引言

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可發(fā)送高精度、全天時(shí)、全天候的導(dǎo)航、定位和授時(shí)信息，是當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)不可或缺的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。該系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，已形成龐大的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，隨著北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開通運(yùn)行，在我國及周邊地區(qū)、海域已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)三維定位測速能力、高精度授時(shí)能力和部分地區(qū)的用戶位置報(bào)告及雙向報(bào)文通信能力，我國的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域即將邁入一個(gè)新的發(fā)展階段。

從GPS發(fā)展的過程來看，以軍民兩用乃至民用為主的指導(dǎo)策略已經(jīng)成為GPS從誕生、起步、擴(kuò)大到壟斷的成功經(jīng)驗(yàn)。通過全球民用市場的開發(fā)，GPS積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，并轉(zhuǎn)而應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。

中國是發(fā)展中國家應(yīng)用GPS最早的國家，目前GPS在我國民用市場占據(jù)95%左右的市場份額，其低廉的成本和先入為主的現(xiàn)狀成為限制我國北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的主要障礙。為打破GPS在我國民用導(dǎo)航領(lǐng)域的壟斷地位，實(shí)現(xiàn)北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在我國乃至全球應(yīng)用的快速發(fā)展，需要充分發(fā)揮北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)獨(dú)有的技術(shù)特點(diǎn)，研究中國獨(dú)特的導(dǎo)航信息應(yīng)用與服務(wù)模式。 

GPS、GLONASS、GALILEO系統(tǒng)

從GPS、GLONASS、GALILEO系統(tǒng)的應(yīng)用方向和發(fā)展趨勢來看，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展完善

衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。應(yīng)用衛(wèi)星研制生產(chǎn)已形成系列化，正在從試驗(yàn)應(yīng)用型向業(yè)務(wù)服務(wù)型轉(zhuǎn)變，衛(wèi)星應(yīng)用已成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展和政府決策的重要支撐。GPS已經(jīng)建立了完整的衛(wèi)星運(yùn)營服務(wù)、地面設(shè)備與用戶終端制造、系統(tǒng)集成及信息綜合服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈，衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。

2、從個(gè)體用戶定位測速向用戶信息共享發(fā)展 

無論是航空、航海、陸上車輛用戶，還是空間用戶，均需要實(shí)現(xiàn)用戶與用戶之間，用戶與調(diào)度指揮者之間的導(dǎo)航信息共享。雖然采用了通信接入的方式，暫時(shí)滿足了用戶需求，但通信手段的多樣化造成了系統(tǒng)總效能的下降，需要尋求統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

3、單一服務(wù)方式向多類型服務(wù)方式發(fā)展。

GPS和GLONASS都是從以軍用為目標(biāo)的單一授權(quán)服務(wù)逐步轉(zhuǎn)向民用開放服務(wù)。但由于起始設(shè)計(jì)的限制，民用開放式服務(wù)等級少，在精度控制方面缺乏更多手段；GALILEO一開始就明確提出多種民用服務(wù)，并以不同的信號調(diào)制、信號與信息加密方式，向不同用戶提供不同精度等級、不同安全級別的服務(wù)。 

4、多系統(tǒng)兼容是未來發(fā)展方向。

能夠接受一個(gè)以上衛(wèi)星系統(tǒng)信號的多系統(tǒng)兼容接收機(jī)能夠大大提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性、精確性和可靠性。各導(dǎo)航系統(tǒng)終端設(shè)備生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始著力發(fā)展研制兼容性更強(qiáng)，功能更加完善的導(dǎo)航終端。

北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

相對于目前GPS系統(tǒng)、GLONASS系統(tǒng)和建設(shè)中的GALILEO系統(tǒng)，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就擁有自己的優(yōu)勢。

1、通過北斗衛(wèi)星試驗(yàn)系統(tǒng)完成了頂層設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)，以區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航為目標(biāo)，以當(dāng)時(shí)中國國情可以承受的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)能力，創(chuàng)建了中國第一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)打好了基礎(chǔ)，完成了技術(shù)積累。北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)繼承了試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了定位與通信相結(jié)合的一體化設(shè)計(jì)，定位與位置報(bào)告同時(shí)完成，建立了用戶信息共享的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。創(chuàng)建了雙向定時(shí)方法，解決了動態(tài)用戶的高精度授時(shí)。

2、通過北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星完成了衛(wèi)星無線電導(dǎo)航頻率申報(bào)和啟用，為中國衛(wèi)星導(dǎo)航贏得了空間及頻率資源，同時(shí)也為北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容GPS、GLONASS、GALILEO系統(tǒng)創(chuàng)造了基本條件。

3、采用了用戶等級劃分，逐步實(shí)現(xiàn)公開民用服務(wù)、授權(quán)民用服務(wù)、高級民用服務(wù)，并以不同的信號頻率和調(diào)制方式加以區(qū)別，提供不同精度和安全級別的服務(wù)。北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)在順應(yīng)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展大方向的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮自身特色，逐步發(fā)展建設(shè)成北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

主要包括以下幾個(gè)發(fā)展方向：

實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)兼容，實(shí)現(xiàn)四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號共用；

發(fā)揮特色功能作用，除導(dǎo)航、定位外，大力發(fā)展通信、定時(shí)等功能的應(yīng)用；

通過多種方式拓展系統(tǒng)功能，如移動通信、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、偽衛(wèi)星等；

建設(shè)局域增強(qiáng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度定位服務(wù)；

開展組合定位研究，充分利用多源信號完成導(dǎo)航定位服務(wù)。

我國北斗導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)發(fā)展模式

我國從20世紀(jì)90年代中期以來，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了孕育、萌芽、快速發(fā)展、初步形成比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈等幾個(gè)階段，即將步入加速騰飛期。在90年代的萌芽期，國內(nèi)相繼注冊登記的與衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)的企業(yè)有近百家。2000年以后，我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。2005年前后，我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)內(nèi)的企業(yè)已經(jīng)達(dá)到2500多家。目前，企業(yè)總數(shù)已經(jīng)達(dá)到6200多家。形成了包括衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、基礎(chǔ)類產(chǎn)品、終端產(chǎn)品、系統(tǒng)集成和運(yùn)營服務(wù)等組成的相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈，為進(jìn)一步快速騰飛奠定了重要基礎(chǔ)。

1、建立衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系

堅(jiān)持遠(yuǎn)近結(jié)合、軍民結(jié)合、自主研制與國家合作想結(jié)合的原則，以國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和公共安全重大需求為牽引，以業(yè)務(wù)化和規(guī)?；l(fā)展為目標(biāo)，以強(qiáng)化自主創(chuàng)新能力和公共服務(wù)能力建設(shè)、推進(jìn)衛(wèi)星應(yīng)用公共資源的共享、培育衛(wèi)星應(yīng)用企業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)鏈為重點(diǎn)，以體制機(jī)制創(chuàng)新和開放式發(fā)展為途徑，以加強(qiáng)衛(wèi)星應(yīng)用和培育衛(wèi)星應(yīng)用市場為突破口，加強(qiáng)國家對衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的宏觀管理和政策引導(dǎo)，統(tǒng)籌規(guī)劃與建設(shè)衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)，加大對衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)扶持力度，促使衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)成為加強(qiáng)與改善政府宏觀管理和科學(xué)決策的重要手段，不斷提高衛(wèi)星應(yīng)用業(yè)務(wù)化運(yùn)行能力，形成具有國內(nèi)外市場競爭力的新興產(chǎn)業(yè)。

從2006年開始，原信息產(chǎn)業(yè)部、國家發(fā)展改革委、科學(xué)技術(shù)部、商務(wù)部、國家知識產(chǎn)權(quán)局、原國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會、科技部、工信部、財(cái)政部等單位先后發(fā)布多份關(guān)于重點(diǎn)發(fā)展我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的通知，并將衛(wèi)星導(dǎo)航作為新興產(chǎn)業(yè)列入空間海洋發(fā)展“十二五”規(guī)劃中，給予大力和專項(xiàng)資金支持，為我國衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)創(chuàng)建了良好的發(fā)展環(huán)境。

2、行業(yè)用戶建立示范工程，全力推廣應(yīng)用

2007年11月18日。國家發(fā)展和改革委員會、原國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見的通知》明確提出“對于涉及國家經(jīng)濟(jì)、公共安全的重要行業(yè)領(lǐng)域，須逐步過渡到采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制，鼓勵其他行業(yè)和領(lǐng)域采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制?！?/span>

具體而言，發(fā)揮北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)，重點(diǎn)在以下幾個(gè)行業(yè)建立示范工程。

交通行業(yè)

交通運(yùn)輸部發(fā)布通知，規(guī)定從2012年起“兩客一危”（長途客車、客運(yùn)包車和危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車）車輛必須安裝衛(wèi)星定位裝置。2010年國內(nèi)公路危化品車輛、大型客車共約37萬輛；如計(jì)及其他類型的專用貨車、普通貨車、中小型客車，規(guī)模則達(dá)1133萬輛；通過提高GPS兼容系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)能夠快速提高滲透率，最終在技術(shù)與價(jià)格上與GPS形成競爭態(tài)勢，是北斗產(chǎn)業(yè)鏈從專業(yè)邁向大眾市場的契機(jī)。

海洋漁業(yè)

北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)為漁業(yè)船舶提高通信聯(lián)絡(luò)、監(jiān)控和救助功能，提高漁船的遠(yuǎn)航和外海作業(yè)能力。大中型漁船由于行駛范圍較大，要求加裝兼容GPS的北斗終端設(shè)備。2010年全國海洋大中型捕撈漁船數(shù)量為9.08萬艘。農(nóng)林部漁業(yè)局的“十二五”規(guī)劃細(xì)則指出要為90%以上漁船配備必要的安全通信、避免設(shè)備，北斗導(dǎo)航終端應(yīng)成為首選。從軍事角度講，沿海106萬艘裝備了北斗終端的漁船將能夠極大地?cái)U(kuò)展我國海防預(yù)警范圍，意義極為重大。

電信、電力、銀行、傳媒等行業(yè)

移動通信網(wǎng)的運(yùn)行，電力的調(diào)度與切換，銀行和證券的結(jié)算，廣播電視的播出等均需要時(shí)間同步設(shè)備，國內(nèi)上述行業(yè)的時(shí)間同步系統(tǒng)的時(shí)鐘源大都采用GPS系統(tǒng)作為時(shí)鐘源。3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)字電網(wǎng)的時(shí)間同步精度的要求更高，北斗系統(tǒng)雙向定時(shí)服務(wù)能夠保證10ns的精度，國家安全的需要使得北斗系統(tǒng)替代GPS授時(shí)成為必然，結(jié)合可靠性方面的考慮，基于多系統(tǒng)兼容的衛(wèi)星授時(shí)方式成為優(yōu)選。

3、面向大眾市場，大理發(fā)展多種服務(wù)模式

發(fā)展多模終端設(shè)備

北斗多模導(dǎo)航終端進(jìn)入大眾市場為大勢所趨。雖然目前GPS占了中國95%左右的市場，但未來北斗多模終端將使大勢所趨。

核心原因是，多模系統(tǒng)兼容GPS和北斗的各自優(yōu)勢，用戶可用自由選擇、自由切換。同時(shí)GPS系統(tǒng)無法覆蓋國內(nèi)偏遠(yuǎn)地區(qū)，而多模導(dǎo)航應(yīng)用范圍更廣、系統(tǒng)精度更高。雖然北斗多模是大勢所趨，但由于目前北斗多模導(dǎo)航終端成本相對較高，大眾接受還有難度。大規(guī)模應(yīng)用取決于成本降低的速度。

為實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在民用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化，系統(tǒng)用戶終端關(guān)鍵元器件必須解決國產(chǎn)化問題。北斗系統(tǒng)用戶終端設(shè)備關(guān)鍵元器件研制要列入國家發(fā)展計(jì)劃，投入資金，組織有基礎(chǔ)的部門聯(lián)合攻關(guān)，以解決系統(tǒng)用戶機(jī)主要元器件依賴進(jìn)口、用戶設(shè)備價(jià)格居高不下的局面，使系統(tǒng)用戶機(jī)的關(guān)鍵元器件與北斗系統(tǒng)一樣擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。只有這樣，才能研制出性能好、價(jià)格廉的終端用戶機(jī)，也只有這樣才能使北斗系統(tǒng)在與國外衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用的競爭中取勝。

建立多手段服務(wù)機(jī)制

建立北斗導(dǎo)航信息通暢的服務(wù)渠道，按級別提高對應(yīng)的服務(wù)：

公共服務(wù)

建立北斗導(dǎo)航信息公共服務(wù)網(wǎng)站，提高GPS、GLONASS、GALILEO、北斗系統(tǒng)的衛(wèi)星預(yù)報(bào)星歷，預(yù)報(bào)鐘差、電離層模型、格網(wǎng)等導(dǎo)航信息，對用戶提供免費(fèi)查詢和下載服務(wù)。

授權(quán)服務(wù)

通過安全網(wǎng)站向授權(quán)用戶提高北斗監(jiān)測接收機(jī)原始測量信息、公共誤差修正參數(shù)、精密星歷、精密鐘差等信息，為長期用戶提供數(shù)據(jù)推送服務(wù)，制定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，提供云計(jì)算服務(wù)等。

廣域差分服務(wù)

提供廣域差分增強(qiáng)服務(wù)，為用戶提供精度在厘米級別的高精度定位服務(wù)。同時(shí)監(jiān)測各種誤差改正精度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)完好性監(jiān)測，提高預(yù)警能力。

信息擴(kuò)展服務(wù)

與中國移動、聯(lián)通、電信等通信公司合作，實(shí)現(xiàn)北斗RDSS短報(bào)文與手機(jī)短信、CDMA、Wi-Fi等通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，北斗RDSS通信鏈路將得到極大擴(kuò)展。

配置偽衛(wèi)星，提高定位精度、改善衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性和可用性。

4、立足長遠(yuǎn)，研究未來導(dǎo)航服務(wù)新方法

隨著北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和GALILEO系統(tǒng)的即將建成，可增強(qiáng)的系統(tǒng)由兩個(gè)擴(kuò)大到四個(gè)，有充分條件通過兼容增強(qiáng)形成GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）的能力。以后的GNSS將是四大系統(tǒng)兼容共用形成的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。

因此，未來導(dǎo)航服務(wù)能力的首要研究方向依然是如何兼容共用四大導(dǎo)航系統(tǒng)。

GNSS組合定位技術(shù)

與現(xiàn)有的兼容接收機(jī)工作原理不同，GNSS的兼容共用是一種全新的概念，可以稱為組合導(dǎo)航技術(shù)，通過分析CDOP值與衛(wèi)星數(shù)目的關(guān)系，確定選星數(shù)目以及設(shè)計(jì)星座選擇算法，并對各系統(tǒng)不同的導(dǎo)航電文進(jìn)行時(shí)空統(tǒng)一以及觀測向量的誤差修正，最后完成定位解算，組合導(dǎo)航技術(shù)擁有反應(yīng)時(shí)間短，定位精度高，可用性好等優(yōu)點(diǎn)，將成為GNSS必然的發(fā)展方向。

衛(wèi)星信號干擾監(jiān)測/定位技術(shù)

衛(wèi)星信號干擾是衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的心腹大患，為解決GNSS衛(wèi)星信號干擾問題，需要建立全國范圍的信號干擾監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測可能出現(xiàn)的干擾信號，對干擾源進(jìn)行定位，并及時(shí)上報(bào)處理，確保GNSS的正常使用。衛(wèi)星信號干擾監(jiān)測是確保GNSS連續(xù)可用的必需手段，是未來導(dǎo)航服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

室內(nèi)導(dǎo)航和室內(nèi)外導(dǎo)航的無縫融合技術(shù)

由于GNSS信號容易受到遮擋和多路徑等傳播因素的影響，因此在城市密集城區(qū)和室內(nèi)封閉空間無法保證可靠的定位精度和可用性。需要研究衛(wèi)星導(dǎo)航與無線/有線通信的融合、與自主導(dǎo)航系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外導(dǎo)航定位的無縫融合和平滑對接，實(shí)現(xiàn)真正意義上的泛在定位服務(wù)。

結(jié)束語

衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是國家信息基礎(chǔ)設(shè)施之一，是實(shí)現(xiàn)社會信息化的重要工具，也是國家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的建成并投入使用，打破了美國等發(fā)達(dá)國家壟斷衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的局面，提高了我國經(jīng)濟(jì)社會的信息化水平。北斗系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展涉及到國家各個(gè)領(lǐng)域。我們期望政府高度重視北斗系統(tǒng)的應(yīng)用和生存發(fā)展，采取有力措施推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用，社會各界攜起手來共同努力，建設(shè)具有中國特色的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，使北斗系統(tǒng)更好地為我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。