使用GPS的國(guó)家政策，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)作為國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施，已經(jīng)出臺(tái)明確的發(fā)展策略，但卻沒有健全的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用政策和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于北斗應(yīng)用市場(chǎng)的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化尚無章可循。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航政策還不夠完善，透明度尚顯不夠，系統(tǒng)狀態(tài)也不夠透明，很難取得國(guó)內(nèi)外用戶的信任。與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用相關(guān)的管理政策也不十分明確，多層次管理或不順暢的管理都會(huì)影響北斗用戶的拓展。

觀念現(xiàn)狀：目前北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率并不高，接收機(jī)生產(chǎn)廠商和管理部門主動(dòng)服務(wù)觀念還較薄弱，產(chǎn)品的推廣、維護(hù)和服務(wù)的主動(dòng)性還需要加強(qiáng)。

技術(shù)現(xiàn)狀：目前衛(wèi)星系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性需要提高；原子鐘技術(shù)、接收機(jī)技術(shù)、信號(hào)調(diào)制與捕獲技術(shù)等都有很大的發(fā)展空間；與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)還有改進(jìn)的余地，北斗坐標(biāo)系統(tǒng)的最佳實(shí)現(xiàn)應(yīng)該全球均勻建站，如此才能全面監(jiān)測(cè)北斗衛(wèi)星的運(yùn)行狀況，提高衛(wèi)星軌道的監(jiān)測(cè)及定軌精度，但是北斗地面跟蹤站相對(duì)偏少，幾何結(jié)構(gòu)不夠合理；北斗運(yùn)行數(shù)據(jù)服務(wù)中心（類似于IGS）幾乎處于空白，于是相應(yīng)的服務(wù)產(chǎn)品不夠豐富；要實(shí)現(xiàn)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的全球覆蓋和高精度定位導(dǎo)航，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用戶接收機(jī)的性能有待改善，現(xiàn)有接收機(jī)體積較大，攜帶不夠方便；接收機(jī)的耐用性、可維護(hù)性、可集成性、標(biāo)準(zhǔn)化均顯不夠；接收機(jī)的芯片化程度較低，技術(shù)含量不高，從而導(dǎo)致性價(jià)比較低。

市場(chǎng)現(xiàn)狀：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由于起步較晚，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)已基本被GPS和GLONASS占領(lǐng)，衛(wèi)星導(dǎo)航定位市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈；在國(guó)際導(dǎo)航定位用戶市場(chǎng)上GPS也占有絕對(duì)壟斷地位；GPS在國(guó)內(nèi)測(cè)繪等高端領(lǐng)域也占據(jù)主導(dǎo)地位；GPS時(shí)間系統(tǒng)也已在國(guó)內(nèi)電力、通信、交通、金融、空間技術(shù)等核心部門廣泛應(yīng)用，要從現(xiàn)有GPS市場(chǎng)份額中占有一席之地十分困難。

3 北斗系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考

透明政策：為了掌握衛(wèi)星導(dǎo)航的主導(dǎo)權(quán)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要盡快制定較完備的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用政策。國(guó)際產(chǎn)業(yè)界關(guān)注中國(guó)北斗的應(yīng)用政策，如果沒有透明的政策，應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)北斗的信任度很難提高，北斗的應(yīng)用就很難拓展。

面對(duì)導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，國(guó)家必須制定相應(yīng)的扶持政策。首先必須加強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用終端關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)扶持，促進(jìn)天線、基帶芯片、射頻芯片產(chǎn)業(yè)盡快形成規(guī)模，不斷提高北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)性能，使其具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，并在國(guó)際衛(wèi)星導(dǎo)航核心產(chǎn)業(yè)具有一席之地，避免重蹈汽車、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等長(zhǎng)期“有機(jī)無芯”的老路。此外應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)資金的支持，并完善國(guó)產(chǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品的集體采購(gòu)等政策。同時(shí)也必須鼓勵(lì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，反對(duì)壟斷。沒有競(jìng)爭(zhēng)，北斗的整體技術(shù)就很難進(jìn)步。任何的市場(chǎng)壟斷都可能影響北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，都有可能葬送北斗導(dǎo)航事業(yè)。

改變觀念：中國(guó)的導(dǎo)航體制要求我們有主動(dòng)服務(wù)觀念。任何的被動(dòng)服務(wù)或消極服務(wù)都會(huì)影響北斗應(yīng)用范圍的拓展，特別需要北斗導(dǎo)航服務(wù)管理部門增強(qiáng)主動(dòng)服務(wù)觀念，加大對(duì)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的宣傳，加快北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用推廣力度。衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)界也應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)用終端的可靠性承諾，加強(qiáng)產(chǎn)品售后服務(wù)，提高產(chǎn)品的性價(jià)比。

集成服務(wù)：衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。單純的衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)空間已經(jīng)十分有限，要開闊北斗衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)，就必須加強(qiáng)北斗與其它運(yùn)控系統(tǒng)的集成應(yīng)用，如北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與汽車導(dǎo)航運(yùn)控系統(tǒng)及汽車導(dǎo)航產(chǎn)品的集成、與鐵路運(yùn)控系統(tǒng)的集成、與航空運(yùn)控系統(tǒng)的集成等；加強(qiáng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與通信終端的集成，如北斗接收機(jī)與移動(dòng)通信的集成、與網(wǎng)絡(luò)終端的集成等。

融合導(dǎo)航：這里的融合導(dǎo)航指的是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與其它衛(wèi)星導(dǎo)航或非衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的融合。GPS和GLONASS已經(jīng)在用戶市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，且技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)基本成熟，并廣為用戶接收和采納，于是要拓展北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用市場(chǎng)，北斗應(yīng)用產(chǎn)品必須兼容已有的甚至即將投入市場(chǎng)的其它衛(wèi)星導(dǎo)航信息，提高用戶的衛(wèi)星可見性、導(dǎo)航定位的可用性、連續(xù)性和可靠性。同時(shí)也要加強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、地理幾何信息匹配和物理信息匹配導(dǎo)航的融合。

完善標(biāo)準(zhǔn)：沒有標(biāo)準(zhǔn)很難有廣闊的衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)。首先衛(wèi)星導(dǎo)航的建設(shè)及運(yùn)行管理需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。沒有統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星導(dǎo)航工程建設(shè)一定會(huì)缺乏協(xié)調(diào)，容易走彎路。北斗的應(yīng)用推廣更需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。首先，規(guī)范衛(wèi)星導(dǎo)航的頻率可減少導(dǎo)航接收機(jī)成本；規(guī)范坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)，可增強(qiáng)多模衛(wèi)星導(dǎo)航的互操作性；規(guī)范導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道產(chǎn)品有利于各類衛(wèi)星軌道軟件的編寫和軌道產(chǎn)品的融合；規(guī)范各類北斗應(yīng)用終端輸入輸出接口，可提高不同廠商生產(chǎn)的北斗應(yīng)用終端的互聯(lián)互通，也可增強(qiáng)北斗導(dǎo)航產(chǎn)品與其它GNSS產(chǎn)品的融合。此外，規(guī)范北斗接收機(jī)與其它通信終端的接口協(xié)議，便于加強(qiáng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與非衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用終端的集成。衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化是導(dǎo)航產(chǎn)品國(guó)際交流的語言，也是國(guó)際合作的基礎(chǔ)。