● 文|北京空間科技信息研究所 李立 郭晉媛 陳誠

一、引言

國家空間基礎設施是“一帶一路”實現(xiàn)設施聯(lián)通的重要手段，通過空間基礎設施提供的空間信息應用服務是與沿線國家“政策溝通、貿易暢通、民心相通”[1]的紐帶。標準作為世界通用語言，在推動“一帶一路”建設中，是擴大產能合作、促進基礎設施互聯(lián)互通和增進經(jīng)貿往來的技術基礎和技術規(guī)則，是為沿線國家提供空間信息應用服務的重要載體。本文通過對空間信息應用中衛(wèi)星系統(tǒng)接入、運行以及數(shù)據(jù)共享與服務等主要環(huán)節(jié)的標準進行全面梳理和國內外對照研究，規(guī)劃并設計了空間信息應用標準框架，提出了下一步完善標準建設發(fā)展的模式。

二、空間信息應用標準的需求

空間基礎設施為“一帶一路”沿線國家提供通暢便利的信息應用與服務首先要解決空間基礎設施的系統(tǒng)接入問題，也就是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面系統(tǒng)的信息傳輸與接口規(guī)范化問題，因此需要衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準來確立統(tǒng)一的星地數(shù)據(jù)傳輸接口和協(xié)議；其次，需要通過衛(wèi)星運行管理標準提取對衛(wèi)星平臺長期在軌監(jiān)視和控制的共性要求，規(guī)定衛(wèi)星測控、運行控制要求，實現(xiàn)地面系統(tǒng)對有效載荷的有效操作；最后，面向“一帶一路”國家的不同服務領域，需要衛(wèi)星遙感、導航、通信領域的數(shù)據(jù)共享與服務標準，來規(guī)范數(shù)據(jù)的處理過程，實現(xiàn)提供的數(shù)據(jù)產品格式統(tǒng)一化。

根據(jù)航天能力的強弱，可以將“一帶一路”沿線國家分為引領者、競爭者、跟隨者、第四梯隊等主要的幾類[2]。而我國空間基礎設施目前服務的主要對象是其中的跟隨者，即具備一定航天應用基礎能力的國家和（或）希望提升航天研發(fā)能力的國家，如巴基斯坦、泰國等。這些國家在航天方面大多采用國際標準和國外先進標準（如美國和歐洲一些先進組織的標準），隨著我國航天國際合作項目的增多，對中國標準的認可度也在逐步提升。

三、空間信息應用國內外標準研究

從整體來看，國際國外空間信息應用標準建設開展地較系統(tǒng)、全面，國內空間信息應用標準建設盡管起步較晚，但是隨著對標準建設重要性的認識逐漸加深，在國家層面也逐步啟動了多個系列標準的研究與編制。下面就衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準、衛(wèi)星運行管理標準、數(shù)據(jù)共享標準的國內外情況分別進行闡述。

1.衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準

衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準主要涉及星地接口、星地信息傳輸?shù)确矫?。在國際上，較為通用的衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準主要是空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會（CCSDS）標準。CCSDS標準主要涉及6個專業(yè)技術領域（見圖1），衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準主要集中在其中的空間鏈路業(yè)務領域，主要是參照開放式系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型，通過20多項標準重點對遙測遙控鏈路的協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層、編碼與同步協(xié)議、包協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路安全協(xié)議等進行了統(tǒng)一規(guī)定。國內衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準集中在國家軍用標準中，主要是基于脈沖編碼調制（PCM）體制和分包遙測遙控體制對衛(wèi)星測控鏈路和數(shù)據(jù)傳輸鏈路中用到的相關協(xié)議進行了規(guī)定，部分衛(wèi)星在實際研制過程中也對CCSDS標準進行了應用。

圖1 CCSDS專業(yè)技術領域分布示意圖

2.衛(wèi)星運行管理標準

在國際上較為通用的是CCSDS和歐洲空間標準化合作組織（ECSS）標準，在CCSDS任務操作和信息管理業(yè)務領域中，包含了20多項航天器監(jiān)測與控制、任務規(guī)劃與調度、數(shù)據(jù)存檔與錄入等方面的標準，主要規(guī)定了航天器策略消息、跟蹤數(shù)據(jù)消息、姿態(tài)數(shù)據(jù)消息的標準格式，以及任務操作消息格式、XML遙測遙控信息交換（XTCE）格式等要求。在ECSS工程系列標準中，對地面系統(tǒng)操作及遙測遙控數(shù)據(jù)包進行了規(guī)定。

國內衛(wèi)星運行管理標準主要集中在軍用標準和航天行業(yè)標準中，對不同類型衛(wèi)星的平臺和載荷在軌測試方法、對衛(wèi)星進行飛行結果評定的規(guī)定。

3.數(shù)據(jù)共享與服務標準

數(shù)據(jù)共享與服務標準是空間信息在“一帶一路”國家落地后有效應用的基礎。

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)共享與服務標準主要是對衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)產品分級分類、數(shù)據(jù)產品質量等進行統(tǒng)一規(guī)定。目前國際國外大多數(shù)遙感數(shù)據(jù)服務的標準均由相關應用行業(yè)或技術委員會制定。國際標準化組織/地理信息標準化技術委員會（ISO/TC211）、開放地理空間信息聯(lián)盟（OGC）、美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC）[3]等組織在遙感數(shù)據(jù)產品要求、數(shù)據(jù)質量要求、數(shù)據(jù)格式、元數(shù)據(jù)等方面制定了近20項標準，但直接面向空間遙感數(shù)據(jù)的標準很少。數(shù)字地球等知名遙感數(shù)據(jù)服務商均有內部文件規(guī)范遙感數(shù)據(jù)產品相關要求。國內遙感數(shù)據(jù)共享與服務標準主要分布在國家標準、國家軍用標準和航天、測繪、林業(yè)、地質等行業(yè)標準中，對數(shù)據(jù)處理要求、主要設備的性能要求、數(shù)據(jù)產品的格式、分級分類規(guī)則和質量要求等方面進行了規(guī)定。

衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)共享與服務標準主要是面向時空基準服務需求，對衛(wèi)星導航信號接口、導航接收設備數(shù)據(jù)格式、差分信號格式等方面進行規(guī)定的標準。目前國外衛(wèi)星導航應用領域中GPS、Galileo、GLONASS應用最廣泛，也相應制定了自己的衛(wèi)星導航信號接口標準；接收設備的數(shù)據(jù)格式由美國國家海洋電子協(xié)會（NMEA）、國際大地測量協(xié)會（IAG）等各應用協(xié)會自行制定，ISO等組織標準對差分技術進行了相應規(guī)定。我國的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)共享與服務標準建設正在加快腳步，目前在系統(tǒng)接口標準、船舶、車輛等行業(yè)應用以及導航增強信息互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)确矫娉上盗芯幹茋覙藴实陌l(fā)展趨勢較為明顯。

衛(wèi)星通信服務的標準主要作用是規(guī)范衛(wèi)星通信服務協(xié)議。目前國際上通用的衛(wèi)星廣播通信協(xié)議標準、衛(wèi)星寬帶通信協(xié)議標準、衛(wèi)星移動通信協(xié)議標準大多由歐洲電信標準化組織 （ETSI）制定。國內衛(wèi)星通信與傳輸協(xié)議相關的標準主要是針對衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)和數(shù)字衛(wèi)星新聞采集系統(tǒng)的調制方式、信道編碼等內容進行規(guī)定的國標和行業(yè)標準，此外還在國際電信聯(lián)盟（ITU）標準的基礎上結合我國的國情對頻率的規(guī)劃和共用、星地傳輸鏈路中大氣損耗和降雨衰減的計算方法等內容制定了相關標準。

四、空間信息應用標準框架研究

在對國內外標準進行系統(tǒng)調研與研究的基礎上，遵循“服務應用、整體規(guī)劃，聚焦關鍵、問題導向”的設計思路，研究建立了多國、多源衛(wèi)星系統(tǒng)的接入、運行管理以及數(shù)據(jù)共享等需要遵循的空間信息應用標準框架（見圖2）。該框架的設計在與國際接軌的同時，充分繼承了我國各級標準建設的成果，面向衛(wèi)星系統(tǒng)接入、衛(wèi)星運行管理和衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享與服務的具體需求，開展了詳細設計。

衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準框架參考了CCSDS的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層（含數(shù)據(jù)鏈路子層、同步與信道編碼子層）、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層等五層協(xié)議框架，按照信息傳輸?shù)姆謱訁f(xié)議體系進行劃分，對每一層采用的協(xié)議進行規(guī)定，包括射頻與調制、同步與信道編碼、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、網(wǎng)絡層協(xié)議、傳輸層協(xié)議、應用層協(xié)議幾個部分。

衛(wèi)星運行管理標準框架按照運行管理工作任務和功能進行劃分，分為衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測、衛(wèi)星運行控制、空間信息安全防護等三個部分。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享與服務標準框架包含遙感數(shù)據(jù)共享與服務標準、導航數(shù)據(jù)共享與服務標準和通信數(shù)據(jù)服務標準等三大部分。其中衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)共享與服務標準框架按照衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產品研制和應用流程進行設計，包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收后的產品定制、分發(fā)服務、產品管理、專業(yè)應用等關鍵環(huán)節(jié)標準。衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)共享與服務標準框架劃分為導航衛(wèi)星接口規(guī)范、導航衛(wèi)星性能規(guī)范、導航終端數(shù)據(jù)格式與接口協(xié)議三個部分。衛(wèi)星通信服務標準框架覆蓋衛(wèi)星通信廣播服務、移動通信服務等各個領域，按照業(yè)務領域分為衛(wèi)星廣播通信協(xié)議、衛(wèi)星移動通信協(xié)議、衛(wèi)星寬帶通信協(xié)議、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡接口幾個部分。

圖2 空間信息應用標準框架

五、空間信息應用標準建設模式

現(xiàn)有空間信息應用標準基本覆蓋了衛(wèi)星系統(tǒng)接入、運行管理和數(shù)據(jù)共享服務全過程，但在提升國際話語權方面還有持續(xù)優(yōu)化的空間。因此，在對國家《標準聯(lián)通“一帶一路”行動計劃》（2015—2017）[4]進行解讀的基礎上，結合標準框架的規(guī)劃設計和國內外標準的調研成果，提出了與國家戰(zhàn)略接軌的后續(xù)空間信息應用標準建設模式。

1.在衛(wèi)星系統(tǒng)接入、衛(wèi)星通信服務方面積極采用國際標準

CCSDS、ETSI等組織制定的衛(wèi)星系統(tǒng)接入標準、衛(wèi)星通信服務標準在國際上通用程度較高，空間基礎設施在為“一帶一路”國家提供服務時可在這兩方面廣泛采用國際標準，與國際通用規(guī)則保持統(tǒng)一，提高產品與服務的認可度。

2.在遙感和導航數(shù)據(jù)共享與服務方面成系列制定國家標準

針對部分領域遙感數(shù)據(jù)產品要求、短報文服務要求等衛(wèi)星遙感和導航數(shù)據(jù)共享與服務方面的缺項標準，應成系列規(guī)劃后開展國家標準的制定。在符合質量要求的前提下，可申請快速編制程序，以便盡早發(fā)布實施。通過實施國家標準，在國內對技術指標進行廣泛驗證，為數(shù)據(jù)產品推廣至其他國家奠定基礎。

3.研究國內空間信息應用標準上升為國際標準的重點方向

目前國內空間信息應用標準在“一帶一路”國際合作項目中存在的主要問題是國際認可度不夠，因此需要加大力度在遙感數(shù)據(jù)共享與服務等領域探索發(fā)展標準國際化戰(zhàn)略的可能性，細分發(fā)展方向，爭取轉化一批國家標準為國際標準，提升數(shù)據(jù)共享服務的“軟實力”。

4.研究并建立標準互認機制

為了促進空間基礎設施為“一帶一路”國家服務，支撐互聯(lián)互通建設，需要與一些國家和組織開展雙邊標準互認工作。目前，中國已經(jīng)與蒙古、新加坡、俄羅斯、柬埔寨、土耳其等21個“一帶一路”沿線國家簽署了標準化合作協(xié)議，將在雙方共同關注的領域，相互采用對方標準，共同推動產品標準的協(xié)調一致，減少和消除貿易壁壘。在空間信息應用領域，可與整星出口、運營服務及應用系統(tǒng)出口等相關工作緊密結合，建立與多國的標準互評價機制，既可通過外方的評價來檢驗我們標準的合理性與準確性，又可提升我國標準和數(shù)據(jù)產品的認可度。

5.研究標準與政策、知識產權相融合的發(fā)展機制

在“一帶一路”發(fā)展政策項研究過程中，將標準建設作為其中的組成部分。同時在項目建設與履約過程中，探索航天國際合作項目的標準與知識產權緊密結合機制，確保在實現(xiàn)產品出口順利履約的同時保護核心技術的知識產權。

[1]國家發(fā)改委.推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動，2015年3月.

[2]王莉.“一帶一路”航天能力簡析[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡，2016(1)：26-32.

[3]夏亞茜，方一帆，李立.國外衛(wèi)星遙感應用標準情況綜述[J].衛(wèi)星應用，2014(7):34-38.

[4]國家發(fā)改委.標準聯(lián)通“一帶一路”行動計劃（2015-2017），2015年10月.