推進軍民融合 加快北斗產業發展

● 文 |航天恒星科技有限公司 何大海 侯倩

一、引言

全球導航衛星系統（GNSS）是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施，美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo與中國的北斗衛星導航系統被聯合國確認為全球四大衛星導航系統。當前，GPS正在開展現代化建設，俄羅斯開展GLONASS重建計劃，歐洲Galileo系統于2016年12月15日開始初始運行，印度的區域衛星導航系統（IRNSS）已完成七星組網，日本2015年明確了準天頂衛星系統（QZSS）的計劃，提出實現持續導航能力。作為一種戰略性資源，發展GNSS系統已成為各國的共識。

GNSS系統因軍需而生，應民用發展。基于衛星導航系統的應用產業已經被公認為是繼互聯網、移動通信之后的第三大信息產業，導航產業已經成為國際上八大無線產業之一。根據歐洲全球導航衛星系統管理局（GSA）2017年發布的最新《全球導航衛星系統（GNSS）市場報告》的數據顯示，全球GNSS設備市場預計將從2017年的58億臺設備增長到2020年的80億臺，而由此帶來的增值服務市場規模將在2015-2020年間以20%的年增長率擴大，在2025年產業規模達到1950億歐元，5G、自動駕駛、智慧城市和物聯網的發展將促進GNSS增值產業的快速增長并促進這些增值服務的多樣化。

隨著我國自主建設的北斗衛星導航系統組網試運行，我國北斗產業飛速發展。在當前北斗全球組網在即、應用推廣取得初步成效之時，結合當前建設和應用現狀，借鑒別國GNSS發展經驗，對于推進北斗從行業應用向大眾發展，從國內走向國際發展有重要參考意義。

二、北斗衛星導航系統建設和應用現狀

1.北斗衛星導航系統基礎設施建設快速推進

截至2018年5月，北斗二號系統建成并投入運行已5年半，系統總體運行穩定可靠，服務性能滿足承諾指標要求，從未發生服務中斷，定位精度由10m提升至6m。為保證北斗二號系統持續平穩運行，未來兩年內還將再發射2顆北斗二號備份衛星，確保服務性能穩中有升。2017年11月，2018年1月、2月、3月，半年內成功發射四組八顆北斗三號衛星，北斗全球系統組網建設進入快車道。目前正在進行組網衛星的在軌測試、系統集成與性能評估，初步結果表明衛星在軌狀態良好，性能滿足指標要求。北斗三號增加了星間鏈路、全球搜索救援等新功能，播發更優的導航信號，采用了新一代銣原子鐘和被動型氫原子鐘結合的方式，天穩定度達到E-15量級，整體性能大幅提升。

在加快星座組網的同時，北斗增強系統規劃和建設也在同期進行。當前我國已完成北斗地基增強系統一期建設，建成由150個框架網基準站、1200個加強密度網基準站、國家綜合數據處理中心、6個行業數據處理中心構成的北斗地基增強系統，具備基本服務能力。同時正在按照ICAO國際民航標準，開展北斗星基增強系統（BDSBAS）設計、試驗與建設，預計2020年提供星基增強服務。

2.政策推進下，北斗產業規模快速提升

國家對衛星導航產業高度重視，發布多項政策引導、推動北斗的快速發展。在《國家衛星導航產業中長期發展規劃》《關于促進地理信息產業發展的意見》《國家測繪地理信息局關于北斗衛星導航系統推廣應用的若干意見》等政策的推動下，北斗產業鏈逐步完善，產業集中度不斷提升，應用領域不斷拓展，衛星導航市場規模呈現出幾何級數增長態勢。

根據《2018中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》數據，2017年我國衛星導航與位置服務產業總體產值已突破2550億元，較2016年增長20.4%。其中，包括與衛星導航技術直接相關的芯片、器件、算法、軟件、導航數據、終端設備等在內的產業核心產值占比為35.4%，達到902億元，北斗對產業核心產值的貢獻率已達到80%。

國家政策和區域政府開展的示范項目是北斗產業和應用的重要推動力。行業和區域均在開展北斗示范應用。北斗衛星導航系統已廣泛應用于交通、海事、電力、民政、氣象、漁業、測繪、礦產、公安、農業、林業、國土、水利、金融、市政管網等十幾個行業領域，各類國產北斗終端產品推廣應用已累計超過4000萬臺/套，包括智能手機在內的采用北斗兼容芯片的終端產品社會用戶總保有量接近5億臺/套。

3.北斗產業發展仍面臨的瓶頸

（1）導航系統服務能力仍需加強

北斗的產業化和國際化發展與導航系統性能密不可分。GPS的現代化自1999年開始一直在穩步推進，包括：增加GPS兩個新的民用頻率，提高GPS衛星集成度，增強GPS無線電信號強度，改進導航電文，改善導航、定位精度，提高可靠性和強化GPS抗干擾能力。值得一提的是，具有互操作性能力GNSS系統通過提高衛星信號可用性，最終可以消除高動態運動平臺下的多路徑效應、拓寬接收信號的功率變化范圍，大大提升導航性能。因此，提升北斗衛星導航系統服務能力，加快北斗與其他系統兼容互操作進程，將極大提高北斗國際話語權。

（2）高精度應用處于發展初期，無法滿足戰略經濟領域的迫切需求

據預計，2010-2020年全球衛星導航應用市場規模年均復合增長率超過10%，2020年將達到2200億美元，其中，高精度應用可以達到整體市場的1/4。在美國和歐洲，衛星導航增強技術已促使衛星導航應用從傳統的地面導航深入到各行各業，催生航空、航海、鐵路、集裝箱精確定位、精準農業、車道收費、直升機120服務等行業的高精度應用和新興服務模式。

從高精度應用需求上看，在航空、鐵路、海運、地礦勘探、精準農業等行業，需要達到實時分米級、厘米級的衛星導航定位精度，在航空、鐵路等與人生命相關的應用更是需要高的信號完好性，電力系統則需要高精度授時功能。這些都是關系到國家戰略經濟安全的領域，必須依托北斗開展高精度應用。

（3）北斗運營市場呈現規模小、范圍窄的特點

在全球衛星導航產業中，運營服務占比最大，而且是增長最快的部分，平均能達到60%左右。在成熟國家，運營服務能占到其導航產業的70%以上，而在北斗產業中運營服務占比僅為17%，遠達不到平均水平。雖然北斗應用領域不斷拓展，然而受制于系統建設運行時間相對GPS滯后、終端芯片產品與GPS相比存在的小型化、低成本、低功耗等性能差距，北斗運營市場份額規模偏小，尤其在大眾消費領域，還未真正拓展。

三、美/歐大國軍民融合發展GNSS產業的啟示

1.美國發展GPS的軍民融合策略分析

美國GPS政策發展經過了起始、發展、成熟三個階段。1978-1996年建立以軍為主GPS政策。1993年11月30日，美國《限制采購未裝備有GPS的系統》法案出臺，該法案明確指出，國防部不得采購任何沒有配備GPS接收器的飛機、船舶、裝甲車輛、間接火力武器。1996年9月16日里根總統發布總統令承諾GPS民用。[1]1997年國會通過GPS免收直接用戶費用的政策，2000年總統宣布GPS可用性選擇置零。2004年美國宣布天基TNT政策，與Galileo達成雙邊協議，標志著GPS政策達到成熟階段。2010年，奧巴馬新空間政策強調，美國必須在GNSS服務、提供和應用上保持其領導位置。

這些政策不僅大力提升了系統性能，推動了GPS系統的開放服務，同時針對其應用推廣給出了強力措施。1993年11月30日，美國《限制采購未裝備有GPS的系統》法案出臺，該法案明確指出，國防部不得采購任何沒有配備GPS接收器的飛機、船舶、裝甲車輛、間接火力武器。在2006年，該法案被修訂，規定對未加裝GPS接收器的國防部飛機、艦船、裝甲車輛、間接火力武器等，不再給予升級、維護資金。2007年修訂了E911行政性命令，規定所有在美國銷售的手機都必須具備定位功能。2008年美國運輸部發布政策，推動國家差分GPS（NDGPS）在多式聯運、橋梁狀況監測、危險材料跟蹤和事件響應、自適應交通信號控制和鐵路、摩托車和行人安全研究等應用的先進技術研發。美國法典提出醫療救治中的“個人應急反應系統”、海岸警衛隊的直升機救援計劃中，利用GPS提供患者或海上受困人員的位置信息；對性犯罪者和高危人群利用GPS進行定位追蹤；進行少量氣體探測和研究的公司必須具備部署調配GPS的能力；利用GPS進行森林資源調查與分析；油氣管道電話報警系統中利用GPS對地下管道定位與標記。

隨著政策的調整，GPS主管實體從早期的美國國防部到1996年轉變為部際協調執行委員會，到2004年，GPS部際協調執行委員會被提升為常設的國家天基定位、導航與授時執行委員會，負責天基定位、導航和授時服務的管理。委員會由國防部和交通部的副部長擔任聯合主任，其中還包括國務院、商業部、國土安全部、參謀長聯席會議和國家宇航局等相關成員，負責各部門溝通協調。[2]GPS組織管理機構如圖1所示。

2.俄羅斯發展GLONASS的軍民融合策略分析

20世紀70年代，蘇聯與美國同時期開展了GLONASS的建設研究工作。GLONASS系統的發展、運行與管理完全由俄羅斯軍方控制。然而受蘇聯解體等國防經費受限等原因，GLONASS一度無法補網發射，無法維持星座正常服務。在此期間，GPS采用軍民融合發展策略，在民用領域取得了巨大成就，在全球GNSS產業中處壟斷地位。[3]

1999年葉利欽政府發布總統令，再次重申把GLONASS歸屬于軍民兩用的空間設施，同時為了確保總統令的實施，借鑒美國GPS的管理體制，成立由航天局、國防部、工業與能源部和運輸部等多個管理部門共同構成的GLONASS項目部際協調委員會。[3]GLONASS組織管理機構如圖2所示。

圖1 GPS組織管理機構

圖2 GLONASS組織管理機構

其中俄羅斯航天局負責協助GLONASS系統開發，負責GLONASS民用用戶業務的應用與開發、GLONASS增強系統開發及GLONASS系統性能檢測與控制。同時負責導航定位領域的國際合作。工業與能源部和運輸部主要負責GLONASS民用部分的管理，參與GLONASS系統政策的制定及GLONASS部分用戶設備的開發。其中，在GLONASS項目部際協調委員會中，聯邦航天局和國防部既是召集單位，又是GLONASS系統最重要的用戶。[3]

圖3 伽利略組織管理機構圖

在組織機制之外，俄羅斯持續發布政策，從星座系統性能、應用推廣、金融資助、國際化等多個角度推動GLONASS的復興。2005年7月發布的《2006～2015年航天發展規劃》明確指出加強GLONASS系統建設，加快其現代化是該計劃的重點之一[3]。2010年俄羅斯政府令決定從2011年1月1日起，未安裝GLONASS或GLONASS/GPS 的公交車輛和專用危險品火車車輛禁止上路運營。2013年1月，《俄羅斯2013至2020空間活動》明確至2020年還將建造并發射13顆GLONASS-M衛星以及22顆GLONASS-K衛星，計劃使GLONASS的定位精度在2015年達到1.4m，在2020年達到0.6 m。2014年，俄羅斯國家開發銀行為內資企業在俄羅斯及待批準的國外區域建設采用GLONASS導航系統的項目提供了金融支持50億盧布，項目涉及導航產品的各個方面包括硬件、軟件、地理信息系統（GIS）以及制圖軟件、車載咨詢和調度系統。

3.歐洲發展Galileo的軍民融合策略分析

2009年GSA職責由伽利略計劃執行機構轉變為歐委會下屬輔助機構，任務為開展伽利略市場研究并進行安全審查；改變投資模式，由歐盟公共資金支持伽利略系統。伽利略組織管理機構如圖3所示。

在政策上，《歐盟運行條約》強調民用資本使用，推動市場和產業發展是政策重點，強調從民用出發；2011年，歐洲發布《獨立、富有競爭力，提高公民生活質量》航天新政，推進星座計劃、實時全球環境和安全監測系統計劃；2011年，歐洲議會批準了歐盟伽利略系統將兼顧國防與民用目的，在為民用車輛與船舶提供衛星導航信號的同時，也將為歐盟國家的警察與軍隊提供衛星導航信號，并為重點基礎設施、鐵路等交通系統、緊急搜救等提供服務。

2016年12月15日，歐洲伽利略衛星導航系統正式開通初始服務。

四、發展北斗產業的相關建議

1.創新體制機制，加快軍地資源要素融合

當前主管機關和政府相關職能部門對北斗導航的發展都很重視。但是，仍然存在“鐵路警察各管一段”、項目交叉重復、行業壁壘依然難以逾越、區域產業出現同質化傾向等問題。[4]在國家構建定位、導航、授時（PNT）體系的大背景下，發展北斗導航產業，必須從體制機制層面加強頂層規劃和宏觀統籌管理。構建軍民科研機構、軍民企業間的溝通機制和交流平臺整合，推進軍地兩大體系內資金、技術等資源要素融合；在當前產業聯盟、區域聯盟各自建立的基礎上進行聯合，實現產學研資源整合優化；以軍隊、軍工企業改革為契機，推進人才要素融合；建立軍民兩用高新技術成果轉化機制，推動北斗軍民兩用產品、系統建設開發。

2.加快北斗產業基礎設施建設，推進3S技術向物聯網、大數據產業融合發展

從產業鏈構成來看，北斗產業正處于從產品制造為主逐步向系統集成、基于位置的運營服務發展。衛星導航與遙感汽車電子、移動互聯、地理信息、物聯網等產業融合發展，形成綜合信息服務大產業。統一軍地資源，推進星地基增強系統、北斗運營平臺、高分數據中心三大基礎設施建設，推進GNSS與遙感、物聯網、云計算等技術融合，發展面向航空、交通、公路收費等多種內容服務、通信服務，提升增值服務在產業規模中的占比，使GNSS真正成為位置感知的傳感器，衍生大數據服務。

3.結合“一帶一路”倡議實施推進，通過系統推進、政策引導、法規護航，推動北斗國際化發展

隨著“一帶一路”倡議的深入推進，以及衛星、高鐵等空間及地面基礎設施的出口，東南亞等地區對衛星導航、遙感、測繪以及智慧城市建設的需求趨于多樣化。從全球范圍看，在GPS基本壟斷市場，GLONASS奮起直追、市場占有率迅速提升，Galileo提供初始化運行并加快星座布網的競爭環境下，北斗國際化首先要快速完善系統構建，結合北斗三號計劃，建設全球監測站網，加快星地基增強系統建設，確保北斗系統性能；結合相關政策進行引導，從市場、法律、金融等角度對企業進行扶持，鼓勵企業結合沿線國家衛星導航、遙感、測繪以及智慧城市建設的需求，多層次參與“一帶一路”建設；借鑒美俄，從國家立法層面推動北斗在國內外的應用，促進國外企業參與北斗推廣應用；推動北斗融入國際航空、海事、電信標準規范中，護航北斗國際化。