《2021印度卫星导航政策》报告要点阐述

刘栋梁 陆静 郑紫霞 张嵩 王亚龙（中国航天标准化研究所）

1 引言

卫星导航系统作为当代人类社会使用最广泛的高精度定位、导航和授时手段，自问世以来深刻改变了人类社会生产生活方式，颠覆了军事领域战争形态和作战样式。目前，全世界有四大全球卫星导航系统（GNSS），即美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、欧洲伽利略卫星导航系统（Galileo）和中国北斗卫星导航系统（BDS），为全球用户提供服务。两个区域卫星导航系统，即印度区域卫星导航系统（IRNSS）和日本准天顶卫星系统（QZSS），为指定覆盖区域用户提供位置、速度和时间（PVT）服务[1-4]。

2013年7月，印度第一颗导航卫星成功发射。近年来，IRNSS系统建设逐步推进，实现为印度境内及周边1500km区域内提供导航定位服务。2021年7月，印度航天部（DOS）发布了其公开版《2021印度卫星导航政策（ISNP-2021）》，阐述了2021年印度卫星导航政策的战略背景、政策目标、具体举措，旨在通过制定全面和可操作的国家政策来指导政府有效开发、运行和维护自主控制的卫星导航系统及其增强系统。

2 印度卫星导航系统发展历程

1999年，印度和巴基斯坦在卡吉尔（Kargil）地区发生军事冲突，美国切断了该地区的GPS信号，导致印度巡逻队沿着崎岖山路，误入了巴基斯坦军队控制区并造成了印军的严重伤亡。为了能够提前获得巴基斯坦军队相关位置信息，印度军队向美国提出使用GPS信号申请，却得到了美国的拒绝。此次军事行动让印度军队彻底意识到了卫星导航系统的重要性，从此便开始了本国卫星导航系统的建设之路[5]。2006年5月，印度空间研究组织（ISRO）和印度机场管理局(AAI)共同提交了“GPS辅助型静地轨道增强导航系统”（GAGAN）和IRNSS两个卫星导航系统的开发项目，并得到国家政府的批准[6]。

与其他卫星导航系统一样，IRNSS也是由空间段、地面段及应用段组成，以尽可能低的投入完成系统建设，提供标准定位服务和授权定位服务，服务性能满足印度军事与民用卫星导航的需求。

2013年7月，印度发射第一颗导航卫星IRNSS－1A。2016年4月，印度成功发射第7颗导航卫星并完成星座组网，印度总理纳尼德拉·莫迪（Narendra Modi）宣布，将IRNSS更名为印度星座导航（NavIC），NavIC 在梵语中意为“领航者”或者“舵手”。

2017年1月，ISRO透露NavIC搭载的3个原子钟出现故障。这3个原子钟都搭载于IRNSS－1A卫星上,该卫星已无法发送精确导航信号，但其提供的短报文还可以使用。2018年4月，印度成功发射了第8颗导航卫星IRNSS－1I。目前在轨服务的导航卫星为8颗，主要目标是为印度境内及周边1500km区域内提供导航定位服务，其中7颗卫星用于发送导航信号，1颗星载原子钟失效的卫星IRNSS－1A用来播发短报文。

NavIC服务区域示意

印度卫星导航系统建设分为两个阶段，即“两步走”战略：第一个目标是要建设能覆盖印度全国的“区域卫星导航系统”；第二个目标，也就是最终目标，是要和美国、俄罗斯、欧洲、中国一样，建设能覆盖全球的卫星导航系统[8-9]。NavIC使印度在本国范围内摆脱了对美国GPS系统的依赖。NavIC的建成使印度跻身卫星导航大国行列，拥有完全自主的卫星导航能力的梦想成为现实。目前，NavIC已经实现了印度的第一个发展目标，并且具备可以向全球性扩展的特点，使印度“全球卫星定位系统”的建设成为可能[10]。

3 政策发布背景

2021年7月29日，印度航天部发布《2021印度卫星导航政策》草案，旨在进一步推进其“自力更生”计划的实施。

随着信息和移动通信技术的出现，印度各行各业高度依赖全球卫星导航系统提供的位置、速度和时间应用服务。在民用领域，GNSS和区域卫星导航系统均为覆盖区域的空天地海等应用领域提供免费导航信号，涉及跟踪、远程信息处理、基于位置的服务（使用手机和移动设备）、汽车、测量、地图、地理信息系统（GIS）以及授时服务。由于免费导航信号易受攻击，针对具体战略应用，各国GNSS也有专门的安全导航信号。NavIC就是印度政府出于国家战略应用研制和掌控的具备弹性的独立区域卫星导航系统。

2013－2016年，NavIC发展形势较好，但是相对印度自身制定的发展计划而言，其发展严重滞后且预算不足。关于NavIC未来的发展计划，DOS在其第“十二五”计划（2012－2017年）中表示：“将会把卫星数量从7个增加到11个，以扩大范围。新增的4颗卫星将在‘十二五’期间制造，并将在‘十三五’开始时进行发射。”然而实际情况是“十三五”已到尾声，此计划仍未执行。除此以外，2017年，印度对NavIC项目进行审计，结果表明，超出预算将近60%，且尚有16%的合同未执行，多份合同出现严重延期。

印度政府要推进其计划，必须确保NavIC和GAGAN服务的连续性，并根据技术发展对系统进行升级，保持与其他GNSS/星基增强系统（SBAS）协同工作的能力[11]。在基于卫星的导航和增强服务方面重点确保可用性和质量、提高使用率、致力于服务的逐步发展以及促进研发。印度航天部需建立相应机制，促进非政府私营实体、州政府机构、非政府机构和学术界参与创建使用印度卫星导航系统构建的生态系统。因此，出于本国卫星导航应用发展，印度政府制定并发布《2021印度卫星导航政策》。

4 政策目标及实施措施

《政策》提出8项目标，并主要由ISRO和DOS负责实施，具体阐述如下。

（1）针对卫星导航系统，在规定覆盖范围内，确保民用免费导航信号和基于战略应用的安全导航信号具备保障能力和持续可用性

NavlC提供的信号可用于全天候精准确定公共参考坐标系中的位置、速度和时间。空间段与地面段协同工作，为最终用户提供导航服务。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：确保NavIC空间段的正常运行和维护，在卫星达到寿命周期，或是因意外故障而出现紧急情况时，有足够的备用卫星可以替换；确保在广播传统导航信号的同时，可以在空间段灵活加入新的导航信号和服务，在必要时可以满足国家需求；规划地面段的升级、更换和扩建；保护空间段和地面段的使用频率，包括广播导航信号；制定并实施风险缓解计划，保护基础设施免受安全威胁；制定协助战略用户开发特定技术的机制，以应对使用NavIC安全导航信号时可能面临的威胁。

（2）针对星基增强系统，在规定覆盖范围内，确保为航空安全领域提供有效保障能力和持续可用性

GAGAN的目标是建立和部署一个经认证的基于卫星的增强系统，主要用于满足印度领空的民用航空应用。GAGAN已被宣布在民用航空中用于生命安全应用，并确保GAGAN系统的无缝运行，还正在努力将GAGAN用于非航空部门相关的应用。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：确保GAGAN空间段的正常运行和维护；在适当的卫星上装载GAGAN有效载荷，以应对在轨卫星达到寿命周期需要更换的情况，或是因在轨GAGAN有效载荷/卫星出现意外故障等紧急情况，确保GAGAN服务的连续性；评估不同的地球静止轨道（GEO）卫星或非GEO卫星（视需要而定）携带需要同时工作的GAGAN有效载荷的数量；发展GAGAN增强信号，以支持多个GNSS双频信号；制定和扩大GAGAN在非航空领域应用的机制；严格控制有关空间段和地面段运行的关键信息，以保护星基增强系统；制定并实施风险缓解计划，以保护基础设施免受威胁。

（3）发布空间信号接口定义文件

卫星导航和增强系统在各自的网站上以接口控制文件的形式发布详细的空间信号特征，使工业界能够开发产品，学术界能够进行研究和开发。在公共领域定期共享自由对空导航信号的性能参数，以确保卫星导航系统的可靠性。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：公开提供免费导航信号的空间信号接口定义文件以及与免费信号传输性能的相关信息，以促进民用领域的发展；定期发布免费导航信号的性能参数以及导航卫星系统运行通告；制定一种空间信号接口定义发布机制，以确保接收机在开发、生产和使用阶段的保密性。

（4）逐步发展导航信号，并扩大覆盖范围以提升应用服务

在过去几十年中，卫星导航在准确性方面发生了革命性的变化，为了满足由于卫星导航应用的不断扩展而产生的提高定位性能的需求，GNSS正在采用最新技术来改进导航信号。NavIC也引入新的信号，从而提升能力和扩大覆盖范围。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：采用先进技术机制发展导航信号，既要考虑技术发展趋势，又需确保与传统系统相兼容；除了提供PVT服务以外，应计划提供其他信号，以支持搜救、紧急警报系统、高精度服务等联合服务。

目前的导航信号主要面向地面指定覆盖范围的用户，应致力于发展面向空间应用领域的导航信号；扩大NavIC的覆盖范围，确保在不使用其他GNSS的情况下具备全球可用性。

（5）注重技术开发，增强卫星导航系统能力

近年来，用于导航和增强系统空间段和地面段的技术在性能、可靠性、效率等方面不断发展，印度卫星导航和增强系统的技术发展将集中于空间和地面段的国产化、微型化和性能改进。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：减少国外进口；确保地面系统定期配备最先进的设备；充分利用空间段高稳定时钟、人工智能、机器学习、星间链路、导航信号在轨可重新编程、量子通信等不断发展的新兴技术。

（6）促进印度卫星导航和增强系统信号与其他GNSS/SBAS信号的兼容性和互操作性

卫星导航和增强系统共用相同的无线电频段来广播导航信号，国际电信联盟（ITU）管理无线电频率分配。此外，国际民用航空组织（ICAO）设置了论坛，以确保增强系统服务提供商之间的共识，以便在航空服务中实施NavIC和GAGAN系统符合国际电联、全球卫星导航系统国际委员会（ICG）和ICAO的标准、惯例、指南和条例。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：与ITU协调广播导航信号和增强信号的频率分配；推动印度导航和增强信号与其他免费导航信号和增强信号相兼容；推动印度导航信号和增强信号与其他免费导航信号和增强信号的互操作性；与ITU、ICG、ICAO、联合国和平利用外层空间委员会（COPUOS）、国际海事组织（IMO）等组织进行互动，以保障和促进印度导航信号和增强信号的利益。

（7）推动印度工业界和学术界基于社会效益开展卫星导航应用领域的研发活动

多年来，印度空间研究组织与工业界、学术界建立了一个联盟，通过包容性和支持性的努力满足空间技术/应用各个领域的需要。ISRO和DOS还与政府内的其他用户部门进行互动，以确保印度空间资产的最佳利用。政府的政策与举措，如数字印度、智能城市、印度制造和其他关键计划，为印度工业和学术界创造了机会，推动卫星导航服务领域的创新。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：建立机制，促进非政府私营实体、邦政府机构、非政府机构和学术界参与创建印度卫星导航系统构建的生态系统，为社会经济创造效益；确定通过印度卫星导航系统可以带来社会效益的应用领域，实施概念验证示范/试点项目，并最终使印度工业产业化；为GNSS研究和应用领域的学术机构提供技术支持；鼓励所有相关中央/邦政府部门利用NavIC应用服务，以促进印度行业参与开发基于NavIC的本土解决方案；组织用户、行业和学术界之间进行定期互动，以进行协同研发活动和终端用户部署；组织展览、网络研讨会、培训等对外活动，提高对印度卫星导航系统和能力的认识；组织“骇客马拉松”，利用卫星导航解决创新问题和开发新应用；在学术机构开办卫星导航专业课程，发展本土卫星导航领域专门知识；探索国际合作的可能性，发展基于创造社会效益的卫星导航应用服务，致力于得到印度工业和学术界的支持。

（8）促进印度卫星导航和增强系统的全球应用

标准提供了系统的指南，确保了产品的一致性。NavIC现在是一些关键国际标准和国家标准的重要参与者。目前，NavIC获得了IMO的认可，GAGAN系统已获得ICAO的认可，并获得民航总局的认证。

为实现此项目标，报告确定的实施措施包括：持续与印度标准局等本土标准制定组织和相关国际标准制定组织，如国际标准化组织、ICAO、IMO、国际电工委员会、第三代合作伙伴计划、国际海运事业无线电技术委员会、航空无线电技术委员会以及美国国家海洋电子协会等合作，制定印度和全球标准，以实现印度卫星导航系统和增强系统的应用服务；确保印度卫星导航和增强系统在相关国家和国际标准开发组织/委员会中的代表性，以保障印度导航和增强系统的利益；与业界共同努力，在必要时获得ICAO、IMO等国际组织对印度卫星导航和增强系统的认证。

5 结束语

定位、导航与授时技术已融入众多领域，对维护国家安全、经济运行和基础设施的高效稳定运行影响重大。虽然就目前看来，印度NavIC系统与四大全球卫星导航系统相比，在服务性能、覆盖范围等方面存在较大差距，但《2021印度卫星导航政策》的正式发布，为印度卫星导航系统的发展确定了目标和实施方案，这种差距也将随着NavIC系统建设的推进而逐渐缩小。