北斗卫星导航系统运行与发展

·文|中国卫星导航系统管理办公室 冉承其

北斗卫星导航系统运行与发展

·文|中国卫星导航系统管理办公室 冉承其

编者按：2014年5月21-23日，第五届中国卫星导航学术年会在南京召开。中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在会上作了题为“北斗卫星导航系统运行与发展”的报告。报告分发展规划、最新进展、近期计划三部分，全面系统介绍了北斗卫星导航系统一年来的建设运行和应用推广工作，以下是报告摘编。

一、发展规划

（一）发展目标

北斗系统致力于为全球用户提供连续、稳定、可靠的定位、导航、授时服务。

北斗系统致力于满足国家安全和经济社会发展对定位、导航、授时的需求，促进国家信息化建设和经济发展方式转变，提升经济效益和社会效益。

北斗系统致力于与世界其他卫星导航系统共同合作，服务全球、造福人类。

（二）基本原则

开放：为用户免费提供开放服务，欢迎全世界的用户使用北斗系统。

自主：中国独立自主地发展和运行北斗系统。

兼容：致力于实现与其他卫星导航系统的兼容与互操作，使用户获得更好的服务。

渐进：依据国家的技术和经济发展实际，循序渐进地建设北斗系统。

（三）发展步骤

按照“三步走”的发展路线，“先区域、后全球，先有源、后无源”的发展思路分步实施，形成突出区域、面向全球、富有特色的北斗系统发展道路。

第一步：1994年启动北斗试验系统建设，于2000年形成区域有源服务能力；

第二步：2004年启动北斗系统建设，于2012年形成区域无源服务能力；

第三步：2013年起持续发展北斗系统，将于2020年形成全球无源服务能力。

（四）系统组成

北斗系统由空间段、地面控制段、用户段组成，空间段包括5颗静止轨道（GEO）卫星、3颗倾斜同步轨道（IGSO）卫星和27颗中圆轨道（MEO）卫星；地面控制段包括主控站、注入站、监测站等30余个地面站；用户段包括北斗终端、与其他导航系统兼容的终端。

北斗系统提供授权、公开、广域差分和短报文四种服务，定位精度优于10米，授时精度优于20纳秒，测速精度每秒0.2米。

（五）基本政策

北斗系统为用户免费提供开放服务。

持续进行系统维护和完善，不断提升服务性能，为用户提供更高质量的服务。

按计划发布公开服务规范，发挥政府和市场的作用，推动北斗/GNSS应用的创新、普及与国际化，打造国家战略性新兴产业的基础。

秉承发展、合作、共赢的理念，实现北斗与其他GNSS系统的兼容共用，充分发挥系统效能，提升用户效益。

二、最新进展

主要包括系统建设、应用推广、国际合作三个方面。

（一）系统建设

1．保持系统稳定运行

北斗系统自2012年12月27日正式提供区域服务以来，系统连续稳定运行，服务性能指标稳中有升。通过覆盖亚太地区的服务信号监测评估表明，系统服务性能满足指标要求，部分地区服务性能优于10米。如在北京、郑州、西安、乌鲁木齐等地区，定位精度可达7米左右；在东盟国家等低纬度地区，定位精度可达到5米左右。

2．发布系统规范文件

发布了《北斗卫星导航系统公开服务性能规范（1.0版）》，给出了北斗系统的空间信号特征及性能指标、系统服务特征及性能指标，向用户承诺了系统基本性能标准。发布了《北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号（2.0版）》，公布了第二个公开服务信号B2I，标志着北斗系统成为首个拥有两个民用频点并已经形成服务能力的系统。

3．持续发展增强系统

国家有关部门及地方政府，基于现有GNSS监测资源，联合建设北斗地基增强系统。系统由框架网、区域加密网、数据处理中心等组成，通过移动通信、数字广播、卫星等播发手段及相应接收终端，为我国及周边地区提供广域米级/分米级实时导航定位服务以及区域厘米级实时定位服务。

为满足民航用户一类精密进近服务（CAT-I）需求，开展了与国际接轨的双频多系统增强信号设计，完成了新一代星基增强系统初步方案论证。

4．启动“第三步”建设

围绕建设世界一流全球卫星导航系统的目标，启动北斗系统第三步建设。深化了系统总体方案论证，开展了关键技术攻关，突破了一系列新体制和新技术。在设计具有自主知识产权的导航信号体制、研发高性能星载原子钟等方面取得新的进展，新一代北斗导航卫星研制生产工作稳步推进。

（二）应用推广

1．基础产品产业化

全面推进了北斗/GNSS兼容的芯片、模块、天线、模拟器、导航软件等基础产品研发和产业化。具有自主知识产权的北斗/GNSS导航型芯片/模块已量产实用，定位精度、可用性等关键性能指标已与国际同类产品相当。在这次年会上，发布了北斗/GNSS芯片、天线、模块、信号模拟器等4类8种基础产品第三轮研发测试评比结果。截至2014年第一季度，国产北斗/GNSS导航模块销量已达200万片以上，在车载导航、监控等行业应用领域得到规模应用；高精度测量型板卡销量已近5万套，占国内高精度应用市场份额的1/3，在智能驾考、形变监测、国土测绘等领域得到批量应用。面向智能手机、平板电脑、穿戴式设备等大众市场千万量级应用需求，正在推动产品的小型化、低功耗和高可靠，提升产品成熟度，为北斗走向大众应用夯实基础。

2．行业/区域示范应用

交通运输领域，完成了全国重点运输车辆监控平台建设，全国共有30余万辆长途客车、旅游包车、危险品运输车等重点运输车辆上安装了北斗兼容终端。2014年1月，交通运输部、公安部、安监总局联合发布《道路运输车辆动态监督管理办法》，要求道路运输车辆安装和使用卫星定位装置，预计未来2年内会有数百万台营运车辆加装北斗兼容终端，将进一步提升交通运输的经济和社会效益。

渔业领域，北斗可提供远海及近海船舶的位置监控，北斗短信与手机短信可互联互通，为渔船提供及时精准的气象和海况信息。目前北斗船舶入网用户3万余个，伴随手机用户10万余个。

气象领域，北斗/GNSS探空仪已完成定型，武汉、阳江、海口、锡林浩特等北斗探空站已纳入气象业务运行；湖北省、广东省北斗/GNSS水汽监测系统开始示范运行；在2013年“飞燕”、“尤特”登陆时，首次利用北斗海上反射信号成功监测到台风，显示了北斗对气象预报的应用潜力。

广东省借助珠三角地区卫星导航产业体系完备的优势，打造了基于北斗的公共运营服务平台，开展了城市应急管理、智能交通、综合执法、人身安全保障服务、公务用车监管等北斗应用示范。

上海市结合智慧城市建设，构建了基于北斗的长三角位置服务公共平台和基础设施，开展了车辆监管服务、大众位置服务和高精度定位服务等北斗应用示范。

此外，减灾、公安、海上搜救等领域，湖南、陕西、北京、贵州等区域的示范项目已启动实施。国土资源、旅游、电力等领域，江苏、新疆、湖北、云南、成渝地区等区域的示范项目正在论证。

3．大众应用

北斗得到国内外大众市场的认可。2013年，智能手机领域，三星发布了全球首款具备北斗定位功能的手机，市场首批投放3000万部；华为发布了国内首款具备北斗定位功能的手机，市场首批投放800余万部。车载导航领域，国内20余个品牌200余款车型的北斗/GNSS车载导航仪已经正式走向市场，目前，前、后装市场已完成20余万台的安装和销售。用户体验表明，北斗/GNSS应用可以有效提升用户在城市峡谷等场景中导航定位的可用性和精度。同时，随着芯片小型化、低功耗、低成本的发展，北斗将全面走向大众应用，服务大众生活。

4．产业环境

国家及有关部门非常重视卫星导航产业的发展。在国家实施北斗重大专项的基础上，2013年，国务院先后发布了《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》、《国家卫星导航产业中长期发展规划》，对卫星导航产业长期发展进行了总体部署，支持北斗应用作为国家重点培育的信息消费领域；在此基础上，发改委、农业部、国家测绘地理信息局等均发布了推进北斗应用的相关政策建议。

全国北斗卫星导航标准化技术委员会成立，归口管理国家卫星导航领域相关标准化工作。建立了卫星导航国家标准体系，开展了通用技术要求、接口协议、测试规范等涉及卫星导航产业发展的30余项标准制（修）订工作，同时，持续推动北斗国际标准工作。

（三）国际合作

1．双边合作

持续与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo以及印度、日本等系统开展兼容与互操作协调，共同为用户提供更加优质的服务。

2．多边合作

积极参加联合国卫星导航相关活动，持续在ICG、ITU等多边平台开展国际协调，推动卫星导航系统兼容共存和融合共用。

ICG，参与ICG章程及用户论坛建立等未来改革议题协调，协调向联合国派驻无偿借调专家，担任供应商、工作组主席，积极承担国际责任；参与兼容与互操作、服务性能提升、信息分发和能力建设、时空参考及应用等工作组技术协调。

ITU，按照国际电联规则申报卫星网络资料，与相关国家主管部门和操作者进行频率协调，确保北斗与相关系统不产生有害干扰。

国际民航组织，参加国际民航组织导航系统专家组工作，正按计划推动进入国际民航标准。

国际海事组织，船载北斗接收机设备性能标准已正式通过国际海事组织海上安全委员会审定。

第三代移动通信标准化伙伴项目（3GPP），支持北斗定位业务的技术标准已获得通过，正在开展的终端设备性能标准和测试标准将于今年内完成。

持续推动北斗进入卫星导航接收机国际通用数据标准，国内北斗接收机国际通用数据标准工作组已全面开展与RTCM、NMEA、IGS等相关国际组织的标准协调。

推动与APSCO、ESCAP、APEC、UNSPIDER等组织的合作，持续推动国际GNSS监测评估倡议（IGMA）、北斗/GNSS应用演示和体验倡议（BADEC），倡导通过监测评估为用户提供可靠有保障的服务，倡导通过多系统融合应用为用户提供更加优质多样的服务。

3．国际化应用

与巴基斯坦签署了关于卫星导航领域的合作协议，第一批合作项目已顺利完成；与亚太地区及东盟有关国家探讨建立卫星导航应用合作机制。持续举办北斗亚太行、东盟行活动，推动卫星导航应用普及。

4．技术合作

鼓励国际学术交流，推动在监测评估、导航应用等多方向的技术合作，推动形成国际GNSS监测评估参数规范，参与IGS多系统演示计划（M-GEX），共享监测评估数据和产品。举办面向国际的中国卫星导航学术年会；持续参与国际卫星导航领域相关学术会议。

依托北京航空航天大学建设的卫星导航国际交流培训中心，筹建联合国空间科技教育区域中心，重点面向全球特别是亚太地区开展交流培训。每年开设联合国空间应用卫星导航专业硕士班、卫星导航前沿技术暑期学校。

三、近期计划

（一）系统建设

1．保持系统稳定可靠运行，持续提升系统服务性能。

2．加快推进系统全球组网建设，2015年前发射新一代北斗导航卫星，开展新技术和新体制试验验证，适时加入卫星网络。

3．加快推进北斗地基增强系统建设，2015年前后开始提供服务。

（二）应用推广

1．鼓励北斗/GNSS应用模式和商业模式创新，促进产学研用互动和跨行业融合，推进行业和区域示范应用，拓展北斗/GNSS应用的深度和广度。

2．鼓励北斗/GNSS基础产品的产业化，发挥政策和市场的作用，整合资本、技术、商业资源，加速大众市场千万量级应用推广的进程。

3．规范市场竞争秩序，完善产业发展环境，通过产品质量监管、知识产权保护以及标准化工作，推进北斗/GNSS产业化、国际化进程。

（三）国际合作

1．发布北斗系统白皮书，全面诠释北斗发展理念和相关主张。

2．推进与美、俄、欧等卫星导航系统的对话与交流，深化在兼容与互操作、监测评估、天基增强系统及应用等领域的合作。

3．促进ICG、ITU等国际组织多边协调机制的完善，推进国际热点问题协调与规范制定，为北斗/GNSS合作发展营造良好氛围。

4．建立统筹推动北斗/GNSS国际化应用的协调机制，充分发挥国家有关部门资源优势，进一步拓展国际合作渠道，推动北斗/GNSS全球化应用，支撑北斗/GNSS服务能力提升。

四、结论

北斗系统持续提供了免费、稳定、可靠的服务，并启动了第三步建设。

北斗应用已初见成效，基础产品实现量产，逐步进入各个行业和大众领域应用。

北斗国际化进程稳步推进，积极履行卫星导航大国的责任义务。

创新是卫星导航事业不断向前发展的力量源泉，融合是提升定位导航授时服务效益的必由之路，共享是实现信息服务惠及全球的永恒追求。北斗系统作为GNSS大家庭的重要成员，将继续秉持“中国的北斗、世界的北斗”的发展理念，与国际社会和各国一道携手努力，实现世界卫星导航共同发展与繁荣！