北斗卫星导航系统建设与发展

● 文|中国卫星导航系统管理办公室 冉承其

北斗卫星导航系统建设与发展

● 文|中国卫星导航系统管理办公室 冉承其

一、发展规划

1.发展目标

北斗卫星导航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；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，提升经济和社会效益；与世界其他卫星导航系统共同合作，服务全球、造福人类。

2.基本原则

开放：面向全球用户免费提供开放服务。

自主：独立自主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。

3.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—2000年，形成区域有源服务能力；

第二步：2004—2012年，形成区域无源服务能力；

第三步：2013—2020年，形成全球无源服务能力。

4.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10m，授时精度优于20ns，测速精度0.2m/s。

5.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

1.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10m。如在北京、郑州、西安、乌鲁木齐等地区，定位精度可达5—7m；在东盟国家等低纬度地区，定位精度可达到5m左右。

（2）推进增强系统建设

1）地基增强系统建设。按照“统一规划、统一标准、共建共享”原则，建立以北斗为主，并与其他卫星导航系统兼容的地基增强高精度卫星导航服务体系。

☆ 地基增强系统架构图

初步完成基本系统研制建设，转入全国框架网基准站建设阶段，截至2015年11月，已经完成117个框架网基准站建设和北京地区14个区域加密站建设，以及框架网基准站设备招标。同步在全国主要城市通过移动通信进行米级、分米级、厘米级北斗差分修正信息试播。在重点城市如北京等，通过中国移动多媒体广播（CMMB）进行北斗米级差分修正信息试播。

2）星基增强系统建设。北斗系统将按照国际民航标准，开展北斗星基增强系统设计、试验与建设，为我国及周边地区民航等用户提供一类精密进近服务。国际IWG组织已明确北斗系统为未来星基增强系统的增强对象。目前，正在开展北斗星基增强系统设计与试验，后续将会同中国民航总局等推动工程建设。

（3）全球组网稳步推进

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。

截至2015年11月，已成功发射4颗新一代北斗导航卫星。卫星采用新型导航信号、星间链路等新技术体制，搭载更高精度的星载氢原子钟，全面提升卫星服务能力。

目前，卫星正在按计划开展在轨测试，有关新技术体制和性能指标得到初步验证，满足设计要求。

2.应用推广

（1）基础产品产业化

全面推进以北斗/GNSS兼容芯片为核心，具有自主知识产权的卫星导航基础产品研发和产业化。第一代北斗芯片、模块 、天线等核心产品主要性能指标已接近国际水平，价格基本相当。截至2015年9月，导航型芯片模块销售量突破900万片，导航天线销售量突破400万套；高精度OEM板卡销售量突破10万片，高精度天线销售量突破30万套，产品技术水平已经与国际同步, 分别占领中国国内30%和90%的市场份额。新一代北斗/GNSS基带射频一体化集成芯片研发取得重大进展，部分厂家已完成MPW流片（40nm、55nm工艺，与国际同步），实测表明，性能指标已达到国际水平，年底有望实现量产，将满足智能手机、平板电脑、可穿戴式设备等全球市场应用需求。

（2）行业/区域示范应用

在关系国计民生、国家安全的重点领域，选取具有较大应用规模、显著市场前景的行业区域，开展北斗行业/区域示范应用。目前已联合交通运输部、公安部、民政部、农业部、气象局、林业局和北京、上海、广东、湖南、湖北、贵州、陕西、江苏等部委和省市开展了北斗应用示范。

（3）大众应用

随着国产自主芯片集成度和技术水平的提高，以及国外芯片的进入，北斗产品已在智能手机、PAD、智能穿戴设备、车载导航等大众应用领域开始批量应用。

国内200余款车型，前、后装市场已完成50余万台北斗车载导航仪的安装和销售。随着芯片小型化、低功耗、低成本、射频基带一体化等技术的发展，北斗将全面走向大众应用，服务大众生活。

（4）产业环境（政策法规、标准、知识产权）

组织拟制了北斗白皮书，协调国务院新闻办公室列入2015年国家白皮书发布计划。协调发改委、科技部、工业和信息化部等部门，研究拟制了《关于促进北斗卫星导航产业发展的有关政策》（草案）。《国家北斗卫星导航标准体系（1.0版）》和18项北斗专项标准已于近期发布，已申报8项国家标准立项。联合国家知识产权局，印发《中国第二代卫星导航系统重大专项知识产权管理暂行办法》。

3.国际合作

北斗系统已成为世界公认的全球卫星导航系统，被联合国全球卫星导航系统委员会列为四大核心供应商。多年来，北斗系统积极开展国际合作工作，与各全球卫星导航系统、相关国际组织，特别是“一带一路”沿线国家和地区，广泛开展国际合作，推进国际标准，主动承担国际义务，积极开拓海外应用，已逐步成为新时期代表中国的国家名片和民族品牌。

（1）双边合作

持续与各卫星导航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。

中俄合作务实推进，在中俄总理定期会晤机制框架下成立中俄卫星导航重大战略合作项目委员会，召开首次中俄卫星导航合作圆桌会议，签署中俄卫星导航合作谅解备忘录，完成中俄相互建站考察，发布北斗系统与格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明。

中美合作稳步推进，完成两次中美卫星导航系统会谈，建立北斗与GPS系统间合作机制，成立中美卫星导航合作联合工作组，签署两系统间合作声明。

中欧合作加速推进，完成北斗与伽利略导航频段的频率协调，协商建立两系统交流合作机制。

（2）多边合作

积极承担国际责任，推动卫星导航系统兼容共存。积极参加全球导航系统国际委员会（ICG）第九届大会、国际星基增强系统互操作工作组会议（SBSA IWG）、世界电信展（ITU）等联合国卫星导航相关活动，深度参与基本系统与星基增强系统兼容与互操作、服务性能参数、GNSS监测评估等重点议题协调。

（3）应用合作

倡导多系统融合应用，“走出去”推动北斗应用服务，并将北斗应用纳入“一带一路”战略规划。与韩国、澳大利亚、印度尼西亚、巴基斯坦、新加坡、阿联酋、尼日利亚等开展合作；持续组织“北斗东盟行”、“北斗亚太行”活动，推广北斗应用。

在国际场合展览展示北斗发展成就。2015年7月，在第六届俄罗斯国际创新工业展上举办北斗专题展览，向中俄两国领导人介绍了北斗系统建设与发展情况。2015年9月，连续3年参加中国—东盟博览会并举办北斗专题展览和企业交流等活动。

（4）国际标准化

积极推动北斗系统进入国际海事(IMO)、国际民航(ICAO)、全球移动通信(3GPP)等国际组织标准。2014年4月，首个《船载北斗卫星导航系统接收设备性能标准》获得IMO批准； 2014年11月，北斗系统成功通过IMO审议，正式纳入世界无线电导航系统（WWRNS），成为继GPS、GLONASS系统后第三大被IMO正式认可的全球卫星导航系统，标志着北斗系统已正式取得海事应用国际合法地位，具备了进入海运业应用的条件，为实现北斗全球化战略迈出了关键一步。推动国际海事无线电技术委员会（RTCM）第104专业委员会成立北斗工作组，支持北斗定位业务的16项技术标准已在第三、四代移动通信标准化组织中获得通过。

（5）技术交流

鼓励国际学术交流，举办中国卫星导航学术年会，持续参与卫星导航领域其他国际学术会议。

已开设三期卫星导航研究生班，共招收亚太及非洲地区8个国家的44名学员；圆满完成三期卫星导航前沿技术国际暑期夏令营，共培训200余人。

三、近期计划

1.系统建设

1）持续改善北斗系统连续稳定性和服务精度，确保北斗区域服务性能稳中有升。

2）2015年底2016年初，再发射1～2颗新一代北斗导航卫星，稳步推动新一代全球系统建设工作，为2018年服务“一带一路”奠定基础。

3）2015年底前，完成北斗地基增强系统150个框架网基准站和300个区域加密网基准站建设，进行覆盖全国主要区域的米级、分米级定位精度，以及加密覆盖区厘米级和后处理毫米级修正数的播发。2018年底前，将建成全国范围区域加密网基准站网络。

2.应用推广

1）全面开展新一代北斗/GNSS基础产品研发和产业化，实现大众市场千万量级应用推广。

2）发挥卫星导航在工业化和信息化融合中的作用，全面推进行业和区域示范应用。

3）全面实施卫星导航产业政策，以及产品质量监管、标准化和知识产权行动计划，完善卫星导航产业链。

3.国际合作

1）发布北斗白皮书，诠释北斗系统发展理念和政策主张。

2）完善全球卫星导航系统间合作机制，深度参与ICG、ITU、IMO、国际民用航空组织（ICAO）、3GPP等国际组织工作，加强北斗与GPS、格洛纳斯、伽利略等全球卫星导航系统的兼容与互操作协调。

3）把握“一带一路”发展机遇，共同推动北斗/GNSS国际化应用。

四、结论

北斗系统稳定服务亚太地区，成功发射新一代北斗导航卫星进行新技术验证，系统建设稳步推进。

北斗应用已完成初期市场培育，从行业典型应用进军大众应用市场，产业呈现快速发展局面。

北斗系统与全球卫星导航系统间合作深入推进，国际交流不断加强，北斗正在成为中国品牌。