北斗标准化工作回顾与展望

文 | 许冬彦 中国航天标准化研究所

一、引言

北斗卫星导航系统作为我国重要空间信息基础设施，是国家信息化建设重要支撑和综合国力的体现。北斗卫星导航系统是一项复杂而又庞大的系统工程，不同于一般的航天工程，其中很多的新系统、新技术、新应用都是我国航天工业的首次尝试。北斗卫星导航系统建设遵循工程建设“三步走”稳步推进，2012年北斗卫星导航系统正式提供区域服务，北斗三号全球卫星导航系统已于2018年完成基本系统，为“一带一路”国家提供服务，2020年6月完成全球卫星星座组网建设，具备向全球提供服务的能力，并计划将来以北斗系统为核心，构建更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。标准化工作作为一项重要的基础性工作，对保证北斗卫星导航系统工程建设，促进北斗卫星导航产业发展和国际合作起到重要支撑作用。

二、北斗卫星导航标准化工作现状

截至2019年年底，完成24颗中圆地球轨道北斗三号卫星发射，标志着北斗三号系统全球服务核心星座部署完成，系统服务性能和用户体验全面提升，世界各地均可享受到北斗系统服务。仅2019年一年内共完成7箭10星发射，北斗卫星导航全球服务定位精度10m，测速精度0.2m/s，授时精度20ns。2020年6月，发射了最后一颗地球静止轨道北斗卫星。面对北斗卫星高密度发射，支撑和引领北斗卫星导航产业发展的能力和水平，紧密围绕北斗卫星导航工程建设和应用推广的迫切需求，标准化工作进行了系统谋划，深化研究，在标准体系研究、各级标准制定和国际标准化工作等方面开展了大量卓有成效的工作。

1．新版国家卫星导航标准体系即将完成

2015年，由中国卫星导航管理办公室组织国内标准化和技术骨干单位，完成并发布《北斗卫星导航标准体系表》（1.0版）。标准体系表覆盖卫星导航基础、工程、应用三个层面，涵盖北斗卫星导航系统的方案论证、工程建设、使用维护以及应用推广与产业化全寿命周期所需要的标准。同时也涵盖系统工程建设和应用产业化中的系统及分系统、单机和关键件等全部产品所需要的所有标准项目。标准的级别包括国家标准、行业标准以及北斗专项标准等。体系表已成为我国卫星导航领域各层级标准制（修）定计划和规划编制的顶层指导依据，有力支撑了北斗卫星导航系统建设和应用产业化发展，显著提升了卫星导航在交通、航空、海事、通信、测绘、搜救等多个行业领域应用效能。随着北斗卫星导航系统发展需求和技术进步，2019年，启动国家卫星导航标准体系修订工作，目前《北斗卫星导航标准体系表》（2.0版）完成征求意见，预计2020年完成《北斗卫星导航标准体系表》（2.0版）。

2．北斗卫星导航各级标准化文件发布

以国家卫星导航标准体系为指导，自2011年起，根据北斗系统建设和应用进展，我国有计划、分步骤地拟制并公开发布了北斗系统空间信号B1I、B1C、B2a和B3I接口控制文件（ICD）、性能规范文件（PS）、北斗卫星导航系统应用服务体系以及北斗卫星导航系统发展报告等一系列文件，为全球范围推广北斗应用、产品开发应用提供了依据，也是对国际社会的公开承诺。除此之外，在国家标准方面：《卫星导航增强系统数据处理中心数据接口规范》等4项标准发布，《北斗精密服务产品规范》等21项标准完成报批工作，《北斗卫星导航系统时间》等8项标准在研。北斗专项标准方面：中国卫星导航系统管理办公室先后批准发布了《北斗卫星导航术语》等42项北斗专项标准，58项在研。

3．北斗国际标准化工作取得突破

北斗卫星导航系统覆盖全球，为全球提供服务的导航系统，自身就有国际标准化工作推进的需求，我国持续开展了北斗加入国际民航、海事移动通信及接收机通用数据格式等国际标准化工作，成绩显著。

国际民航方面，推动北斗B1I信号和B1C、B2a信号加入国际民航标准和建议措施（SARPs）工作：北斗SARPs A部分总计64项验证指标已成功关闭61项，剩余3项未关闭的指标为定位精度、服务可用性和单星/星座完好性；SARPs B部分总计111项验证指标已成功关闭97项，剩余14项未关闭的指标为SISA及计算方法相关的2项指标和抗干扰相关的12项指标；北斗SARPs C部分仍有9项指标待验证。推动北斗星际增强系统（BDSBAS）加入国际民航标准SARPs工作：完成了BDSBAS在国际民航标准中星基增强服务供应商标识和UTC参考基准标识号的增补；完成了BDS双频测距信号推荐、BDS双频测距模式推荐、BDS被增强修正电文指定和BDS电文更新时刻过渡保护时间的确认；正在修订BDS接收机约束条件推荐、航空电磁环境下双频无电离层延迟测距性能等技术信息。

国际海事方面，完成了国际海事组织对北斗系统作为世界无线电导航系统（WWRNS）的最终认可，北斗系统成为第三个被国际海事组织认可的世界无线电导航系统；完成了船载北斗接收机设备性能标准，标准号MSC.379（93）；通过了支持北斗的多系统船载导航接收机性能标准，标准号MSC.401（95）；完成在国际航标协会（IALA）的程序导则，《IALA NAVGUIDE 2018》的写入，成为系统层面IALA推荐使用的导航方式；通过了中国提交的有关船载多无线电导航系统性能标准的建议，并将北斗写入海事应用的PNT导则，北斗获得芯片、板卡、终端各层面的国际海事应用依据；完成了在国际搜救卫星组织框架内北斗中轨搜救载荷与“伽俐略”系统的频率协调工作；与欧盟各国合作完成了支持北斗星基增强系统的《星基增强系统海事应用导则》，预计于2020年发布。

移动通信方面，完成了26项北斗二号信号在3GPP的标准制定工作，主要涉及第二、三、四代移动通信系统网络辅助北斗定位功能等技术标准、性能标准、测试标准。2019年8月，首个支持北斗三号B1C信号的应用终端数据接口格式国际标准提案获得通过。目前正在积极推动北斗高精度以及北斗三号B2a新信号、北斗与移动通信网融合定位标准制定。

接收机通用数据格式方面，全面启动了推动北斗进入国际海事无线电技术委员会（RTCM）、美国国家海洋电子协会（NMEA）、国际GNSS服务组织（IGS）等相关国际组织关于卫星导航接收机国际通用数据标准的工作，推动RTCM第104专业委员会成立北斗工作组，已提交的4项RTCM北斗标准（草案）提案、1项NMEA标准（草案）提案获得委员会接受，并进入标准讨论阶段。

在国际标准化组织IEC方面，2020年2月，首个北斗船载接收设备检测国际标准（标准号为：IEC 61108-5）获国际电工委员会（IEC）最终批准阶段全票通过，2020年3月向全球正式发布。

4．北斗卫星导航标准化组织运行良好

标准化工作是我国卫星导航事业发展的关键，也是北斗专项的重要内容。2011年，在前期工作基础上，由总装备部批准成立了中国第二代卫星导航系统重大专项标准化专家组，组织开展北斗标准化工作。专家组组长单位由中国航天标准化研究所承担，专家组成员来自卫星系统、航空、航海、交通、通信、电力、测绘等管理和应用单位。

为更好实现标准化技术工作归口管理，促进我国卫星导航标准化工作科学发展、系统发展，2013年底，国家标准化管理委员会和总装备部联合批复成立全国北斗卫星导航标准化技术委员会。第一届全国北斗卫星导航标准化技术委员会由48 名委员及10 名观察员和联络员组成，孙家栋任主任委员。北斗卫星导航标准化技术委员会的成立，确立了专项引导、市场驱动、社会参与、产学研相结合的标准化工作模式，为北斗标准化工作科学有效开展提供了组织保障。

按照国家有关规定，2019年，全国北斗卫星导航标准化技术委员会启动换届工作，第二届全国北斗卫星导航标准化技术委员秘书处拟仍由中国卫星导航工程中心和中国航天标准化研究所联合承担，业务范围包括与北斗卫星导航系统有关的基础（技术体制、术语、时空基准、技术管理等）、系统建设（工程总体、卫星系统、地面运控系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统等，不包括宇航通用技术）、运行维护（运行管理、评估、维修、退役等）、应用（产品、服务、应用基础设施、信息交换、质量与测试检验等）领域的国家标准制修订工作。目前已完成征集委员，形成组建方案上报国家主管部门批准。

三、北斗卫星导航标准化工作展望

未来，北斗卫星导航系统将持续提升服务性能，扩展服务功能，保障连续稳定运行，进一步提升全球定位导航授时和区域短报文通信服务能力。北斗系统必将融入更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系，标准在其中的价值和作用不言而喻。同时，我们也需要思考如何更充分利用北斗标准化已有工作成果和经验，在综合体系建设和应用中发挥规范引领作用。对于北斗标准化总体工作，需要关注：

第一，关注北斗应用基础共性标准化。北斗卫星导航系统应用领域十分广泛，将在国家安全、国民经济、百姓生活等方方面面提供重要时空基准支撑，极大推动北斗应用与产业化发展。伴随着地基增强系统、星基增强系统等相关系统建设的逐步推进，北斗系统将为我们提供天地一体化的服务体系与高精度服务，产品形态和性能功能要求将呈现多样性，标准化不宜规范各种产品形态和个性化要求，而应更关注北斗应用基础共性问题，建立应用性能指标体系，建立性能标准最小集，建立以标准为依据的检测认证体系，促进北斗应用产品创新性发展的同时保证质量底线。

第二，关注以北斗为核心的国家综合定位导航授时体系标准化。随着社会经济发展和人类活动范围拓展，不同应用领域对综合定位导航授时服务性能的需求差异巨大，单一系统很难同时满足其需求。国家定位导航授时体系同时包括卫星导航系统和多个协同工作的定位导航授时系统，服务区域覆盖海陆空天，应用多系统多功能融合，承担国家时空基准建立与维护，时空信息播发与获取，定位导航授时服务与应用等任务。着眼时空基准精确统一、全面覆盖、安全可信的应用需求，标准化要从关注北斗卫星导航系统的标准化，扩展到构建融合现有定位、导航和授时技术成果与前瞻综合设计的国家定位导航授时体系，覆盖定位导航授时信息从采集端到应用端的所有活动过程的标准化。

第三，关注北斗卫星导航国际标准化。北斗卫星导航系统是一个全球性卫星导航系统，为全球提供服务。北斗国际标准化工作，是北斗卫星导航系统建设应用的重要内容和基础支撑。推动北斗进入以国际民航、国际海事、国际移动通信等为代表的国际标准框架，对于获得北斗在相关领域应用的通行证，加快北斗产业化、国际化具有重要意义，也充分体现了北斗作为世界卫星导航系统核心供应商的责任担当。国际标准制定的基础以自主可控基础设备和技术作为支撑，在开展北斗国际标准化工作时，应关注国际标准化预先研究工作，以更好地推进相关工作。

四、结束语

标准是北斗工程建设和产业化的重要保障措施，北斗标准化工作不仅要关注过去和现在，也要关注未来发展。不仅要关注北斗自身，也要关注与其他系统和技术融合。只有很好地总结北斗标准化已有工作成果和经验，才能更好地促进将来的北斗标准化工作，也必将在未来综合体系建设和应用中发挥更大的规范引领作用。