● 文|中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室 冉承其
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展
● 文|中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室 冉承其
1.發(fā)展目標(biāo)
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)致力于為全球用戶提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù);滿足國家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)定位、導(dǎo)航、授時(shí)的需求,促進(jìn)國家信息化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,提升經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益;與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共同合作,服務(wù)全球、造福人類。
2.基本原則
開放:面向全球用戶免費(fèi)提供開放服務(wù)。
自主:獨(dú)立自主發(fā)展和運(yùn)行北斗系統(tǒng)。
兼容:致力于實(shí)現(xiàn)與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容與互操作,使用戶獲得更好的服務(wù)。
漸進(jìn):依據(jù)國家的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際,循序漸進(jìn)地建設(shè)北斗系統(tǒng)。
3.發(fā)展步驟
按照“三步走”的發(fā)展路線,“先區(qū)域、后全球,先有源、后無源”的發(fā)展思路分步實(shí)施,形成突出區(qū)域、面向全球、富有特色的北斗系統(tǒng)發(fā)展道路。
第一步:1994—2000年,形成區(qū)域有源服務(wù)能力;
第二步:2004—2012年,形成區(qū)域無源服務(wù)能力;
第三步:2013—2020年,形成全球無源服務(wù)能力。
4.系統(tǒng)組成
北斗系統(tǒng)由空間段、地面控制段、用戶段組成,空間段包括5顆靜止軌道(GEO)衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道(IGSO)衛(wèi)星和27顆中圓軌道(MEO)衛(wèi)星;地面控制段包括主控站、注入站、監(jiān)測(cè)站等30余個(gè)地面站;用戶段包括北斗終端、與其他導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。北斗系統(tǒng)提供授權(quán)、公開、廣域差分和短報(bào)文四種服務(wù),定位精度優(yōu)于10m,授時(shí)精度優(yōu)于20ns,測(cè)速精度0.2m/s。
5.基本政策
北斗系統(tǒng)為用戶免費(fèi)提供開放服務(wù)。持續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和完善,不斷提升服務(wù)性能,為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。按計(jì)劃發(fā)布公開服務(wù)規(guī)范,發(fā)揮政府和市場(chǎng)的作用,推動(dòng)北斗/GNSS應(yīng)用的創(chuàng)新、普及與國際化,打造國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。秉承發(fā)展、合作、共贏的理念,實(shí)現(xiàn)北斗與其他GNSS系統(tǒng)的兼容共用,充分發(fā)揮系統(tǒng)效能,提升用戶效益。
1.系統(tǒng)建設(shè)
(1)保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行
北斗系統(tǒng)自2012年12月27日正式提供區(qū)域服務(wù)以來,系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,服務(wù)性能指標(biāo)穩(wěn)中有升。
通過覆蓋亞太地區(qū)的服務(wù)信號(hào)監(jiān)測(cè)評(píng)估表明,系統(tǒng)服務(wù)性能滿足指標(biāo)要求,部分地區(qū)服務(wù)性能優(yōu)于10m。如在北京、鄭州、西安、烏魯木齊等地區(qū),定位精度可達(dá)5—7m;在東盟國家等低緯度地區(qū),定位精度可達(dá)到5m左右。
(2)推進(jìn)增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)
1)地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)。按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、共建共享”原則,建立以北斗為主,并與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的地基增強(qiáng)高精度衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)體系。
☆ 地基增強(qiáng)系統(tǒng)架構(gòu)圖
初步完成基本系統(tǒng)研制建設(shè),轉(zhuǎn)入全國框架網(wǎng)基準(zhǔn)站建設(shè)階段,截至2015年11月,已經(jīng)完成117個(gè)框架網(wǎng)基準(zhǔn)站建設(shè)和北京地區(qū)14個(gè)區(qū)域加密站建設(shè),以及框架網(wǎng)基準(zhǔn)站設(shè)備招標(biāo)。同步在全國主要城市通過移動(dòng)通信進(jìn)行米級(jí)、分米級(jí)、厘米級(jí)北斗差分修正信息試播。在重點(diǎn)城市如北京等,通過中國移動(dòng)多媒體廣播(CMMB)進(jìn)行北斗米級(jí)差分修正信息試播。
2)星基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)。北斗系統(tǒng)將按照國際民航標(biāo)準(zhǔn),開展北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)與建設(shè),為我國及周邊地區(qū)民航等用戶提供一類精密進(jìn)近服務(wù)。國際IWG組織已明確北斗系統(tǒng)為未來星基增強(qiáng)系統(tǒng)的增強(qiáng)對(duì)象。目前,正在開展北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn),后續(xù)將會(huì)同中國民航總局等推動(dòng)工程建設(shè)。
(3)全球組網(wǎng)穩(wěn)步推進(jìn)
圍繞建設(shè)世界一流全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的目標(biāo),啟動(dòng)北斗系統(tǒng)第三步建設(shè)。深化了系統(tǒng)總體方案論證,開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),突破了一系列新體制和新技術(shù)。在設(shè)計(jì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的導(dǎo)航信號(hào)體制、研發(fā)高性能星載原子鐘等方面取得新的進(jìn)展。
截至2015年11月,已成功發(fā)射4顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。衛(wèi)星采用新型導(dǎo)航信號(hào)、星間鏈路等新技術(shù)體制,搭載更高精度的星載氫原子鐘,全面提升衛(wèi)星服務(wù)能力。
目前,衛(wèi)星正在按計(jì)劃開展在軌測(cè)試,有關(guān)新技術(shù)體制和性能指標(biāo)得到初步驗(yàn)證,滿足設(shè)計(jì)要求。
2.應(yīng)用推廣
(1)基礎(chǔ)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化
全面推進(jìn)以北斗/GNSS兼容芯片為核心,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。第一代北斗芯片、模塊 、天線等核心產(chǎn)品主要性能指標(biāo)已接近國際水平,價(jià)格基本相當(dāng)。截至2015年9月,導(dǎo)航型芯片模塊銷售量突破900萬片,導(dǎo)航天線銷售量突破400萬套;高精度OEM板卡銷售量突破10萬片,高精度天線銷售量突破30萬套,產(chǎn)品技術(shù)水平已經(jīng)與國際同步, 分別占領(lǐng)中國國內(nèi)30%和90%的市場(chǎng)份額。新一代北斗/GNSS基帶射頻一體化集成芯片研發(fā)取得重大進(jìn)展,部分廠家已完成MPW流片(40nm、55nm工藝,與國際同步),實(shí)測(cè)表明,性能指標(biāo)已達(dá)到國際水平,年底有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),將滿足智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴式設(shè)備等全球市場(chǎng)應(yīng)用需求。
(2)行業(yè)/區(qū)域示范應(yīng)用
在關(guān)系國計(jì)民生、國家安全的重點(diǎn)領(lǐng)域,選取具有較大應(yīng)用規(guī)模、顯著市場(chǎng)前景的行業(yè)區(qū)域,開展北斗行業(yè)/區(qū)域示范應(yīng)用。目前已聯(lián)合交通運(yùn)輸部、公安部、民政部、農(nóng)業(yè)部、氣象局、林業(yè)局和北京、上海、廣東、湖南、湖北、貴州、陜西、江蘇等部委和省市開展了北斗應(yīng)用示范。
(3)大眾應(yīng)用
隨著國產(chǎn)自主芯片集成度和技術(shù)水平的提高,以及國外芯片的進(jìn)入,北斗產(chǎn)品已在智能手機(jī)、PAD、智能穿戴設(shè)備、車載導(dǎo)航等大眾應(yīng)用領(lǐng)域開始批量應(yīng)用。
國內(nèi)200余款車型,前、后裝市場(chǎng)已完成50余萬臺(tái)北斗車載導(dǎo)航儀的安裝和銷售。隨著芯片小型化、低功耗、低成本、射頻基帶一體化等技術(shù)的發(fā)展,北斗將全面走向大眾應(yīng)用,服務(wù)大眾生活。
(4)產(chǎn)業(yè)環(huán)境(政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán))
組織擬制了北斗白皮書,協(xié)調(diào)國務(wù)院新聞辦公室列入2015年國家白皮書發(fā)布計(jì)劃。協(xié)調(diào)發(fā)改委、科技部、工業(yè)和信息化部等部門,研究擬制了《關(guān)于促進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有關(guān)政策》(草案)。《國家北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系(1.0版)》和18項(xiàng)北斗專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已于近期發(fā)布,已申報(bào)8項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。聯(lián)合國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局,印發(fā)《中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理暫行辦法》。
3.國際合作
北斗系統(tǒng)已成為世界公認(rèn)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),被聯(lián)合國全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)委員會(huì)列為四大核心供應(yīng)商。多年來,北斗系統(tǒng)積極開展國際合作工作,與各全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、相關(guān)國際組織,特別是“一帶一路”沿線國家和地區(qū),廣泛開展國際合作,推進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn),主動(dòng)承擔(dān)國際義務(wù),積極開拓海外應(yīng)用,已逐步成為新時(shí)期代表中國的國家名片和民族品牌。
(1)雙邊合作
持續(xù)與各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開展兼容與互操作協(xié)調(diào),共同為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
中俄合作務(wù)實(shí)推進(jìn),在中俄總理定期會(huì)晤機(jī)制框架下成立中俄衛(wèi)星導(dǎo)航重大戰(zhàn)略合作項(xiàng)目委員會(huì),召開首次中俄衛(wèi)星導(dǎo)航合作圓桌會(huì)議,簽署中俄衛(wèi)星導(dǎo)航合作諒解備忘錄,完成中俄相互建站考察,發(fā)布北斗系統(tǒng)與格洛納斯系統(tǒng)兼容與互操作聯(lián)合聲明。
中美合作穩(wěn)步推進(jìn),完成兩次中美衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)談,建立北斗與GPS系統(tǒng)間合作機(jī)制,成立中美衛(wèi)星導(dǎo)航合作聯(lián)合工作組,簽署兩系統(tǒng)間合作聲明。
中歐合作加速推進(jìn),完成北斗與伽利略導(dǎo)航頻段的頻率協(xié)調(diào),協(xié)商建立兩系統(tǒng)交流合作機(jī)制。
(2)多邊合作
積極承擔(dān)國際責(zé)任,推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共存。積極參加全球?qū)Ш较到y(tǒng)國際委員會(huì)(ICG)第九屆大會(huì)、國際星基增強(qiáng)系統(tǒng)互操作工作組會(huì)議(SBSA IWG)、世界電信展(ITU)等聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)活動(dòng),深度參與基本系統(tǒng)與星基增強(qiáng)系統(tǒng)兼容與互操作、服務(wù)性能參數(shù)、GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估等重點(diǎn)議題協(xié)調(diào)。
(3)應(yīng)用合作
倡導(dǎo)多系統(tǒng)融合應(yīng)用,“走出去”推動(dòng)北斗應(yīng)用服務(wù),并將北斗應(yīng)用納入“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃。與韓國、澳大利亞、印度尼西亞、巴基斯坦、新加坡、阿聯(lián)酋、尼日利亞等開展合作;持續(xù)組織“北斗東盟行”、“北斗亞太行”活動(dòng),推廣北斗應(yīng)用。
在國際場(chǎng)合展覽展示北斗發(fā)展成就。2015年7月,在第六屆俄羅斯國際創(chuàng)新工業(yè)展上舉辦北斗專題展覽,向中俄兩國領(lǐng)導(dǎo)人介紹了北斗系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展情況。2015年9月,連續(xù)3年參加中國—東盟博覽會(huì)并舉辦北斗專題展覽和企業(yè)交流等活動(dòng)。
(4)國際標(biāo)準(zhǔn)化
積極推動(dòng)北斗系統(tǒng)進(jìn)入國際海事(IMO)、國際民航(ICAO)、全球移動(dòng)通信(3GPP)等國際組織標(biāo)準(zhǔn)。2014年4月,首個(gè)《船載北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)》獲得IMO批準(zhǔn); 2014年11月,北斗系統(tǒng)成功通過IMO審議,正式納入世界無線電導(dǎo)航系統(tǒng)(WWRNS),成為繼GPS、GLONASS系統(tǒng)后第三大被IMO正式認(rèn)可的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),標(biāo)志著北斗系統(tǒng)已正式取得海事應(yīng)用國際合法地位,具備了進(jìn)入海運(yùn)業(yè)應(yīng)用的條件,為實(shí)現(xiàn)北斗全球化戰(zhàn)略邁出了關(guān)鍵一步。推動(dòng)國際海事無線電技術(shù)委員會(huì)(RTCM)第104專業(yè)委員會(huì)成立北斗工作組,支持北斗定位業(yè)務(wù)的16項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已在第三、四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織中獲得通過。
(5)技術(shù)交流
鼓勵(lì)國際學(xué)術(shù)交流,舉辦中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì),持續(xù)參與衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域其他國際學(xué)術(shù)會(huì)議。
已開設(shè)三期衛(wèi)星導(dǎo)航研究生班,共招收亞太及非洲地區(qū)8個(gè)國家的44名學(xué)員;圓滿完成三期衛(wèi)星導(dǎo)航前沿技術(shù)國際暑期夏令營,共培訓(xùn)200余人。
1.系統(tǒng)建設(shè)
1)持續(xù)改善北斗系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定性和服務(wù)精度,確保北斗區(qū)域服務(wù)性能穩(wěn)中有升。
2)2015年底2016年初,再發(fā)射1~2顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,穩(wěn)步推動(dòng)新一代全球系統(tǒng)建設(shè)工作,為2018年服務(wù)“一帶一路”奠定基礎(chǔ)。
3)2015年底前,完成北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)150個(gè)框架網(wǎng)基準(zhǔn)站和300個(gè)區(qū)域加密網(wǎng)基準(zhǔn)站建設(shè),進(jìn)行覆蓋全國主要區(qū)域的米級(jí)、分米級(jí)定位精度,以及加密覆蓋區(qū)厘米級(jí)和后處理毫米級(jí)修正數(shù)的播發(fā)。2018年底前,將建成全國范圍區(qū)域加密網(wǎng)基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)。
2.應(yīng)用推廣
1)全面開展新一代北斗/GNSS基礎(chǔ)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,實(shí)現(xiàn)大眾市場(chǎng)千萬量級(jí)應(yīng)用推廣。
2)發(fā)揮衛(wèi)星導(dǎo)航在工業(yè)化和信息化融合中的作用,全面推進(jìn)行業(yè)和區(qū)域示范應(yīng)用。
3)全面實(shí)施衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)政策,以及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管、標(biāo)準(zhǔn)化和知識(shí)產(chǎn)權(quán)行動(dòng)計(jì)劃,完善衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈。
3.國際合作
1)發(fā)布北斗白皮書,詮釋北斗系統(tǒng)發(fā)展理念和政策主張。
2)完善全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間合作機(jī)制,深度參與ICG、ITU、IMO、國際民用航空組織(ICAO)、3GPP等國際組織工作,加強(qiáng)北斗與GPS、格洛納斯、伽利略等全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容與互操作協(xié)調(diào)。
3)把握“一帶一路”發(fā)展機(jī)遇,共同推動(dòng)北斗/GNSS國際化應(yīng)用。
北斗系統(tǒng)穩(wěn)定服務(wù)亞太地區(qū),成功發(fā)射新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行新技術(shù)驗(yàn)證,系統(tǒng)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。
北斗應(yīng)用已完成初期市場(chǎng)培育,從行業(yè)典型應(yīng)用進(jìn)軍大眾應(yīng)用市場(chǎng),產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展局面。
北斗系統(tǒng)與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間合作深入推進(jìn),國際交流不斷加強(qiáng),北斗正在成為中國品牌。