關于“北斗”發展應用的思考

吳寒 夏定輝 何宗（重慶市地理信息中心）

□□全球衛星導航系統處于快速發展階段，導航系統應用市場競爭異常激烈，作為全球四大導航系統之一的“北斗”衛星導航系統（以下簡稱“北斗”）面臨著機遇與挑戰。根據目前衛星導航系統的應用狀況和“北斗”面臨的問題，筆者提出了我國“北斗”的發展應用建議，以期對我國自主衛星導航系統的市場推廣應用有所幫助。

1 引言

衛星導航系統是國家安全和信息建設的基礎設施，在國民經濟建設中占有重要的地位，直接關系到國家安全和經濟發展以及國防現代化的關鍵性技術支撐系統。正因如此，一些國家都在積極發展自己的衛星導航定位系統及其增強系統。其中主要導航系統有美國的“全球定位系統”（GPS）、俄羅斯的“全球導航衛星系統”（GLONASS）、歐洲“伽利略”（Galileo）和我國的“北斗”。

GPS是1973年12月美國國防部和交通運輸部正式批準研制的一個基于無線電的全天候衛星導航系統，經過30多年的發展，已發展成為目前應用最為成熟、最為廣泛的全球導航系統，在應用市場上占有絕對地位。GLONASS是蘇聯在20世紀70年代末研制的，成為世界上第2個獨立的軍民兩用全球衛星導航系統，后來由于俄羅斯的經濟狀況不佳曾一度無法維持其完全運行。近年來，為開拓GLONASS應用市場，俄羅斯已逐步恢復和升級該系統運行。為打破GPS在衛星導航領域的壟斷，2002年歐盟決定正式啟動Galileo衛星導航系統計劃，其宗旨在于提供高精度民用衛星導航定位服務，目前該系統正在建設中。

“北斗”是我國正在實施的自主發展、獨立運行的衛星導航系統，該系統的建設及投入使用標志著我國在空間利用方面邁出了重要一步，成為有能力參與和平利用空間的重要力量。

2000年，我國自行研制的兩顆“北斗”導航試驗衛星相繼發射，組成了我國第一代衛星導航系統。“北斗”衛星導航試驗系統是利用地球靜止軌道衛星為用戶提供快速定位、簡短數字報文通信和授時服務的一種全天候、區域性的衛星定位系統。由于具有導航通信相結合的服務特色，“北斗”衛星導航試驗系統經過幾年的發展，逐步被國內用戶認可，在漁業、交通、電力和國家安全等諸多領域得到了應用，特別是在汶川、玉樹抗震救災中發揮了重要作用。目前，我國正在研制和組建“北斗”，截至2012年2月，我國已成功發射了11顆“北斗”導航衛星，“北斗”衛星導航區域系統建設完成并提供試運行服務。2020年左右，“北斗”將建成一個全球衛星導航系統。

總體來看，近30年來全球衛星導航系統競相發展，呈現出GPS一路領先，GLONASS曲折前進，“北斗”分步發展、Galileo躑躅前行的態勢。

2 “北斗”的應用現狀

就應用規模與數量、應用的深度與廣度而言，我國是一個衛星導航定位應用大國。隨著“北斗”逐漸發展成為更高性能、更加可靠、更高效益的衛星導航系統，它將在社會中得到越來越廣泛的應用，體現出更大的社會價值。

“北斗”應用于防災減災

? 在測繪、資源調查、物理勘探、石油鉆探、農業、林業、漁業等領域大有市場。譬如在測繪領域，建立和維持全球性的參考框架、建立各級國家平面控制網、工程控制網，進行各種工程測量、航空攝影測量、地籍測量、海洋測量等。

? 應用于電力、郵電、鐵路、通信等網絡的時間同步，授時校頻。移動通信基站和電力線路配送都需要精密的時鐘，從安全性和可靠性角度考慮，在國家關鍵經濟部門，使用我國自主的“北斗”時間比GPS時間要好得多。

? 為船舶、汽車、飛機等運動物體進行定位導航，如船舶遠洋導航和進港引水，飛機航路引導和進場降落，汽車自主導航，地面車輛跟蹤和城市智能交通管理。

? 衛星導航系統與消費類電子產品的融合也是目前導航系統在社會中最廣泛應用的一種方式，如在MP3、MP4、筆記本、手機和數碼相機等電子產品中集成導航功能，提供一種基于位置的服務。

? “北斗”與其他衛星導航系統不同的是它具有短報文通信功能，可以提供通信服務。使用該系統無需再建通信鏈路和租用衛星信道，不僅使用方便，而且可以取得非常明顯的價格優勢，在通信市場也有發展前景。

? 在科學研究上，可利用“北斗”進行電離層和中性大氣反演以及氣象學研究，衛星跟蹤地球重力場和大氣探測，以及航天器或地球衛星精密定軌、導航與對接等科學目的，為科學發展服務。

目前，全球衛星導航系統建設快速發展時期，各國衛星導航系統的競爭是不爭的事實，GPS在國際國內市場上仍占有絕對的份額。不過隨著我國自主研制的“北斗”逐漸完善，其應用市場已初步顯現。迄今為止，“北斗”已為用戶提供定位服務超過億次，短報文通信服務超過千萬條，在森林防火、水利防汛、交通運輸等領域產生了顯著的社會效益。基于“北斗”研制的黑龍江大興安嶺森林防火信息系統、瀾滄江上湄公河船舶調度管理系統和鄭州鐵路局鐵路機車到站報點系統等應用示范工程，已取得了明顯的經濟和社會效益。

“北斗”應用于森林防火救火

盡管“北斗”的應用市場已取得初步成效，但與國外衛星導航系統相比，其系統應用才剛剛起步，到2010年底，注冊終端用戶的數量只達到系統容量的1%，衛星資源遠未得到充分利用。“北斗”導航系統的市場推廣應用還面臨諸多問題：

? 尚無健全的衛星導航政策。衛星導航系統是一個龐大的系統工程，必須通過一些相關的衛星導航政策指導規范其健康發展。

? “北斗”目前還處于建設時期，自身的發展還面臨許多技術難題，系統在精度、可靠性、完好性上還存在一些不足，這對市場的推廣應用產生較大的影響。

? 關鍵技術還有待突破，具有自主知識產權的產品不足，需要避免市場應用受制于人。

? “北斗”與其他衛星導航系統的兼容性與互操作性有待進一步提高，保證與其他系統的頻率資源、時間系統、坐標系統等兼容和互操作。

? 相關基礎服務機構缺乏，不能滿足用戶需求。目前，我國還沒有完善的“北斗”對外數據服務中心，因而不能全面地為用戶提供各種形式的服務。

? “北斗”的宣傳力度不夠，社會影響力較小，不利于應用市場的推廣。

3 “北斗”的應用建議

衛星導航系統是關系到國計民生的一項事業，它在軍事、科研、經濟和日常生活中發揮著越來越重大的作用。面對目前衛星導航領域出現多個導航系統競爭的局面，處在探索發展階段的“北斗”還存在許多不足。為了我國導航應用產業化發展，必須全面開發“北斗”應用市場，形成產業化規模，在行業標準、產品制造、系統集成和運營服務方面加大投入。具體可以從以下幾個方面考慮。

“北斗”應用于授時

1）根據我國國情開拓有中國特色的“北斗”應用管理模式。我國應采取政府調控，集中統一管理、統一指揮、統一部署的方法，成立相應的“北斗”應用服務機構，負責制定我國衛星導航系統發展規劃，發布相關的導航政策和標準規范，提供用戶必備的數據處理服務，提升“北斗”在國內外市場的競爭力，使其盡早盡快地產生社會和經濟效益。

“北斗”應用于農田墑情

2）在拓展“北斗”應用市場時，為了保持市場的競爭優勢，不斷建立完善的“北斗”工作性能是最基本的要求，也是開拓市場的前提條件，只有系統自身建設好了，其社會應用才能順利開展。全球各大導航系統都在不斷升級換代，目的就是要提高系統的可靠性和高效性，滿足現實社會的需求，發展更廣闊的市場空間。為了保證提供給用戶一個滿意的服務，應加大“北斗”的建設力度，充分吸收先進技術，及時系統升級，擁有一套富有特色、具有自主知識產權的新體制、新方案，實現與世界其他全球衛星導航系統同等甚至更優的可用性、連續性和完好性的系統指標。

3）實現“北斗”與其他導航系統的兼容和互操作，這是實現其應用大眾化、市場全球化目標的必由之路。GPS系統目前占有大部分的導航市場，大多數導航終端設備和科學研究都是基于GPS相關標準展開工作的，因而，“北斗”作為后續發展的衛星導航系統，為了推廣其應用市場，必須考慮到已有導航系統的應用標準和產品標準，保證與其他系統的頻率資源、時間系統、坐標系統等兼容和互操作，進而有利于“北斗”的推廣和普及。

4）建立“北斗”相關基礎服務機構，負責為用戶提供精密星歷、精密鐘差等產品，維持基于“北斗”的時空基準體系等，以滿足社會的實際需求。

5）“北斗”建設過程中注重培養專業人才，鼓勵國內企業、科研機構和大專院校發揮各自資源優勢，技術上多開展交流，避免研究的重復浪費，實現優勢互補，產學研一體化，掌握核心技術，開發具有自主知識產權的產品。

6）導航系統應用市場大，前景廣闊，涉及到國民生產、生活的方方面面，面對目前各大導航系統在國際市場的競爭形勢，需結合導航系統的應用現狀進行深入的市場調研，系統了解“北斗”在國內外的推廣應用情況，開展調查研究和跟蹤分析，如調研用戶對產品的使用性能的意見，產品在各種環境下運行的穩定性，產品的抗干擾性，以及產品能否滿足市場用戶的要求。對產業進行整體調查、全面摸底、詳細分析、深入研究和發展預測，分析導航系統的市場走向和衍生的相關產業，不斷開拓“北斗”的應用新領域，挖掘新的經濟增長點。

準備合上整流罩的“北斗”導航衛星

7）在推廣應用過程中，注重加強“北斗”及其產品的宣傳推廣，提高其知名度，通過新聞媒體、各種研討會和利用國家實施的“北斗”應用典型示范工程等形式介紹系統的發展應用情況和所取得的成就，逐步讓用戶認識“北斗”，認可“北斗”，建立用戶對“北斗”的信心。

8）推進導航系統的國際間合作，組織舉辦參加國際性的導航系統學術會議和研討會，在國際舞臺上參與導航系統學術交流，學習衛星導航系統的先進技術，吸取經驗教訓，為我國導航系統的進一步發展奠定理論基礎和提供實踐經驗。

總之，既要借鑒國外導航系統的成功經驗，又要以不斷創新的理念發展和完善中國特色的“北斗”，確保其產業技術支撐體系、產業發展推進體系、產業條件保障體系三大體系健康協調發展。

4 結語

“北斗”是國家信息基礎設施之一，是實現社會信息化的重要工具，也是國家科技水平和經濟實力的象征，該系統的建立確立了我國在衛星導航領域的國際地位。為了更好的發展和利用“北斗”，有力保障經濟社會建設發展，我國應加大力度，培育“北斗”產業和應用市場，深入開發“北斗”的市場空間。在“北斗”的民用發展實施過程中，充分利用“北斗”衛星導航試驗系統和其他國外導航系統市場應用的經驗，立足國情，實行積極開放的衛星導航應用政策，加大核心技術研發，形成和完善產業鏈，促進“北斗”產業發展規模化，開辟更廣闊的市場空間。