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《中國北斗衛星導航系統》白皮書

2016.07.15 , 瀏覽次數: 7838

前言

北斗衛星導航系統(以下簡稱北斗系統)是中國著眼于國家安全和經濟社會發展需要,自主建設、獨立運行的衛星導航系統,是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。

20世紀后期,中國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路,逐步形成了三步走發展戰略:2000年年底,建成北斗一號系統,向中國提供服務;2012年年底,建成北斗二號系統,向亞太地區提供服務;計劃在2020年前后,建成北斗全球系統,向全球提供服務。

隨著北斗系統建設和服務能力的發展,相關產品已廣泛應用于交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信時統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域,逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面,為全球經濟和社會發展注入新的活力。

衛星導航系統是全球性公共資源,多系統兼容與互操作已成為發展趨勢。中國始終秉持和踐行“中國的北斗,世界的北斗”的發展理念,服務“一帶一路”建設發展,積極推進北斗系統國際合作。與其他衛星導航系統攜手,與各個國家、地區和國際組織一起,共同推動全球衛星導航事業發展,讓北斗系統更好地服務全球、造福人類。

一、發展目標與原則

中國高度重視北斗系統建設,將北斗系統列為國家科技重大專項,支撐國家創新發展戰略。

(一)發展目標

建設世界一流的衛星導航系統,滿足國家安全與經濟社會發展需求,為全球用戶提供連續、穩定、可靠的服務;發展北斗產業,服務經濟社會發展和民生改善;深化國際合作,共享衛星導航發展成果,提高全球衛星導航系統的綜合應用效益。

(二)發展原則

中國堅持“自主、開放、兼容、漸進”的原則建設和發展北斗系統。

——自主。堅持自主建設、發展和運行北斗系統,具備向全球用戶獨立提供衛星導航服務的能力。

——開放。免費提供公開的衛星導航服務,鼓勵開展全方位、多層次、高水平的國際合作與交流。

——兼容。提倡與其他衛星導航系統開展兼容與互操作,鼓勵國際合作與交流,致力于為用戶提供更好的服務。

——漸進。分步驟推進北斗系統建設發展,持續提升北斗系統服務性能,不斷推動衛星導航產業全面、協調和可持續發展。

二、持續建設和發展北斗系統

中國始終立足于國情國力,堅持自主創新、分步建設、不斷完善北斗系統。

(一)實施“三步走”發展戰略

——第一步,建設北斗一號系統(也稱北斗衛星導航試驗系統)。1994年,啟動北斗一號系統工程建設;2000年,發射2顆地球靜止軌道衛星,建成系統并投入使用,采用有源定位體制,為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務;2003年,發射第三顆地球靜止軌道衛星,進一步增強系統性能。

——第二步,建設北斗二號系統。2004年,啟動北斗二號系統工程建設;2012年年底,完成14顆衛星(5顆地球靜止軌道衛星、5顆傾斜地球同步軌道衛星和4顆中圓地球軌道衛星)發射組網。北斗二號系統在兼容北斗一號技術體制基礎上,增加無源定位體制,為亞太地區用戶提供定位、測速、授時、廣域差分和短報文通信服務。

——第三步,建設北斗全球系統。2009年,啟動北斗全球系統建設,繼承北斗有源服務和無源服務兩種技術體制;計劃2018年,面向“一帶一路”沿線及周邊國家提供基本服務;2020年前后,完成35顆衛星發射組網,為全球用戶提供服務。

(二)北斗系統的基本組成

北斗系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成。

——空間段。北斗系統空間段由若干地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星三種軌道衛星組成混合導航星座。

——地面段。北斗系統地面段包括主控站、時間同步/ 注入站和監測站等若干地面站。

——用戶段。北斗系統用戶段包括北斗兼容其他衛星導航系統的芯片、模塊、天線等基礎產品,以及終端產品、應用系統與應用服務等。

(三)北斗系統的發展特色

北斗系統的建設實踐,實現了在區域快速形成服務能力、逐步擴展為全球服務的發展路徑,豐富了世界衛星導航事業的發展模式。

北斗系統具有以下特點:一是北斗系統空間段采用三種軌道衛星組成的混合星座,與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多,抗遮擋能力強,尤其低緯度地區性能特點更為明顯。二是北斗系統提供多個頻點的導航信號,能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。三是北斗系統創新融合了導航與通信能力,具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務五大功能。

(四)持續提升北斗系統性能

為滿足日益增長的用戶需求,北斗系統將加強衛星、原子鐘、信號體制等方面的技術研發,探索發展新一代導航定位授時技術,持續提升服務性能。

——提供全球服務。發射新一代導航衛星,研制更高性能的星載原子鐘,進一步提高衛星性能與壽命,構建穩定可靠的星間鏈路;增發更多的導航信號,加強與其他衛星導航系統的兼容與互操作,為全球用戶提供更好的服務。

——增強服務能力。大力建設地面試驗驗證系統,實現星地設備全覆蓋測試驗證;持續建設完善星基和地基增強系統,大幅提高系統服務精度和可靠性;優化位置報告及短報文通信技術體制,擴大用戶容量,拓展服務區域。

——保持時空基準。北斗系統時間基準(北斗時),溯源于協調世界時,時差信息在導航電文中發播;推動與其他衛星導航系統開展時差監測,提高兼容與互操作。發展基于北斗系統的全球位置標識體系,推動北斗系統坐標框架與其他衛星導航系統的互操作,并不斷精化參考框架。

三、提供可靠安全的衛星導航服務

中國承諾采取多項措施保障系統安全穩定運行,為用戶免費提供連續、穩定、可靠的公開服務。

(一)保障北斗系統安全穩定運行

——完善運行管理機制。完善北斗系統空間段、地面段、用戶段的多方聯動的常態化機制,不斷提高大型星座系統的運行管理保障能力。

——建立監測評估網絡。建設全球連續監測評估系統,積極開展國際合作,廣泛利用國際資源,對北斗系統星座狀態、信號精度、信號質量和系統服務性能等進行全方位的監測和評估,為用戶應用提供參考。

——采取冗余備份手段。采用衛星在軌、地面備份策略,避免和降低衛星突發在軌故障對系統服務性能的影響;采用地面設施的冗余備份設計,著力消除薄弱環節,增強系統可靠性。

(二)提供免費的公開服務

目前,正在運行的北斗二號系統發播B1I和B2I公開服務信號,免費向亞太地區提供公開服務。服務區為南北緯55度、東經55度到180度區域,定位精度優于10米,測速精度優于0.2米/ 秒,授時精度優于50納秒。

(三)及時發布系統信息

——發布北斗系統公開服務信號文件,為全球研發北斗應用產品提供輸入。目前,已發布B1I、B2I信號接口控制文件,定義了北斗二號系統衛星與用戶終端之間的接口關系,規范了信號結構、基本特性、測距碼、導航電文等內容;已發布公開服務性能規范,定義了北斗二號系統服務覆蓋范圍、精度、連續性、可用性等性能指標。后續,將結合北斗系統建設發展持續更新和發布。

——建立多渠道信息發布機制。適時召開新聞發布會,權威發布北斗系統發展重要信息;通過北斗官方網站,及時更新系統建設、運行、應用、國際合作等方面最新動態;在采取可能影響用戶服務的計劃之前,向國際社會提前發布通告。

(四)保護衛星導航頻譜使用

——依法保護衛星導航頻譜。根據國家無線電頻譜保護法律法規,保護北斗系統頻譜使用,保障北斗系統運行和用戶使用安全。

——堅決抵制有害干擾。嚴禁生產、銷售或使用衛星導航非法干擾設備,依法查處任何影響系統運行和服務的惡意干擾行為。

四、推動北斗系統應用與產業化發展

中國積極培育北斗系統的應用開發,打造由基礎產品、應用終端、應用系統和運營服務構成的北斗產業鏈,持續加強北斗產業保障、推進和創新體系,不斷改善產業環境,擴大應用規模,實現融合發展,提升衛星導航產業的經濟和社會效益。

(一)構建產業保障體系

——出臺有關產業政策。中國已制定了衛星導航產業發展規劃,對衛星導航產業中長期發展進行了總體部署,鼓勵國家部門與地方政府出臺支持北斗應用與產業化發展的有關政策。

——營造公平的市場環境。努力建立競爭有序的導航產業發展環境,提高資源配置效益和效率;鼓勵并支持國內外科研機構、企業、高等院校和社會團體等組織,積極開展北斗應用開發,充分釋放市場活力。

——加強標準化建設。2014年,成立了全國北斗衛星導航標準化技術委員會,建立并完善北斗衛星導航標準體系,推動標準驗證與實施,著力推進基礎、共性、急需標準的制(修)訂,全面提升衛星導航標準化發展的整體質量效益。

——構建產品質量體系。著力建立健全衛星導航產品質量保障公共服務平臺,積極推進涉及安全領域的北斗基礎產品及重點領域應用產品的第三方質量檢測、定型及認證,規范衛星導航應用服務和運營,培育北斗品牌。逐步建立衛星導航產品檢測和認證機構,強化產品采信力度,促進北斗導航產品核心競爭力的全面提升,推動北斗導航應用與國際接軌。

——建設位置數據綜合服務體系。基于北斗增強系統,鼓勵采取商業模式,形成門類齊全、互聯互通的位置服務基礎平臺,為地區、行業和大眾共享應用提供支撐服務。

(二)構建產業應用推進體系

——推行國家關鍵領域應用。在涉及國家安全和國民經濟發展的關鍵領域,著力推進北斗系統及兼容其他衛星導航系統的技術與產品的應用,為國民經濟穩定安全運行提供重要保障。

——推進行業/區域應用。推動衛星導航與國民經濟各行業的深度融合,開展北斗行業示范,形成行業綜合應用解決方案,促進交通運輸、國土資源、防災減災、農林水利、測繪勘探、應急救援等行業轉型升級。鼓勵結合“京津冀協同發展”“長江經濟帶”以及智慧城市發展等國家區域發展戰略需求,開展北斗區域示范,推進北斗系統市場化、規模化應用,促進北斗產業和區域經濟社會發展。

——引導大眾應用。面向智能手機、車載終端、穿戴式設備等大眾市場,實現北斗產品小型化、低功耗、高集成,重點推動北斗兼容其他衛星導航系統的定位功能成為車載導航、智能導航的標準配置,促進在社會服務、旅游出行、弱勢群體關愛、智慧城市等方面的多元化應用。

(三)構建產業創新體系

——加強基礎產品研發。突破核心關鍵技術,開發北斗兼容其他衛星導航系統的芯片、模塊、天線等基礎產品,培育自主的北斗產業鏈。

——鼓勵創新體系建設。鼓勵支持衛星導航應用技術重點實驗室、工程(技術)研究中心、企業技術中心等創新載體的建設和發展,加強工程實驗平臺和成果轉化平臺能力建設,扶持企業發展,加大知識產權保護力度,形成以企業為主體、產學研用相結合的技術創新體系。

——促進產業融合發展。鼓勵北斗與互聯網+、大數據、云計算等融合發展,支持衛星導航與移動通信、無線局域網、偽衛星、超寬帶、自組織網絡等信號的融合定位及創新應用,推進衛星導航與物聯網、地理信息、衛星遙感/通信、移動互聯網等新興產業融合發展,推動大眾創業、萬眾創新,大力提升產業創新能力。

五、積極促進國際合作與交流

中國將持續推動北斗系統國際化發展,積極務實開展國際合作與交流,服務“一帶一路”建設,促進全球衛星導航事業發展,讓北斗系統更好地服務全球、造福人類。

(一)加強與其他衛星導航系統的兼容共用

積極推動北斗系統與其他衛星導航系統在系統建設、應用等各領域開展全方位合作與交流,加強兼容與互操作,實現資源共享、優勢互補、技術進步,共同提高衛星導航系統服務水平,為用戶提供更加優質多樣、安全可靠的服務。

(二)按照國際規則合法使用頻率軌位資源

頻率軌位資源是有限的、寶貴的自然資源,是衛星導航系統發展的重要基礎。中國按照國際電信聯盟規則,通過友好協商開展北斗系統頻率軌位協調,積極參與國際電信聯盟規則的研究制定及有關活動,并與有關國家合作拓展衛星導航頻率資源。2000年以來,先后與20余個國家、地區和國際組織,300余個衛星網絡進行了有效協調。

(三)持續推動北斗系統進入國際標準

進入國際標準是北斗系統融入國際體系的重要標志。中國高度重視并持續推動北斗系統進入國際標準化組織、行業和專業應用等國際組織。目前,積極推動北斗系統進入國際民用航空組織、國際海事組織、移動通信國際標準組織等,并鼓勵企業、科研院所和高校參與衛星導航終端和應用標準的制定。2014年11月,北斗系統獲得國際海事組織認可。

(四)積極參與國際衛星導航領域多邊事務

北斗系統作為全球衛星導航系統核心系統之一,中國積極參與衛星導航國際事務,參加聯合國全球衛星導航系統國際委員會(ICG)以及有關國際組織活動,促進學術交流與合作,貢獻北斗力量,推動衛星導航應用。中國高度重視并積極參加聯合國工作,2012年成功主辦ICG 第七屆大會,發起國際監測與評估、應用演示與用戶體驗活動等倡議,促成各衛星導航系統聯合發布服務世界的共同宣言;每年舉辦中國衛星導航學術年會,為世界衛星導航技術與應用發展發揮積極作用。

(五)大力推動衛星導航國際化應用

——加強宣傳普及。持續開展“北斗行”系列宣傳推廣活動,推動建立北斗中心,讓用戶更好地了解北斗、感知北斗,已與多個國家合作建立北斗中心。成立北斗國際交流培訓中心,搭建衛星導航教育培訓演示平臺,持續開展學歷教育、暑期學校、短期培訓班和研討會等國際教育培訓活動。

——推動實施國際化工程。鼓勵開展國際衛星導航應用的政策、市場、法律、金融等領域的研究和咨詢服務,提升國際化綜合服務能力。服務“一帶一路”建設,與全球有意愿的國家一起,共同建設衛星導航增強系統,提供高精度衛星導航、定位、授時服務,提升北斗系統海外服務性能,促進導航技術的國際化應用。通過構建高精度衛星導航、定位、授時服務運營服務平臺,開展交通運輸、大眾旅游、海上應用、減災救災、精密農業等領域應用示范,帶動大規模應用推廣。

結束語

衛星導航系統是人類發展的共同財富,是提供全天候精確時空信息的空間基礎設施,推動了知識技術密集、成長潛力大、綜合效益好的新興產業集群發展,成為國家安全和經濟社會發展的重要支撐,日益改變著人類生產生活方式。

中國將堅定不移地實施北斗系統建設,不斷提升系統性能,履行服務承諾。堅持開放合作,加強推廣普及,著力促進衛星導航在全球的廣泛應用,讓衛星導航更好地惠及民生福祉、服務人類發展進步。

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