北斗標準被國際接納意味著什么

自2000年10月第一顆北斗衛星發射上天之后，北斗衛星導航系統成為了GNSS（全球定位導航）系統中一顆冉冉升起的新星。它不僅僅繼承了恒古以來北斗星指引人類的使命，更是在世界范圍內扮演著越來越重要的角色。2023年11月16日，北斗標準正式被國際民航組織采納，列入《國際民航公約》附錄10，并正式生效，與GPS和GLONASS一同成為了國際公認的GNSS系統之一。

為什么要構建北斗系統

對幅員遼闊的中國來說，擁有一種可靠的、大范圍的、精確的導航系統尤為重要。早在1970年代，中國就立項了燈塔導航衛星項目（即691項目），利用衛星的無線電信標進行測向和定位，但由于各種原因，燈塔項目在1980年下馬。而隨著美國GPS系統與蘇聯/俄羅斯的GLONASS系統投入使用，并在軍事及經濟領域發揮巨大作用，中國自己的GNSS系統也被提上日程。

GNSS系統對一般國家而言是個昂貴的奢侈品。一方面，建立一個全球GNSS星座，需要至少24顆衛星才能覆蓋全球，如果考慮到衛星到壽輪替、備用星、地面站以及巨額的研發費用，單獨建立一套GNSS系統對一般國家來說并不經濟。另一方面，很多國家覺得有現成的美俄GNSS系統，并且民碼免費開放給所有用戶使用，為啥還要費大力氣自己再搭建一套呢？何況建立GNSS系統需要極強的航天能力。

但是對于真正的大國來說，必須得有自己的GNSS系統。縱使目前美俄的GNSS系統在民用領域是開放的，但是這種新時代的“關鍵基礎設施”如果沒掌握在自己手上，就很容易受制于人。而且，考慮到GNSS在軍事領域的巨大用途以及各GNSS系統的軍碼是高度機密的，因此對于真正的大國來說，建立一套自己的GNSS系統不僅僅可以展示自己的航天技術實力，更是戰略自主性和國防及國家安全的關鍵。

也因此，1990年代初我國就著手立項建立自己的GNSS系統，即北斗系統。北斗系統也是秉持著我國一貫的小步快跑策略，除了實驗性的第一代北斗之外，投入實用并在2012年完成搭建的第二代北斗是先以中國及亞太地區為服務核心，并在隨后的第三代北斗（BDS3）中覆蓋全球，于2020年正式完成BDS3的搭建。這使北斗系統從一個區域衛星導航系統變成了真正意義上的全球衛星導航系統。

北斗算是什么水平

雖說是最新的GNSS系統，但是由于誕生得比較晚以及商業化開發不足，使得北斗系統在全球范圍內的民用應用并不大，主要用戶還是集中在國內，尤其是專業用戶。但這并不代表北斗系統不如GPS與GLONASS系統。

作為2020年才完成搭建的北斗系統，本身就具備著一定的后發優勢，而且從客觀規律來說，更新的技術、更高的星座密度必然會帶來更好的導航精度。畢竟北斗三代是基于24顆MEO（中軌道）衛星、3顆GEO（地球同步軌道）衛星與3顆IGSO（傾斜同步軌道）衛星所建立的系統，相比GPS和GLONASS多了GEO與IGSO軌道衛星，而這6顆同步軌道衛星是為了加強區域信號以獲得特定范圍內更好的精度——即用來加強東亞與西太地區的北斗精度。而且目前由于處在北斗二代與三代同時使用的階段，這就使得天上的北斗衛星星座密度處于一個極高的水平，簡單點說就是目前天上北斗衛星數量（含6顆實驗星，一共62顆）比GPS（32顆）和GLONASS（24顆）加起來還多。

如果我們查看中國衛星導航系統測試評估研究中心實時顯示的各GNSS系統關鍵指標，就能發現不少有意思的事。以可見衛星數這一指標為例，可以看到北斗系統除了南北美洲部分地區之外，其他地區可見星數都保持著一個極高的水平。而亞洲地區的可見星數格外高，一方面是北斗三代本來就加強了亞洲地區的衛星，另一方面則是專注于亞太地區的北斗二代也還在使用，導致可見星數密度極高。

而GPS系統可見星數分布就較為均勻，作為使用最久也最成熟的GNSS系統，其32顆衛星構成的星座確保地球每一處都有著堪用的可見星數。而俄羅斯的GLONASS就顯得有些一言難盡了，大量地區處于可見星數較少的狀態，也算是側面反應了俄羅斯GLONASS系統的現狀。

從數據中還可以看到，北斗系統在全球大部分區域定位精度高于GLONASS，與GPS相當，但在印太區域是精度最高的。這也是得益于北斗系統中GEO及IGSO軌道衛星對印太地區的區域性加強。以PDOP（位置精度強弱度）這一關鍵指標而言，北斗系統具備了全球大部分區域與GPS相當，印太地區強于GPS的能力。

選擇不再單一

自2010年中國向國際民航組織提交北斗系統標準開始，時隔13年之后終于納入國際民航組織的標準之中。此前國際民航所采納的GNSS系統標準只有GPS與GLONASS，但由于GLONASS在世界大部分地區的定位性能不如GPS，加上GPS有著更好的商業化應用，使得實際使用中依然是以GPS為主。

過高依賴GPS這一單一系統，使得民航飛機的GNSS導航系統在面臨一些特殊情況時就較為脆弱。例如，在巴以沖突中，以色列對東地中海地區的GPS信號進行欺騙式干擾，導致該區域內民航飛機的GNSS定位產生了極大的偏差，明明飛行在海面上，定位卻出現在以色列北部地區，對區域航空安全產生了不小的影響。

而隨著北斗系統的加入，使得民航GNSS系統有了不亞于GPS的選擇，縱使以色列可以在某些大國的暗中協助之下，對GPS進行大范圍的欺騙式干擾，但對北斗系統進行大范圍欺騙式干擾就沒那么容易了。

隨著北斗系統加入民航GNSS導航體系，使得全球航空導航體系不再局限于某一單一系統，極大地提升了整個系統的安全性和穩定性。一旦由于各種原因GPS系統或其他GNSS系統遇到干擾或者不可用的情況，北斗系統就可以提供備用的導航服務，增強整個航空體系的安全性。而且在亞太地區，北斗系統優于其他GNSS系統的定位精度，無疑可以更好地為該區域內飛行的民用航空提供定位服務。

北斗系統特有的短報文上傳系統，在航空領域也有著極大的應用空間。就以至今依然不知去向的MH370航班為例，如果在飛機的GNSS導航系統中配置北斗系統并定時上傳位置信息報文（如每十分鐘一次），那么對失聯飛機的搜索工作來說，就可以極大地縮小搜索范圍了，也就可以更快地開展搜索工作。更不用說在一些現有空地信息交換系統（如ACARS、VHF等）無法工作的偏遠地區（如南印度洋、南大西洋等），北斗短報文可以充當一種緊急時刻的替代通訊手段。

而國際民航組織也意識到了單一依賴GPS系統所帶來的隱患，因此現在開始在航空GNSS系統上努力推廣DFMC GNSS系統（雙頻多模全球導航衛星系統）。DFMC GNSS允許終端同時接受四個GNSS星座（北斗、GPS、GLONASS、伽利略）的雙頻信號，以獲得更高的定位精度與系統安全性，而且可以在更高精度的支持之下進行更為復雜和精密的飛行。

在國際民航組織的DFMC GNSS框架下，北斗的加入不僅意味著更精確的全球覆蓋，特別是在亞太地區，還意味著系統在抵御干擾和信號失真方面的能力得到了增強。這為航空器提供了更為穩定和可靠的導航支持，從而提高了整個航空系統的安全性。

北斗系統成功地融入國際民航標準，也是一種國際合作與技術交流的典范。它促進了全球航空導航技術領域的合作，為全球航空導航技術的標準化和統一鋪平了道路。這種國際合作的深入，無疑將推動全球航空行業的健康和持續發展。可以說，北斗系統的加入，不僅是對中國航天科技成就的肯定，更是全球航空導航系統向著更加全面、高效和協調發展的重要一步。

（摘自《國防時報》張仲麟）