北斗衛星導航系統運行與發展

·文|中國衛星導航系統管理辦公室 冉承其

北斗衛星導航系統運行與發展

·文|中國衛星導航系統管理辦公室 冉承其

編者按：2014年5月21-23日，第五屆中國衛星導航學術年會在南京召開。中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在會上作了題為“北斗衛星導航系統運行與發展”的報告。報告分發展規劃、最新進展、近期計劃三部分，全面系統介紹了北斗衛星導航系統一年來的建設運行和應用推廣工作，以下是報告摘編。

一、發展規劃

（一）發展目標

北斗系統致力于為全球用戶提供連續、穩定、可靠的定位、導航、授時服務。

北斗系統致力于滿足國家安全和經濟社會發展對定位、導航、授時的需求，促進國家信息化建設和經濟發展方式轉變，提升經濟效益和社會效益。

北斗系統致力于與世界其他衛星導航系統共同合作，服務全球、造福人類。

（二）基本原則

開放：為用戶免費提供開放服務，歡迎全世界的用戶使用北斗系統。

自主：中國獨立自主地發展和運行北斗系統。

兼容：致力于實現與其他衛星導航系統的兼容與互操作，使用戶獲得更好的服務。

漸進：依據國家的技術和經濟發展實際，循序漸進地建設北斗系統。

（三）發展步驟

按照“三步走”的發展路線，“先區域、后全球，先有源、后無源”的發展思路分步實施，形成突出區域、面向全球、富有特色的北斗系統發展道路。

第一步：1994年啟動北斗試驗系統建設，于2000年形成區域有源服務能力；

第二步：2004年啟動北斗系統建設，于2012年形成區域無源服務能力；

第三步：2013年起持續發展北斗系統，將于2020年形成全球無源服務能力。

（四）系統組成

北斗系統由空間段、地面控制段、用戶段組成，空間段包括5顆靜止軌道（GEO）衛星、3顆傾斜同步軌道（IGSO）衛星和27顆中圓軌道（MEO）衛星；地面控制段包括主控站、注入站、監測站等30余個地面站；用戶段包括北斗終端、與其他導航系統兼容的終端。

北斗系統提供授權、公開、廣域差分和短報文四種服務，定位精度優于10米，授時精度優于20納秒，測速精度每秒0.2米。

（五）基本政策

北斗系統為用戶免費提供開放服務。

持續進行系統維護和完善，不斷提升服務性能，為用戶提供更高質量的服務。

按計劃發布公開服務規范，發揮政府和市場的作用，推動北斗/GNSS應用的創新、普及與國際化，打造國家戰略性新興產業的基礎。

秉承發展、合作、共贏的理念，實現北斗與其他GNSS系統的兼容共用，充分發揮系統效能，提升用戶效益。

二、最新進展

主要包括系統建設、應用推廣、國際合作三個方面。

（一）系統建設

1．保持系統穩定運行

北斗系統自2012年12月27日正式提供區域服務以來，系統連續穩定運行，服務性能指標穩中有升。通過覆蓋亞太地區的服務信號監測評估表明，系統服務性能滿足指標要求，部分地區服務性能優于10米。如在北京、鄭州、西安、烏魯木齊等地區，定位精度可達7米左右；在東盟國家等低緯度地區，定位精度可達到5米左右。

2．發布系統規范文件

發布了《北斗衛星導航系統公開服務性能規范（1.0版）》，給出了北斗系統的空間信號特征及性能指標、系統服務特征及性能指標，向用戶承諾了系統基本性能標準。發布了《北斗衛星導航系統空間信號接口控制文件公開服務信號（2.0版）》，公布了第二個公開服務信號B2I，標志著北斗系統成為首個擁有兩個民用頻點并已經形成服務能力的系統。

3．持續發展增強系統

國家有關部門及地方政府，基于現有GNSS監測資源，聯合建設北斗地基增強系統。系統由框架網、區域加密網、數據處理中心等組成，通過移動通信、數字廣播、衛星等播發手段及相應接收終端，為我國及周邊地區提供廣域米級/分米級實時導航定位服務以及區域厘米級實時定位服務。

為滿足民航用戶一類精密進近服務（CAT-I）需求，開展了與國際接軌的雙頻多系統增強信號設計，完成了新一代星基增強系統初步方案論證。

4．啟動“第三步”建設

圍繞建設世界一流全球衛星導航系統的目標，啟動北斗系統第三步建設。深化了系統總體方案論證，開展了關鍵技術攻關，突破了一系列新體制和新技術。在設計具有自主知識產權的導航信號體制、研發高性能星載原子鐘等方面取得新的進展，新一代北斗導航衛星研制生產工作穩步推進。

（二）應用推廣

1．基礎產品產業化

全面推進了北斗/GNSS兼容的芯片、模塊、天線、模擬器、導航軟件等基礎產品研發和產業化。具有自主知識產權的北斗/GNSS導航型芯片/模塊已量產實用，定位精度、可用性等關鍵性能指標已與國際同類產品相當。在這次年會上，發布了北斗/GNSS芯片、天線、模塊、信號模擬器等4類8種基礎產品第三輪研發測試評比結果。截至2014年第一季度，國產北斗/GNSS導航模塊銷量已達200萬片以上，在車載導航、監控等行業應用領域得到規模應用；高精度測量型板卡銷量已近5萬套，占國內高精度應用市場份額的1/3，在智能駕考、形變監測、國土測繪等領域得到批量應用。面向智能手機、平板電腦、穿戴式設備等大眾市場千萬量級應用需求，正在推動產品的小型化、低功耗和高可靠，提升產品成熟度，為北斗走向大眾應用夯實基礎。

2．行業/區域示范應用

交通運輸領域，完成了全國重點運輸車輛監控平臺建設，全國共有30余萬輛長途客車、旅游包車、危險品運輸車等重點運輸車輛上安裝了北斗兼容終端。2014年1月，交通運輸部、公安部、安監總局聯合發布《道路運輸車輛動態監督管理辦法》，要求道路運輸車輛安裝和使用衛星定位裝置，預計未來2年內會有數百萬臺營運車輛加裝北斗兼容終端，將進一步提升交通運輸的經濟和社會效益。

漁業領域，北斗可提供遠海及近海船舶的位置監控，北斗短信與手機短信可互聯互通，為漁船提供及時精準的氣象和海況信息。目前北斗船舶入網用戶3萬余個，伴隨手機用戶10萬余個。

氣象領域，北斗/GNSS探空儀已完成定型，武漢、陽江、海口、錫林浩特等北斗探空站已納入氣象業務運行；湖北省、廣東省北斗/GNSS水汽監測系統開始示范運行；在2013年“飛燕”、“尤特”登陸時，首次利用北斗海上反射信號成功監測到臺風，顯示了北斗對氣象預報的應用潛力。

廣東省借助珠三角地區衛星導航產業體系完備的優勢，打造了基于北斗的公共運營服務平臺，開展了城市應急管理、智能交通、綜合執法、人身安全保障服務、公務用車監管等北斗應用示范。

上海市結合智慧城市建設，構建了基于北斗的長三角位置服務公共平臺和基礎設施，開展了車輛監管服務、大眾位置服務和高精度定位服務等北斗應用示范。

此外，減災、公安、海上搜救等領域，湖南、陜西、北京、貴州等區域的示范項目已啟動實施。國土資源、旅游、電力等領域，江蘇、新疆、湖北、云南、成渝地區等區域的示范項目正在論證。

3．大眾應用

北斗得到國內外大眾市場的認可。2013年，智能手機領域，三星發布了全球首款具備北斗定位功能的手機，市場首批投放3000萬部；華為發布了國內首款具備北斗定位功能的手機，市場首批投放800余萬部。車載導航領域，國內20余個品牌200余款車型的北斗/GNSS車載導航儀已經正式走向市場，目前，前、后裝市場已完成20余萬臺的安裝和銷售。用戶體驗表明，北斗/GNSS應用可以有效提升用戶在城市峽谷等場景中導航定位的可用性和精度。同時，隨著芯片小型化、低功耗、低成本的發展，北斗將全面走向大眾應用，服務大眾生活。

4．產業環境

國家及有關部門非常重視衛星導航產業的發展。在國家實施北斗重大專項的基礎上，2013年，國務院先后發布了《關于促進信息消費擴大內需的若干意見》、《國家衛星導航產業中長期發展規劃》，對衛星導航產業長期發展進行了總體部署，支持北斗應用作為國家重點培育的信息消費領域；在此基礎上，發改委、農業部、國家測繪地理信息局等均發布了推進北斗應用的相關政策建議。

全國北斗衛星導航標準化技術委員會成立，歸口管理國家衛星導航領域相關標準化工作。建立了衛星導航國家標準體系，開展了通用技術要求、接口協議、測試規范等涉及衛星導航產業發展的30余項標準制（修）訂工作，同時，持續推動北斗國際標準工作。

（三）國際合作

1．雙邊合作

持續與美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo以及印度、日本等系統開展兼容與互操作協調，共同為用戶提供更加優質的服務。

2．多邊合作

積極參加聯合國衛星導航相關活動，持續在ICG、ITU等多邊平臺開展國際協調，推動衛星導航系統兼容共存和融合共用。

ICG，參與ICG章程及用戶論壇建立等未來改革議題協調，協調向聯合國派駐無償借調專家，擔任供應商、工作組主席，積極承擔國際責任；參與兼容與互操作、服務性能提升、信息分發和能力建設、時空參考及應用等工作組技術協調。

ITU，按照國際電聯規則申報衛星網絡資料，與相關國家主管部門和操作者進行頻率協調，確保北斗與相關系統不產生有害干擾。

國際民航組織，參加國際民航組織導航系統專家組工作，正按計劃推動進入國際民航標準。

國際海事組織，船載北斗接收機設備性能標準已正式通過國際海事組織海上安全委員會審定。

第三代移動通信標準化伙伴項目（3GPP），支持北斗定位業務的技術標準已獲得通過，正在開展的終端設備性能標準和測試標準將于今年內完成。

持續推動北斗進入衛星導航接收機國際通用數據標準，國內北斗接收機國際通用數據標準工作組已全面開展與RTCM、NMEA、IGS等相關國際組織的標準協調。

推動與APSCO、ESCAP、APEC、UNSPIDER等組織的合作，持續推動國際GNSS監測評估倡議（IGMA）、北斗/GNSS應用演示和體驗倡議（BADEC），倡導通過監測評估為用戶提供可靠有保障的服務，倡導通過多系統融合應用為用戶提供更加優質多樣的服務。

3．國際化應用

與巴基斯坦簽署了關于衛星導航領域的合作協議，第一批合作項目已順利完成；與亞太地區及東盟有關國家探討建立衛星導航應用合作機制。持續舉辦北斗亞太行、東盟行活動，推動衛星導航應用普及。

4．技術合作

鼓勵國際學術交流，推動在監測評估、導航應用等多方向的技術合作，推動形成國際GNSS監測評估參數規范，參與IGS多系統演示計劃（M-GEX），共享監測評估數據和產品。舉辦面向國際的中國衛星導航學術年會；持續參與國際衛星導航領域相關學術會議。

依托北京航空航天大學建設的衛星導航國際交流培訓中心，籌建聯合國空間科技教育區域中心，重點面向全球特別是亞太地區開展交流培訓。每年開設聯合國空間應用衛星導航專業碩士班、衛星導航前沿技術暑期學校。

三、近期計劃

（一）系統建設

1．保持系統穩定可靠運行，持續提升系統服務性能。

2．加快推進系統全球組網建設，2015年前發射新一代北斗導航衛星，開展新技術和新體制試驗驗證，適時加入衛星網絡。

3．加快推進北斗地基增強系統建設，2015年前后開始提供服務。

（二）應用推廣

1．鼓勵北斗/GNSS應用模式和商業模式創新，促進產學研用互動和跨行業融合，推進行業和區域示范應用，拓展北斗/GNSS應用的深度和廣度。

2．鼓勵北斗/GNSS基礎產品的產業化，發揮政策和市場的作用，整合資本、技術、商業資源，加速大眾市場千萬量級應用推廣的進程。

3．規范市場競爭秩序，完善產業發展環境，通過產品質量監管、知識產權保護以及標準化工作，推進北斗/GNSS產業化、國際化進程。

（三）國際合作

1．發布北斗系統白皮書，全面詮釋北斗發展理念和相關主張。

2．推進與美、俄、歐等衛星導航系統的對話與交流，深化在兼容與互操作、監測評估、天基增強系統及應用等領域的合作。

3．促進ICG、ITU等國際組織多邊協調機制的完善，推進國際熱點問題協調與規范制定，為北斗/GNSS合作發展營造良好氛圍。

4．建立統籌推動北斗/GNSS國際化應用的協調機制，充分發揮國家有關部門資源優勢，進一步拓展國際合作渠道，推動北斗/GNSS全球化應用，支撐北斗/GNSS服務能力提升。

四、結論

北斗系統持續提供了免費、穩定、可靠的服務，并啟動了第三步建設。

北斗應用已初見成效，基礎產品實現量產，逐步進入各個行業和大眾領域應用。

北斗國際化進程穩步推進，積極履行衛星導航大國的責任義務。

創新是衛星導航事業不斷向前發展的力量源泉，融合是提升定位導航授時服務效益的必由之路，共享是實現信息服務惠及全球的永恒追求。北斗系統作為GNSS大家庭的重要成員，將繼續秉持“中國的北斗、世界的北斗”的發展理念，與國際社會和各國一道攜手努力，實現世界衛星導航共同發展與繁榮！