北斗衛星導航系統建設與發展

● 文|中國衛星導航系統管理辦公室 冉承其

北斗衛星導航系統建設與發展

● 文|中國衛星導航系統管理辦公室 冉承其

一、發展規劃

1.發展目標

北斗衛星導航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；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，提升經濟和社會效益；與世界其他衛星導航系統共同合作，服務全球、造福人類。

2.基本原則

開放：面向全球用戶免費提供開放服務。

自主：獨立自主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。

3.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—2000年，形成區域有源服務能力；

第二步：2004—2012年，形成區域無源服務能力；

第三步：2013—2020年，形成全球無源服務能力。

4.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10m，授時精度優于20ns，測速精度0.2m/s。

5.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

1.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10m。如在北京、鄭州、西安、烏魯木齊等地區，定位精度可達5—7m；在東盟國家等低緯度地區，定位精度可達到5m左右。

（2）推進增強系統建設

1）地基增強系統建設。按照“統一規劃、統一標準、共建共享”原則，建立以北斗為主，并與其他衛星導航系統兼容的地基增強高精度衛星導航服務體系。

☆ 地基增強系統架構圖

初步完成基本系統研制建設，轉入全國框架網基準站建設階段，截至2015年11月，已經完成117個框架網基準站建設和北京地區14個區域加密站建設，以及框架網基準站設備招標。同步在全國主要城市通過移動通信進行米級、分米級、厘米級北斗差分修正信息試播。在重點城市如北京等，通過中國移動多媒體廣播（CMMB）進行北斗米級差分修正信息試播。

2）星基增強系統建設。北斗系統將按照國際民航標準，開展北斗星基增強系統設計、試驗與建設，為我國及周邊地區民航等用戶提供一類精密進近服務。國際IWG組織已明確北斗系統為未來星基增強系統的增強對象。目前，正在開展北斗星基增強系統設計與試驗，后續將會同中國民航總局等推動工程建設。

（3）全球組網穩步推進

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。

截至2015年11月，已成功發射4顆新一代北斗導航衛星。衛星采用新型導航信號、星間鏈路等新技術體制，搭載更高精度的星載氫原子鐘，全面提升衛星服務能力。

目前，衛星正在按計劃開展在軌測試，有關新技術體制和性能指標得到初步驗證，滿足設計要求。

2.應用推廣

（1）基礎產品產業化

全面推進以北斗/GNSS兼容芯片為核心，具有自主知識產權的衛星導航基礎產品研發和產業化。第一代北斗芯片、模塊 、天線等核心產品主要性能指標已接近國際水平，價格基本相當。截至2015年9月，導航型芯片模塊銷售量突破900萬片，導航天線銷售量突破400萬套；高精度OEM板卡銷售量突破10萬片，高精度天線銷售量突破30萬套，產品技術水平已經與國際同步, 分別占領中國國內30%和90%的市場份額。新一代北斗/GNSS基帶射頻一體化集成芯片研發取得重大進展，部分廠家已完成MPW流片（40nm、55nm工藝，與國際同步），實測表明，性能指標已達到國際水平，年底有望實現量產，將滿足智能手機、平板電腦、可穿戴式設備等全球市場應用需求。

（2）行業/區域示范應用

在關系國計民生、國家安全的重點領域，選取具有較大應用規模、顯著市場前景的行業區域，開展北斗行業/區域示范應用。目前已聯合交通運輸部、公安部、民政部、農業部、氣象局、林業局和北京、上海、廣東、湖南、湖北、貴州、陜西、江蘇等部委和省市開展了北斗應用示范。

（3）大眾應用

隨著國產自主芯片集成度和技術水平的提高，以及國外芯片的進入，北斗產品已在智能手機、PAD、智能穿戴設備、車載導航等大眾應用領域開始批量應用。

國內200余款車型，前、后裝市場已完成50余萬臺北斗車載導航儀的安裝和銷售。隨著芯片小型化、低功耗、低成本、射頻基帶一體化等技術的發展，北斗將全面走向大眾應用，服務大眾生活。

（4）產業環境（政策法規、標準、知識產權）

組織擬制了北斗白皮書，協調國務院新聞辦公室列入2015年國家白皮書發布計劃。協調發改委、科技部、工業和信息化部等部門，研究擬制了《關于促進北斗衛星導航產業發展的有關政策》（草案）?！秶冶倍沸l星導航標準體系（1.0版）》和18項北斗專項標準已于近期發布，已申報8項國家標準立項。聯合國家知識產權局，印發《中國第二代衛星導航系統重大專項知識產權管理暫行辦法》。

3.國際合作

北斗系統已成為世界公認的全球衛星導航系統，被聯合國全球衛星導航系統委員會列為四大核心供應商。多年來，北斗系統積極開展國際合作工作，與各全球衛星導航系統、相關國際組織，特別是“一帶一路”沿線國家和地區，廣泛開展國際合作，推進國際標準，主動承擔國際義務，積極開拓海外應用，已逐步成為新時期代表中國的國家名片和民族品牌。

（1）雙邊合作

持續與各衛星導航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。

中俄合作務實推進，在中俄總理定期會晤機制框架下成立中俄衛星導航重大戰略合作項目委員會，召開首次中俄衛星導航合作圓桌會議，簽署中俄衛星導航合作諒解備忘錄，完成中俄相互建站考察，發布北斗系統與格洛納斯系統兼容與互操作聯合聲明。

中美合作穩步推進，完成兩次中美衛星導航系統會談，建立北斗與GPS系統間合作機制，成立中美衛星導航合作聯合工作組，簽署兩系統間合作聲明。

中歐合作加速推進，完成北斗與伽利略導航頻段的頻率協調，協商建立兩系統交流合作機制。

（2）多邊合作

積極承擔國際責任，推動衛星導航系統兼容共存。積極參加全球導航系統國際委員會（ICG）第九屆大會、國際星基增強系統互操作工作組會議（SBSA IWG）、世界電信展（ITU）等聯合國衛星導航相關活動，深度參與基本系統與星基增強系統兼容與互操作、服務性能參數、GNSS監測評估等重點議題協調。

（3）應用合作

倡導多系統融合應用，“走出去”推動北斗應用服務，并將北斗應用納入“一帶一路”戰略規劃。與韓國、澳大利亞、印度尼西亞、巴基斯坦、新加坡、阿聯酋、尼日利亞等開展合作；持續組織“北斗東盟行”、“北斗亞太行”活動，推廣北斗應用。

在國際場合展覽展示北斗發展成就。2015年7月，在第六屆俄羅斯國際創新工業展上舉辦北斗專題展覽，向中俄兩國領導人介紹了北斗系統建設與發展情況。2015年9月，連續3年參加中國—東盟博覽會并舉辦北斗專題展覽和企業交流等活動。

（4）國際標準化

積極推動北斗系統進入國際海事(IMO)、國際民航(ICAO)、全球移動通信(3GPP)等國際組織標準。2014年4月，首個《船載北斗衛星導航系統接收設備性能標準》獲得IMO批準； 2014年11月，北斗系統成功通過IMO審議，正式納入世界無線電導航系統（WWRNS），成為繼GPS、GLONASS系統后第三大被IMO正式認可的全球衛星導航系統，標志著北斗系統已正式取得海事應用國際合法地位，具備了進入海運業應用的條件，為實現北斗全球化戰略邁出了關鍵一步。推動國際海事無線電技術委員會（RTCM）第104專業委員會成立北斗工作組，支持北斗定位業務的16項技術標準已在第三、四代移動通信標準化組織中獲得通過。

（5）技術交流

鼓勵國際學術交流，舉辦中國衛星導航學術年會，持續參與衛星導航領域其他國際學術會議。

已開設三期衛星導航研究生班，共招收亞太及非洲地區8個國家的44名學員；圓滿完成三期衛星導航前沿技術國際暑期夏令營，共培訓200余人。

三、近期計劃

1.系統建設

1）持續改善北斗系統連續穩定性和服務精度，確保北斗區域服務性能穩中有升。

2）2015年底2016年初，再發射1～2顆新一代北斗導航衛星，穩步推動新一代全球系統建設工作，為2018年服務“一帶一路”奠定基礎。

3）2015年底前，完成北斗地基增強系統150個框架網基準站和300個區域加密網基準站建設，進行覆蓋全國主要區域的米級、分米級定位精度，以及加密覆蓋區厘米級和后處理毫米級修正數的播發。2018年底前，將建成全國范圍區域加密網基準站網絡。

2.應用推廣

1）全面開展新一代北斗/GNSS基礎產品研發和產業化，實現大眾市場千萬量級應用推廣。

2）發揮衛星導航在工業化和信息化融合中的作用，全面推進行業和區域示范應用。

3）全面實施衛星導航產業政策，以及產品質量監管、標準化和知識產權行動計劃，完善衛星導航產業鏈。

3.國際合作

1）發布北斗白皮書，詮釋北斗系統發展理念和政策主張。

2）完善全球衛星導航系統間合作機制，深度參與ICG、ITU、IMO、國際民用航空組織（ICAO）、3GPP等國際組織工作，加強北斗與GPS、格洛納斯、伽利略等全球衛星導航系統的兼容與互操作協調。

3）把握“一帶一路”發展機遇，共同推動北斗/GNSS國際化應用。

四、結論

北斗系統穩定服務亞太地區，成功發射新一代北斗導航衛星進行新技術驗證，系統建設穩步推進。

北斗應用已完成初期市場培育，從行業典型應用進軍大眾應用市場，產業呈現快速發展局面。

北斗系統與全球衛星導航系統間合作深入推進，國際交流不斷加強，北斗正在成為中國品牌。