劉棟梁 陸靜 鄭紫霞 張嵩 王亞龍（中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所）

1 引言

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為當(dāng)代人類社會使用最廣泛的高精度定位、導(dǎo)航和授時手段，自問世以來深刻改變了人類社會生產(chǎn)生活方式，顛覆了軍事領(lǐng)域戰(zhàn)爭形態(tài)和作戰(zhàn)樣式。目前，全世界有四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS），即美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）、歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo）和中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS），為全球用戶提供服務(wù)。兩個區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即印度區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（IRNSS）和日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（QZSS），為指定覆蓋區(qū)域用戶提供位置、速度和時間（PVT）服務(wù)[1-4]。

2013年7月，印度第一顆導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射。近年來，IRNSS系統(tǒng)建設(shè)逐步推進，實現(xiàn)為印度境內(nèi)及周邊1500km區(qū)域內(nèi)提供導(dǎo)航定位服務(wù)。2021年7月，印度航天部（DOS）發(fā)布了其公開版《2021印度衛(wèi)星導(dǎo)航政策（ISNP-2021）》，闡述了2021年印度衛(wèi)星導(dǎo)航政策的戰(zhàn)略背景、政策目標(biāo)、具體舉措，旨在通過制定全面和可操作的國家政策來指導(dǎo)政府有效開發(fā)、運行和維護自主控制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其增強系統(tǒng)。

2 印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展歷程

1999年，印度和巴基斯坦在卡吉爾（Kargil）地區(qū)發(fā)生軍事沖突，美國切斷了該地區(qū)的GPS信號，導(dǎo)致印度巡邏隊沿著崎嶇山路，誤入了巴基斯坦軍隊控制區(qū)并造成了印軍的嚴重傷亡。為了能夠提前獲得巴基斯坦軍隊相關(guān)位置信息，印度軍隊向美國提出使用GPS信號申請，卻得到了美國的拒絕。此次軍事行動讓印度軍隊徹底意識到了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性，從此便開始了本國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)之路[5]。2006年5月，印度空間研究組織（ISRO）和印度機場管理局(AAI)共同提交了“GPS輔助型靜地軌道增強導(dǎo)航系統(tǒng)”（GAGAN）和IRNSS兩個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)項目，并得到國家政府的批準(zhǔn)[6]。

與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，IRNSS也是由空間段、地面段及應(yīng)用段組成，以盡可能低的投入完成系統(tǒng)建設(shè)，提供標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)和授權(quán)定位服務(wù)，服務(wù)性能滿足印度軍事與民用衛(wèi)星導(dǎo)航的需求。

2013年7月，印度發(fā)射第一顆導(dǎo)航衛(wèi)星IRNSS－1A。2016年4月，印度成功發(fā)射第7顆導(dǎo)航衛(wèi)星并完成星座組網(wǎng)，印度總理納尼德拉·莫迪（Narendra Modi）宣布，將IRNSS更名為印度星座導(dǎo)航（NavIC），NavIC 在梵語中意為“領(lǐng)航者”或者“舵手”。

2017年1月，ISRO透露NavIC搭載的3個原子鐘出現(xiàn)故障。這3個原子鐘都搭載于IRNSS－1A衛(wèi)星上,該衛(wèi)星已無法發(fā)送精確導(dǎo)航信號，但其提供的短報文還可以使用。2018年4月，印度成功發(fā)射了第8顆導(dǎo)航衛(wèi)星IRNSS－1I。目前在軌服務(wù)的導(dǎo)航衛(wèi)星為8顆，主要目標(biāo)是為印度境內(nèi)及周邊1500km區(qū)域內(nèi)提供導(dǎo)航定位服務(wù)，其中7顆衛(wèi)星用于發(fā)送導(dǎo)航信號，1顆星載原子鐘失效的衛(wèi)星IRNSS－1A用來播發(fā)短報文。

NavIC服務(wù)區(qū)域示意

印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)分為兩個階段，即“兩步走”戰(zhàn)略：第一個目標(biāo)是要建設(shè)能覆蓋印度全國的“區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”；第二個目標(biāo)，也就是最終目標(biāo)，是要和美國、俄羅斯、歐洲、中國一樣，建設(shè)能覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[8-9]。NavIC使印度在本國范圍內(nèi)擺脫了對美國GPS系統(tǒng)的依賴。NavIC的建成使印度躋身衛(wèi)星導(dǎo)航大國行列，擁有完全自主的衛(wèi)星導(dǎo)航能力的夢想成為現(xiàn)實。目前，NavIC已經(jīng)實現(xiàn)了印度的第一個發(fā)展目標(biāo)，并且具備可以向全球性擴展的特點，使印度“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”的建設(shè)成為可能[10]。

3 政策發(fā)布背景

2021年7月29日，印度航天部發(fā)布《2021印度衛(wèi)星導(dǎo)航政策》草案，旨在進一步推進其“自力更生”計劃的實施。

隨著信息和移動通信技術(shù)的出現(xiàn)，印度各行各業(yè)高度依賴全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置、速度和時間應(yīng)用服務(wù)。在民用領(lǐng)域，GNSS和區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)均為覆蓋區(qū)域的空天地海等應(yīng)用領(lǐng)域提供免費導(dǎo)航信號，涉及跟蹤、遠程信息處理、基于位置的服務(wù)（使用手機和移動設(shè)備）、汽車、測量、地圖、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及授時服務(wù)。由于免費導(dǎo)航信號易受攻擊，針對具體戰(zhàn)略應(yīng)用，各國GNSS也有專門的安全導(dǎo)航信號。NavIC就是印度政府出于國家戰(zhàn)略應(yīng)用研制和掌控的具備彈性的獨立區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

2013－2016年，NavIC發(fā)展形勢較好，但是相對印度自身制定的發(fā)展計劃而言，其發(fā)展嚴重滯后且預(yù)算不足。關(guān)于NavIC未來的發(fā)展計劃，DOS在其第“十二五”計劃（2012－2017年）中表示：“將會把衛(wèi)星數(shù)量從7個增加到11個，以擴大范圍。新增的4顆衛(wèi)星將在‘十二五’期間制造，并將在‘十三五’開始時進行發(fā)射?！比欢鴮嶋H情況是“十三五”已到尾聲，此計劃仍未執(zhí)行。除此以外，2017年，印度對NavIC項目進行審計，結(jié)果表明，超出預(yù)算將近60%，且尚有16%的合同未執(zhí)行，多份合同出現(xiàn)嚴重延期。

印度政府要推進其計劃，必須確保NavIC和GAGAN服務(wù)的連續(xù)性，并根據(jù)技術(shù)發(fā)展對系統(tǒng)進行升級，保持與其他GNSS/星基增強系統(tǒng)（SBAS）協(xié)同工作的能力[11]。在基于衛(wèi)星的導(dǎo)航和增強服務(wù)方面重點確保可用性和質(zhì)量、提高使用率、致力于服務(wù)的逐步發(fā)展以及促進研發(fā)。印度航天部需建立相應(yīng)機制，促進非政府私營實體、州政府機構(gòu)、非政府機構(gòu)和學(xué)術(shù)界參與創(chuàng)建使用印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)。因此，出于本國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用發(fā)展，印度政府制定并發(fā)布《2021印度衛(wèi)星導(dǎo)航政策》。

4 政策目標(biāo)及實施措施

《政策》提出8項目標(biāo)，并主要由ISRO和DOS負責(zé)實施，具體闡述如下。

（1）針對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在規(guī)定覆蓋范圍內(nèi)，確保民用免費導(dǎo)航信號和基于戰(zhàn)略應(yīng)用的安全導(dǎo)航信號具備保障能力和持續(xù)可用性

NavlC提供的信號可用于全天候精準(zhǔn)確定公共參考坐標(biāo)系中的位置、速度和時間。空間段與地面段協(xié)同工作，為最終用戶提供導(dǎo)航服務(wù)。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：確保NavIC空間段的正常運行和維護，在衛(wèi)星達到壽命周期，或是因意外故障而出現(xiàn)緊急情況時，有足夠的備用衛(wèi)星可以替換；確保在廣播傳統(tǒng)導(dǎo)航信號的同時，可以在空間段靈活加入新的導(dǎo)航信號和服務(wù)，在必要時可以滿足國家需求；規(guī)劃地面段的升級、更換和擴建；保護空間段和地面段的使用頻率，包括廣播導(dǎo)航信號；制定并實施風(fēng)險緩解計劃，保護基礎(chǔ)設(shè)施免受安全威脅；制定協(xié)助戰(zhàn)略用戶開發(fā)特定技術(shù)的機制，以應(yīng)對使用NavIC安全導(dǎo)航信號時可能面臨的威脅。

（2）針對星基增強系統(tǒng)，在規(guī)定覆蓋范圍內(nèi)，確保為航空安全領(lǐng)域提供有效保障能力和持續(xù)可用性

GAGAN的目標(biāo)是建立和部署一個經(jīng)認證的基于衛(wèi)星的增強系統(tǒng)，主要用于滿足印度領(lǐng)空的民用航空應(yīng)用。GAGAN已被宣布在民用航空中用于生命安全應(yīng)用，并確保GAGAN系統(tǒng)的無縫運行，還正在努力將GAGAN用于非航空部門相關(guān)的應(yīng)用。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：確保GAGAN空間段的正常運行和維護；在適當(dāng)?shù)男l(wèi)星上裝載GAGAN有效載荷，以應(yīng)對在軌衛(wèi)星達到壽命周期需要更換的情況，或是因在軌GAGAN有效載荷/衛(wèi)星出現(xiàn)意外故障等緊急情況，確保GAGAN服務(wù)的連續(xù)性；評估不同的地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星或非GEO衛(wèi)星（視需要而定）攜帶需要同時工作的GAGAN有效載荷的數(shù)量；發(fā)展GAGAN增強信號，以支持多個GNSS雙頻信號；制定和擴大GAGAN在非航空領(lǐng)域應(yīng)用的機制；嚴格控制有關(guān)空間段和地面段運行的關(guān)鍵信息，以保護星基增強系統(tǒng)；制定并實施風(fēng)險緩解計劃，以保護基礎(chǔ)設(shè)施免受威脅。

（3）發(fā)布空間信號接口定義文件

衛(wèi)星導(dǎo)航和增強系統(tǒng)在各自的網(wǎng)站上以接口控制文件的形式發(fā)布詳細的空間信號特征，使工業(yè)界能夠開發(fā)產(chǎn)品，學(xué)術(shù)界能夠進行研究和開發(fā)。在公共領(lǐng)域定期共享自由對空導(dǎo)航信號的性能參數(shù)，以確保衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：公開提供免費導(dǎo)航信號的空間信號接口定義文件以及與免費信號傳輸性能的相關(guān)信息，以促進民用領(lǐng)域的發(fā)展；定期發(fā)布免費導(dǎo)航信號的性能參數(shù)以及導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)運行通告；制定一種空間信號接口定義發(fā)布機制，以確保接收機在開發(fā)、生產(chǎn)和使用階段的保密性。

（4）逐步發(fā)展導(dǎo)航信號，并擴大覆蓋范圍以提升應(yīng)用服務(wù)

在過去幾十年中，衛(wèi)星導(dǎo)航在準(zhǔn)確性方面發(fā)生了革命性的變化，為了滿足由于衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的不斷擴展而產(chǎn)生的提高定位性能的需求，GNSS正在采用最新技術(shù)來改進導(dǎo)航信號。NavIC也引入新的信號，從而提升能力和擴大覆蓋范圍。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：采用先進技術(shù)機制發(fā)展導(dǎo)航信號，既要考慮技術(shù)發(fā)展趨勢，又需確保與傳統(tǒng)系統(tǒng)相兼容；除了提供PVT服務(wù)以外，應(yīng)計劃提供其他信號，以支持搜救、緊急警報系統(tǒng)、高精度服務(wù)等聯(lián)合服務(wù)。

目前的導(dǎo)航信號主要面向地面指定覆蓋范圍的用戶，應(yīng)致力于發(fā)展面向空間應(yīng)用領(lǐng)域的導(dǎo)航信號；擴大NavIC的覆蓋范圍，確保在不使用其他GNSS的情況下具備全球可用性。

（5）注重技術(shù)開發(fā)，增強衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能力

近年來，用于導(dǎo)航和增強系統(tǒng)空間段和地面段的技術(shù)在性能、可靠性、效率等方面不斷發(fā)展，印度衛(wèi)星導(dǎo)航和增強系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展將集中于空間和地面段的國產(chǎn)化、微型化和性能改進。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：減少國外進口；確保地面系統(tǒng)定期配備最先進的設(shè)備；充分利用空間段高穩(wěn)定時鐘、人工智能、機器學(xué)習(xí)、星間鏈路、導(dǎo)航信號在軌可重新編程、量子通信等不斷發(fā)展的新興技術(shù)。

（6）促進印度衛(wèi)星導(dǎo)航和增強系統(tǒng)信號與其他GNSS/SBAS信號的兼容性和互操作性

衛(wèi)星導(dǎo)航和增強系統(tǒng)共用相同的無線電頻段來廣播導(dǎo)航信號，國際電信聯(lián)盟（ITU）管理無線電頻率分配。此外，國際民用航空組織（ICAO）設(shè)置了論壇，以確保增強系統(tǒng)服務(wù)提供商之間的共識，以便在航空服務(wù)中實施NavIC和GAGAN系統(tǒng)符合國際電聯(lián)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際委員會（ICG）和ICAO的標(biāo)準(zhǔn)、慣例、指南和條例。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：與ITU協(xié)調(diào)廣播導(dǎo)航信號和增強信號的頻率分配；推動印度導(dǎo)航和增強信號與其他免費導(dǎo)航信號和增強信號相兼容；推動印度導(dǎo)航信號和增強信號與其他免費導(dǎo)航信號和增強信號的互操作性；與ITU、ICG、ICAO、聯(lián)合國和平利用外層空間委員會（COPUOS）、國際海事組織（IMO）等組織進行互動，以保障和促進印度導(dǎo)航信號和增強信號的利益。

（7）推動印度工業(yè)界和學(xué)術(shù)界基于社會效益開展衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)活動

多年來，印度空間研究組織與工業(yè)界、學(xué)術(shù)界建立了一個聯(lián)盟，通過包容性和支持性的努力滿足空間技術(shù)/應(yīng)用各個領(lǐng)域的需要。ISRO和DOS還與政府內(nèi)的其他用戶部門進行互動，以確保印度空間資產(chǎn)的最佳利用。政府的政策與舉措，如數(shù)字印度、智能城市、印度制造和其他關(guān)鍵計劃，為印度工業(yè)和學(xué)術(shù)界創(chuàng)造了機會，推動衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)領(lǐng)域的創(chuàng)新。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：建立機制，促進非政府私營實體、邦政府機構(gòu)、非政府機構(gòu)和學(xué)術(shù)界參與創(chuàng)建印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)，為社會經(jīng)濟創(chuàng)造效益；確定通過印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以帶來社會效益的應(yīng)用領(lǐng)域，實施概念驗證示范/試點項目，并最終使印度工業(yè)產(chǎn)業(yè)化；為GNSS研究和應(yīng)用領(lǐng)域的學(xué)術(shù)機構(gòu)提供技術(shù)支持；鼓勵所有相關(guān)中央/邦政府部門利用NavIC應(yīng)用服務(wù)，以促進印度行業(yè)參與開發(fā)基于NavIC的本土解決方案；組織用戶、行業(yè)和學(xué)術(shù)界之間進行定期互動，以進行協(xié)同研發(fā)活動和終端用戶部署；組織展覽、網(wǎng)絡(luò)研討會、培訓(xùn)等對外活動，提高對印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和能力的認識；組織“駭客馬拉松”，利用衛(wèi)星導(dǎo)航解決創(chuàng)新問題和開發(fā)新應(yīng)用；在學(xué)術(shù)機構(gòu)開辦衛(wèi)星導(dǎo)航專業(yè)課程，發(fā)展本土衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)ｉT知識；探索國際合作的可能性，發(fā)展基于創(chuàng)造社會效益的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)，致力于得到印度工業(yè)和學(xué)術(shù)界的支持。

（8）促進印度衛(wèi)星導(dǎo)航和增強系統(tǒng)的全球應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)提供了系統(tǒng)的指南，確保了產(chǎn)品的一致性。NavIC現(xiàn)在是一些關(guān)鍵國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的重要參與者。目前，NavIC獲得了IMO的認可，GAGAN系統(tǒng)已獲得ICAO的認可，并獲得民航總局的認證。

為實現(xiàn)此項目標(biāo)，報告確定的實施措施包括：持續(xù)與印度標(biāo)準(zhǔn)局等本土標(biāo)準(zhǔn)制定組織和相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)制定組織，如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、ICAO、IMO、國際電工委員會、第三代合作伙伴計劃、國際海運事業(yè)無線電技術(shù)委員會、航空無線電技術(shù)委員會以及美國國家海洋電子協(xié)會等合作，制定印度和全球標(biāo)準(zhǔn)，以實現(xiàn)印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和增強系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)；確保印度衛(wèi)星導(dǎo)航和增強系統(tǒng)在相關(guān)國家和國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織/委員會中的代表性，以保障印度導(dǎo)航和增強系統(tǒng)的利益；與業(yè)界共同努力，在必要時獲得ICAO、IMO等國際組織對印度衛(wèi)星導(dǎo)航和增強系統(tǒng)的認證。

5 結(jié)束語

定位、導(dǎo)航與授時技術(shù)已融入眾多領(lǐng)域，對維護國家安全、經(jīng)濟運行和基礎(chǔ)設(shè)施的高效穩(wěn)定運行影響重大。雖然就目前看來，印度NavIC系統(tǒng)與四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，在服務(wù)性能、覆蓋范圍等方面存在較大差距，但《2021印度衛(wèi)星導(dǎo)航政策》的正式發(fā)布，為印度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展確定了目標(biāo)和實施方案，這種差距也將隨著NavIC系統(tǒng)建設(shè)的推進而逐漸縮小。