北斗導航衛星應用前瞻

王迪

摘 要：本文基于筆者多年從事北斗導航衛星應用的相關工作經驗，以北斗導航衛星應用前瞻為研究對象，論文首先分析了北斗-1和北斗-2系統的發展和應用現狀，進而推演了未來的發展趨勢，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：北斗 導航 衛星 應用

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0006-02

衛星導航系統是信息時代國家經濟建設的重要支柱，是直接關系到國家安全和經濟發展的核心技術與支撐系統，是全球競爭和大國利益的焦點之一。我國自行研制的“北斗衛星導航系統”（英文名：Bei-Dou Navigation Satellite System，縮寫為BDS）從2003年4月正式運營、全面對民用用戶開放，已在測繪、電信、水利、交通運輸、勘探和國家安全等諸多領域逐步發揮重要作用。

1 北斗-1系統應用發展回顧

1.1 系統概況

1994-2002年是我國北斗-1系統的攻關研制時期，2000年發射了兩顆試驗衛星，整個系統于2002年進入試運行階段，2003年正式開通運行，之后又發射了兩顆備份星，目前在軌衛星總數為4顆。

北斗-1系統具有三個主要特點：（1）區域覆蓋。采用靜止軌道衛星，覆蓋區域包括我國領土及周邊地區。（2）采用有源定位導航體制，即用戶終端需要發射入站（返程）信號。系統具有定位、授時功能，但不具備測速功能。（3）具有短信報文通信功能。這些特點對北斗-1系統的應用和產業化產生了重要的影響。

1.2 應用情況

2003年，北斗-1系統對民用領域開放，打破了美國、俄羅斯在衛星導航領域的壟斷地位，使我國成為世界上第3個擁有獨立自主衛星導航系統的國家，開辟了我國衛星導航應用的新篇章。北斗-1系統在我國國防建設和經濟社會發展中發揮了積極作用。特別是在2008年汶川抗震救災中，北斗-1系統成為抗震救災和指揮保障的重要手段。救災部隊利用該系統成功為災區一線和指揮部建立了實時信息通道，為抗震救災提供了實時的監控定位、導航、遠程監測、災害預警及公共應急信息服務，在指揮決策、搜救、醫療等方面發揮了獨特的優勢和不可替代的作用。

總體來說，北斗-1系統的應用具有如下特點：

（1）由于北斗-1系統具有GPS等系統不能比擬的短信報文通信功能優勢，因此，目前的典型民事應用主要集中于數據采集、監測類應用和監控、指揮調度類應用，充分發揮了“北斗”系統的通信優勢。（2）由于北斗-1系統在2008年汶川抗震救災中發揮了顯著的作用，1年多來該系統在災害應急救援方面的應用獲得了各方重視，預計應用裝備將會大幅增加。（3）目前，北斗-1系統的主要用戶是涉及國家安全和經濟安全的政府部門、軍方和行業用戶，由于終端價格的競爭劣勢等原因，尚未能進入大眾化的民用商業領域。（4）北斗-1系統在民用領域的定位導航應用較少，其主要原因是系統采用有源定位體制，導致終端價格較高，定位精度與GPS相比處于劣勢。（5）北斗-1系統具有比GPS更強的授時功能，但目前在通信、銀行、電力等國家關鍵行業并未得到普及應用。國家基礎網絡的時頻系統與經濟安全息息相關，授時領域應該是“北斗”系統急需普及的大市場。（6）從應用技術方面來說，北斗-1系統的各種應用大多是集成了“地理信息系統”（GIS）、北斗“GPS、遙感（RS）、通信（Communication），即“3S+C”的綜合應用系統，這也正體現了導航應用技術的發展趨勢。

1.3 應用產業特點分析

近幾年，我國的衛星導航應用得到了飛速發展。特別是在近5年間，衛星導航技術的應用已滲透到國民經濟的諸多領域，已融入到我國現代信息社會建設的進程之中，具備了一定的產業化基礎。我國衛星導航市場由2000年的不足10億元人民幣發展到2005年的約120億元人民幣，目前年產值達到22714億元人民幣，產業年增長率約為25%；終端年銷量超過230萬套，其中“北斗”系統注冊用戶超過316萬臺套。但是，目前我國導航的主用系統仍然是GPS，且我國導航年產值僅占全球的5%，終端保有量僅占全球的1%，終端產品98%以上是進口產品，自主知識產權比率不到1%，“北斗”系統的國內導航市場份額不到1%；然而，我國導航從業企業數量卻超過1000家，比國外衛星導航產品生產企業總數還高數倍，呈現出低水平重復建設和無序競爭的狀態。

綜上所述，目前我國衛星導航產業的特點是：

（1）行業用戶正在從應用GPS向應用“北斗”系統轉化。（2）GPS產品依靠其市場先發優勢和成熟技術、低價位產品，仍然是大眾化的民用商業導航市場的主導。（3）我國導航產業雖然發展迅速，但目前整體導航市場尚不成熟，尚未形成協調有序的應用產業鏈和規模化市場環境，也未形成國家級的導航骨干企業。

2 北斗-2導航系統發展現狀

2.1 系統概況

北斗-2系統分兩個階段建設：區域導航系統建設階段，該系統將在2010年完成，目前已發射兩顆衛星，最終由約12顆衛星組成，覆蓋亞太地區；全球導航系統建設階段，該系統將在2015—2020年建成，最終由約35顆衛星組成。整個系統的特點如下：

（1）由區域覆蓋（亞太地區）逐漸轉向全球覆蓋。（2）采用類似于GPS、“伽利略”（Galileo）系統的無源定位導航體制，將發射4個頻點的導航信號。（3）系統地球靜止軌道（GEO）衛星發射北斗-2、GPS、“伽利略”廣域差分信息和完好性信息，差分定位精度可達1 m。（4）繼承北斗-1系統的短信報文通信功能，并將擴充通信容量。

2.2 應用技術研究情況

目前，北斗-2系統地面基礎設施建設已經初步完成。地面運控系統研制完成，并已通過了模擬測試系統的測試，在兩顆在軌衛星的發射和運行中得到了驗證；地面廣域差分和完好性監測站網已初步建成，可通過在軌運行的地球靜止軌道衛星發播廣域差分信息和完好性信息。國家有關主管部門組織開展了北斗-2系統各類用戶機技術攻關和設備研制，現已轉入正樣階段，其中包括北斗-2基本型用戶機、定位導航“通信雙模型用戶機、北斗-2”GPS兼容型用戶機、北斗-2高動態用戶機、抗干擾用戶機、監測型用戶機、北斗-2便攜式自主導航設備（PND）等。endprint

下一階段工作將轉向北斗-2系統應用演示示范工程建設，目前正在開展行業應用演示示范系統方案的論證工作。在國際合作和對外宣傳推廣方面，已建立國際合作協調機制，并正在建設“北斗”系統對外宣傳機制和平臺。北斗-2系統的國家主管部門每年派人參加全球導航衛星系統（GNSS）國際委員會（ICG）會議，參與協商全球導航衛星系統合作問題；從2006年開始已與美國、歐盟、俄羅斯開展多輪會談，洽談解決“北斗”、GPS、“伽利略”、GLONASS系統的兼容互操作問題；正在開展“北斗”系統官方網站建設，作為對外公布相關政策、系統進展情況，以及宣傳推廣“北斗”系統應用和開展國際合作的窗口。

3 “北斗”系統應用發展前瞻

我國政府充分認識到了導航產業的巨大潛力，2002年以來，國家發改委、國防科工委相繼實施導航產業化專項，2007年又聯合發布了5關于促進衛星應用產業發展的若干意見6，這些措施極大地推進了我國導航產業的發展。隨著北斗-2系統正式啟動建設，以及衛星導航國家重大科技專項開始實施，我國衛星導航應用和產業必將快速增長，并呈現新的特點。

3.1 應用及產品發展前瞻

在未來5～10年，我國衛星導航產業將逐漸從成長走向成熟，并且必然從以GPS獨大向“北斗”及多系統兼容型綜合應用的方向發展，國防建設和信息安全等特殊行業必將以北斗-2系統應用為主，具有自主知識產權的核心技術將對產業發展起到至關重要的作用。

（1）導航芯片與模塊。目前以GPS產品為主；“北斗”系統芯片與模塊處于研發階段，包括國家扶持和企業自主研發兩種模式，未來必然向北斗-2兼容型方向發展。（2）導航終端設備目前國家部門和特殊行業應用以北斗-1產品為主，GPS產品為輔；大眾化民用以GPS產品為主。國家部門和行業應用將向北斗-2及兼容型產品、數字化綜合（3S+C）終端方向發展。（3）導航終端配套測試設備目前以引進GPS“GLONASS國外測試設備為主；國內少數廠家自主研發了北斗-1測試設備，北斗-2測試設備正在定點研發。未來將向北斗-2”GPS“GLONASS”“伽利略”多系統測試設備方向發展。（4）導航運營服務目前以車輛監控等單一的運營服務形態出現，未來將向多網融合、多種技術綜合應用的方向發展。

3.2 產業發展前瞻

未來5～10年，我國衛星導航市場需求的主要推動力將來自國家衛星導航科技專項，具有國家政策強制推動的特點。其產業發展趨勢如下：

（1）2010年，初步形成國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。在重大專項主導下，我國衛星導航應用產業年產值超過500億元人民幣，終端年產銷量達到350萬臺，核心技術國產化率達到4%，“北斗”系統終端年產銷量達到2萬臺，應用產值占國內份額的3%。（2）2015年，基本形成國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。在重大專項引導下，“北斗”系統在國防和涉及國家、社會和經濟安全的領域替代國外系統或與其兼容使用。我國衛星導航應用產業年產值超過1500億元人民幣，終端年產銷量達到2500萬臺（20%出口），核心產品國產化率達到80%，“北斗”系統終端年產銷量超過100萬臺，應用產值占國內市場份額的10%。（3）2020年，形成完善的國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。隨著我國北斗-2系統正式啟動建設，以及衛星導航國家重大科技專項開始實施，未來5～10年必將是我國衛星導航產業呈現爆發式增長并形成完整產業鏈、規模化市場和國家級導航骨干企業的關鍵時期。

4 結語

隨著北斗-2系統的建設，我國將擁有自主運行管理并足可媲美GPS的導航衛星資源；同時，在國家衛星導航科技專項和相關政策推動下，我國衛星導航產業面臨廣闊的市場前景，未來5～10年將是我國衛星導航應用向國產化轉變的關鍵時期，對我國衛星導航產業和從業企業來說將是重大的發展機遇期。

參考文獻

[1] 廖世淼.北斗導航衛星產業發展綜述[J].科技資訊，2012，10.

[2] 王文祥.國際導航衛星產業研究[J].科技創新導報，2013，4.endprint

下一階段工作將轉向北斗-2系統應用演示示范工程建設，目前正在開展行業應用演示示范系統方案的論證工作。在國際合作和對外宣傳推廣方面，已建立國際合作協調機制，并正在建設“北斗”系統對外宣傳機制和平臺。北斗-2系統的國家主管部門每年派人參加全球導航衛星系統（GNSS）國際委員會（ICG）會議，參與協商全球導航衛星系統合作問題；從2006年開始已與美國、歐盟、俄羅斯開展多輪會談，洽談解決“北斗”、GPS、“伽利略”、GLONASS系統的兼容互操作問題；正在開展“北斗”系統官方網站建設，作為對外公布相關政策、系統進展情況，以及宣傳推廣“北斗”系統應用和開展國際合作的窗口。

3 “北斗”系統應用發展前瞻

我國政府充分認識到了導航產業的巨大潛力，2002年以來，國家發改委、國防科工委相繼實施導航產業化專項，2007年又聯合發布了5關于促進衛星應用產業發展的若干意見6，這些措施極大地推進了我國導航產業的發展。隨著北斗-2系統正式啟動建設，以及衛星導航國家重大科技專項開始實施，我國衛星導航應用和產業必將快速增長，并呈現新的特點。

3.1 應用及產品發展前瞻

在未來5～10年，我國衛星導航產業將逐漸從成長走向成熟，并且必然從以GPS獨大向“北斗”及多系統兼容型綜合應用的方向發展，國防建設和信息安全等特殊行業必將以北斗-2系統應用為主，具有自主知識產權的核心技術將對產業發展起到至關重要的作用。

（1）導航芯片與模塊。目前以GPS產品為主；“北斗”系統芯片與模塊處于研發階段，包括國家扶持和企業自主研發兩種模式，未來必然向北斗-2兼容型方向發展。（2）導航終端設備目前國家部門和特殊行業應用以北斗-1產品為主，GPS產品為輔；大眾化民用以GPS產品為主。國家部門和行業應用將向北斗-2及兼容型產品、數字化綜合（3S+C）終端方向發展。（3）導航終端配套測試設備目前以引進GPS“GLONASS國外測試設備為主；國內少數廠家自主研發了北斗-1測試設備，北斗-2測試設備正在定點研發。未來將向北斗-2”GPS“GLONASS”“伽利略”多系統測試設備方向發展。（4）導航運營服務目前以車輛監控等單一的運營服務形態出現，未來將向多網融合、多種技術綜合應用的方向發展。

3.2 產業發展前瞻

未來5～10年，我國衛星導航市場需求的主要推動力將來自國家衛星導航科技專項，具有國家政策強制推動的特點。其產業發展趨勢如下：

（1）2010年，初步形成國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。在重大專項主導下，我國衛星導航應用產業年產值超過500億元人民幣，終端年產銷量達到350萬臺，核心技術國產化率達到4%，“北斗”系統終端年產銷量達到2萬臺，應用產值占國內份額的3%。（2）2015年，基本形成國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。在重大專項引導下，“北斗”系統在國防和涉及國家、社會和經濟安全的領域替代國外系統或與其兼容使用。我國衛星導航應用產業年產值超過1500億元人民幣，終端年產銷量達到2500萬臺（20%出口），核心產品國產化率達到80%，“北斗”系統終端年產銷量超過100萬臺，應用產值占國內市場份額的10%。（3）2020年，形成完善的國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。隨著我國北斗-2系統正式啟動建設，以及衛星導航國家重大科技專項開始實施，未來5～10年必將是我國衛星導航產業呈現爆發式增長并形成完整產業鏈、規模化市場和國家級導航骨干企業的關鍵時期。

4 結語

隨著北斗-2系統的建設，我國將擁有自主運行管理并足可媲美GPS的導航衛星資源；同時，在國家衛星導航科技專項和相關政策推動下，我國衛星導航產業面臨廣闊的市場前景，未來5～10年將是我國衛星導航應用向國產化轉變的關鍵時期，對我國衛星導航產業和從業企業來說將是重大的發展機遇期。

參考文獻

[1] 廖世淼.北斗導航衛星產業發展綜述[J].科技資訊，2012，10.

[2] 王文祥.國際導航衛星產業研究[J].科技創新導報，2013，4.endprint

下一階段工作將轉向北斗-2系統應用演示示范工程建設，目前正在開展行業應用演示示范系統方案的論證工作。在國際合作和對外宣傳推廣方面，已建立國際合作協調機制，并正在建設“北斗”系統對外宣傳機制和平臺。北斗-2系統的國家主管部門每年派人參加全球導航衛星系統（GNSS）國際委員會（ICG）會議，參與協商全球導航衛星系統合作問題；從2006年開始已與美國、歐盟、俄羅斯開展多輪會談，洽談解決“北斗”、GPS、“伽利略”、GLONASS系統的兼容互操作問題；正在開展“北斗”系統官方網站建設，作為對外公布相關政策、系統進展情況，以及宣傳推廣“北斗”系統應用和開展國際合作的窗口。

3 “北斗”系統應用發展前瞻

我國政府充分認識到了導航產業的巨大潛力，2002年以來，國家發改委、國防科工委相繼實施導航產業化專項，2007年又聯合發布了5關于促進衛星應用產業發展的若干意見6，這些措施極大地推進了我國導航產業的發展。隨著北斗-2系統正式啟動建設，以及衛星導航國家重大科技專項開始實施，我國衛星導航應用和產業必將快速增長，并呈現新的特點。

3.1 應用及產品發展前瞻

在未來5～10年，我國衛星導航產業將逐漸從成長走向成熟，并且必然從以GPS獨大向“北斗”及多系統兼容型綜合應用的方向發展，國防建設和信息安全等特殊行業必將以北斗-2系統應用為主，具有自主知識產權的核心技術將對產業發展起到至關重要的作用。

（1）導航芯片與模塊。目前以GPS產品為主；“北斗”系統芯片與模塊處于研發階段，包括國家扶持和企業自主研發兩種模式，未來必然向北斗-2兼容型方向發展。（2）導航終端設備目前國家部門和特殊行業應用以北斗-1產品為主，GPS產品為輔；大眾化民用以GPS產品為主。國家部門和行業應用將向北斗-2及兼容型產品、數字化綜合（3S+C）終端方向發展。（3）導航終端配套測試設備目前以引進GPS“GLONASS國外測試設備為主；國內少數廠家自主研發了北斗-1測試設備，北斗-2測試設備正在定點研發。未來將向北斗-2”GPS“GLONASS”“伽利略”多系統測試設備方向發展。（4）導航運營服務目前以車輛監控等單一的運營服務形態出現，未來將向多網融合、多種技術綜合應用的方向發展。

3.2 產業發展前瞻

未來5～10年，我國衛星導航市場需求的主要推動力將來自國家衛星導航科技專項，具有國家政策強制推動的特點。其產業發展趨勢如下：

（1）2010年，初步形成國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。在重大專項主導下，我國衛星導航應用產業年產值超過500億元人民幣，終端年產銷量達到350萬臺，核心技術國產化率達到4%，“北斗”系統終端年產銷量達到2萬臺，應用產值占國內份額的3%。（2）2015年，基本形成國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。在重大專項引導下，“北斗”系統在國防和涉及國家、社會和經濟安全的領域替代國外系統或與其兼容使用。我國衛星導航應用產業年產值超過1500億元人民幣，終端年產銷量達到2500萬臺（20%出口），核心產品國產化率達到80%，“北斗”系統終端年產銷量超過100萬臺，應用產值占國內市場份額的10%。（3）2020年，形成完善的國家衛星導航應用產業支撐、推廣、推進和保障體系。隨著我國北斗-2系統正式啟動建設，以及衛星導航國家重大科技專項開始實施，未來5～10年必將是我國衛星導航產業呈現爆發式增長并形成完整產業鏈、規模化市場和國家級導航骨干企業的關鍵時期。

4 結語

隨著北斗-2系統的建設，我國將擁有自主運行管理并足可媲美GPS的導航衛星資源；同時，在國家衛星導航科技專項和相關政策推動下，我國衛星導航產業面臨廣闊的市場前景，未來5～10年將是我國衛星導航應用向國產化轉變的關鍵時期，對我國衛星導航產業和從業企業來說將是重大的發展機遇期。

參考文獻

[1] 廖世淼.北斗導航衛星產業發展綜述[J].科技資訊，2012，10.

[2] 王文祥.國際導航衛星產業研究[J].科技創新導報，2013，4.endprint