● 文 |航天恒星科技有限公司 何大海 侯倩

一、引言

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施，美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo與中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)被聯(lián)合國確認(rèn)為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)前，GPS正在開展現(xiàn)代化建設(shè)，俄羅斯開展GLONASS重建計劃，歐洲Galileo系統(tǒng)于2016年12月15日開始初始運(yùn)行，印度的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（IRNSS）已完成七星組網(wǎng)，日本2015年明確了準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（QZSS）的計劃，提出實現(xiàn)持續(xù)導(dǎo)航能力。作為一種戰(zhàn)略性資源，發(fā)展GNSS系統(tǒng)已成為各國的共識。

GNSS系統(tǒng)因軍需而生，應(yīng)民用發(fā)展?；谛l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被公認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)、移動通信之后的第三大信息產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國際上八大無線產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)管理局（GSA）2017年發(fā)布的最新《全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）市場報告》的數(shù)據(jù)顯示，全球GNSS設(shè)備市場預(yù)計將從2017年的58億臺設(shè)備增長到2020年的80億臺，而由此帶來的增值服務(wù)市場規(guī)模將在2015-2020年間以20%的年增長率擴(kuò)大，在2025年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1950億歐元，5G、自動駕駛、智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將促進(jìn)GNSS增值產(chǎn)業(yè)的快速增長并促進(jìn)這些增值服務(wù)的多樣化。

隨著我國自主建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)試運(yùn)行，我國北斗產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。在當(dāng)前北斗全球組網(wǎng)在即、應(yīng)用推廣取得初步成效之時，結(jié)合當(dāng)前建設(shè)和應(yīng)用現(xiàn)狀，借鑒別國GNSS發(fā)展經(jīng)驗，對于推進(jìn)北斗從行業(yè)應(yīng)用向大眾發(fā)展，從國內(nèi)走向國際發(fā)展有重要參考意義。

二、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用現(xiàn)狀

1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速推進(jìn)

截至2018年5月，北斗二號系統(tǒng)建成并投入運(yùn)行已5年半，系統(tǒng)總體運(yùn)行穩(wěn)定可靠，服務(wù)性能滿足承諾指標(biāo)要求，從未發(fā)生服務(wù)中斷，定位精度由10m提升至6m。為保證北斗二號系統(tǒng)持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，未來兩年內(nèi)還將再發(fā)射2顆北斗二號備份衛(wèi)星，確保服務(wù)性能穩(wěn)中有升。2017年11月，2018年1月、2月、3月，半年內(nèi)成功發(fā)射四組八顆北斗三號衛(wèi)星，北斗全球系統(tǒng)組網(wǎng)建設(shè)進(jìn)入快車道。目前正在進(jìn)行組網(wǎng)衛(wèi)星的在軌測試、系統(tǒng)集成與性能評估，初步結(jié)果表明衛(wèi)星在軌狀態(tài)良好，性能滿足指標(biāo)要求。北斗三號增加了星間鏈路、全球搜索救援等新功能，播發(fā)更優(yōu)的導(dǎo)航信號，采用了新一代銣原子鐘和被動型氫原子鐘結(jié)合的方式，天穩(wěn)定度達(dá)到E-15量級，整體性能大幅提升。

在加快星座組網(wǎng)的同時，北斗增強(qiáng)系統(tǒng)規(guī)劃和建設(shè)也在同期進(jìn)行。當(dāng)前我國已完成北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)一期建設(shè)，建成由150個框架網(wǎng)基準(zhǔn)站、1200個加強(qiáng)密度網(wǎng)基準(zhǔn)站、國家綜合數(shù)據(jù)處理中心、6個行業(yè)數(shù)據(jù)處理中心構(gòu)成的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)，具備基本服務(wù)能力。同時正在按照ICAO國際民航標(biāo)準(zhǔn)，開展北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)（BDSBAS）設(shè)計、試驗與建設(shè)，預(yù)計2020年提供星基增強(qiáng)服務(wù)。

2.政策推進(jìn)下，北斗產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖偬嵘?/h3>

國家對衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)高度重視，發(fā)布多項政策引導(dǎo)、推動北斗的快速發(fā)展。在《國家衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》《國家測繪地理信息局關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)推廣應(yīng)用的若干意見》等政策的推動下，北斗產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，產(chǎn)業(yè)集中度不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，衛(wèi)星導(dǎo)航市場規(guī)模呈現(xiàn)出幾何級數(shù)增長態(tài)勢。

根據(jù)《2018中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù)，2017年我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值已突破2550億元，較2016年增長20.4%。其中，包括與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)直接相關(guān)的芯片、器件、算法、軟件、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、終端設(shè)備等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值占比為35.4%，達(dá)到902億元，北斗對產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值的貢獻(xiàn)率已達(dá)到80%。

國家政策和區(qū)域政府開展的示范項目是北斗產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的重要推動力。行業(yè)和區(qū)域均在開展北斗示范應(yīng)用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于交通、海事、電力、民政、氣象、漁業(yè)、測繪、礦產(chǎn)、公安、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土、水利、金融、市政管網(wǎng)等十幾個行業(yè)領(lǐng)域，各類國產(chǎn)北斗終端產(chǎn)品推廣應(yīng)用已累計超過4000萬臺/套，包括智能手機(jī)在內(nèi)的采用北斗兼容芯片的終端產(chǎn)品社會用戶總保有量接近5億臺/套。

3.北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨的瓶頸

（1）導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)能力仍需加強(qiáng)

北斗的產(chǎn)業(yè)化和國際化發(fā)展與導(dǎo)航系統(tǒng)性能密不可分。GPS的現(xiàn)代化自1999年開始一直在穩(wěn)步推進(jìn)，包括：增加GPS兩個新的民用頻率，提高GPS衛(wèi)星集成度，增強(qiáng)GPS無線電信號強(qiáng)度，改進(jìn)導(dǎo)航電文，改善導(dǎo)航、定位精度，提高可靠性和強(qiáng)化GPS抗干擾能力。值得一提的是，具有互操作性能力GNSS系統(tǒng)通過提高衛(wèi)星信號可用性，最終可以消除高動態(tài)運(yùn)動平臺下的多路徑效應(yīng)、拓寬接收信號的功率變化范圍，大大提升導(dǎo)航性能。因此，提升北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)能力，加快北斗與其他系統(tǒng)兼容互操作進(jìn)程，將極大提高北斗國際話語權(quán)。

（2）高精度應(yīng)用處于發(fā)展初期，無法滿足戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的迫切需求

據(jù)預(yù)計，2010-2020年全球衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用市場規(guī)模年均復(fù)合增長率超過10%，2020年將達(dá)到2200億美元，其中，高精度應(yīng)用可以達(dá)到整體市場的1/4。在美國和歐洲，衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)已促使衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用從傳統(tǒng)的地面導(dǎo)航深入到各行各業(yè)，催生航空、航海、鐵路、集裝箱精確定位、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、車道收費(fèi)、直升機(jī)120服務(wù)等行業(yè)的高精度應(yīng)用和新興服務(wù)模式。

從高精度應(yīng)用需求上看，在航空、鐵路、海運(yùn)、地礦勘探、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等行業(yè)，需要達(dá)到實時分米級、厘米級的衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度，在航空、鐵路等與人生命相關(guān)的應(yīng)用更是需要高的信號完好性，電力系統(tǒng)則需要高精度授時功能。這些都是關(guān)系到國家戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)安全的領(lǐng)域，必須依托北斗開展高精度應(yīng)用。

（3）北斗運(yùn)營市場呈現(xiàn)規(guī)模小、范圍窄的特點

在全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)中，運(yùn)營服務(wù)占比最大，而且是增長最快的部分，平均能達(dá)到60%左右。在成熟國家，運(yùn)營服務(wù)能占到其導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的70%以上，而在北斗產(chǎn)業(yè)中運(yùn)營服務(wù)占比僅為17%，遠(yuǎn)達(dá)不到平均水平。雖然北斗應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，然而受制于系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行時間相對GPS滯后、終端芯片產(chǎn)品與GPS相比存在的小型化、低成本、低功耗等性能差距，北斗運(yùn)營市場份額規(guī)模偏小，尤其在大眾消費(fèi)領(lǐng)域，還未真正拓展。

三、美/歐大國軍民融合發(fā)展GNSS產(chǎn)業(yè)的啟示

1.美國發(fā)展GPS的軍民融合策略分析

美國GPS政策發(fā)展經(jīng)過了起始、發(fā)展、成熟三個階段。1978-1996年建立以軍為主GPS政策。1993年11月30日，美國《限制采購未裝備有GPS的系統(tǒng)》法案出臺，該法案明確指出，國防部不得采購任何沒有配備GPS接收器的飛機(jī)、船舶、裝甲車輛、間接火力武器。1996年9月16日里根總統(tǒng)發(fā)布總統(tǒng)令承諾GPS民用。[1]1997年國會通過GPS免收直接用戶費(fèi)用的政策，2000年總統(tǒng)宣布GPS可用性選擇置零。2004年美國宣布天基TNT政策，與Galileo達(dá)成雙邊協(xié)議，標(biāo)志著GPS政策達(dá)到成熟階段。2010年，奧巴馬新空間政策強(qiáng)調(diào)，美國必須在GNSS服務(wù)、提供和應(yīng)用上保持其領(lǐng)導(dǎo)位置。

這些政策不僅大力提升了系統(tǒng)性能，推動了GPS系統(tǒng)的開放服務(wù)，同時針對其應(yīng)用推廣給出了強(qiáng)力措施。1993年11月30日，美國《限制采購未裝備有GPS的系統(tǒng)》法案出臺，該法案明確指出，國防部不得采購任何沒有配備GPS接收器的飛機(jī)、船舶、裝甲車輛、間接火力武器。在2006年，該法案被修訂，規(guī)定對未加裝GPS接收器的國防部飛機(jī)、艦船、裝甲車輛、間接火力武器等，不再給予升級、維護(hù)資金。2007年修訂了E911行政性命令，規(guī)定所有在美國銷售的手機(jī)都必須具備定位功能。2008年美國運(yùn)輸部發(fā)布政策，推動國家差分GPS（NDGPS）在多式聯(lián)運(yùn)、橋梁狀況監(jiān)測、危險材料跟蹤和事件響應(yīng)、自適應(yīng)交通信號控制和鐵路、摩托車和行人安全研究等應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)。美國法典提出醫(yī)療救治中的“個人應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)”、海岸警衛(wèi)隊的直升機(jī)救援計劃中，利用GPS提供患者或海上受困人員的位置信息；對性犯罪者和高危人群利用GPS進(jìn)行定位追蹤；進(jìn)行少量氣體探測和研究的公司必須具備部署調(diào)配GPS的能力；利用GPS進(jìn)行森林資源調(diào)查與分析；油氣管道電話報警系統(tǒng)中利用GPS對地下管道定位與標(biāo)記。

隨著政策的調(diào)整，GPS主管實體從早期的美國國防部到1996年轉(zhuǎn)變?yōu)椴侩H協(xié)調(diào)執(zhí)行委員會，到2004年，GPS部際協(xié)調(diào)執(zhí)行委員會被提升為常設(shè)的國家天基定位、導(dǎo)航與授時執(zhí)行委員會，負(fù)責(zé)天基定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的管理。委員會由國防部和交通部的副部長擔(dān)任聯(lián)合主任，其中還包括國務(wù)院、商業(yè)部、國土安全部、參謀長聯(lián)席會議和國家宇航局等相關(guān)成員，負(fù)責(zé)各部門溝通協(xié)調(diào)。[2]GPS組織管理機(jī)構(gòu)如圖1所示。

2.俄羅斯發(fā)展GLONASS的軍民融合策略分析

20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)與美國同時期開展了GLONASS的建設(shè)研究工作。GLONASS系統(tǒng)的發(fā)展、運(yùn)行與管理完全由俄羅斯軍方控制。然而受蘇聯(lián)解體等國防經(jīng)費(fèi)受限等原因，GLONASS一度無法補(bǔ)網(wǎng)發(fā)射，無法維持星座正常服務(wù)。在此期間，GPS采用軍民融合發(fā)展策略，在民用領(lǐng)域取得了巨大成就，在全球GNSS產(chǎn)業(yè)中處壟斷地位。[3]

1999年葉利欽政府發(fā)布總統(tǒng)令，再次重申把GLONASS歸屬于軍民兩用的空間設(shè)施，同時為了確?？偨y(tǒng)令的實施，借鑒美國GPS的管理體制，成立由航天局、國防部、工業(yè)與能源部和運(yùn)輸部等多個管理部門共同構(gòu)成的GLONASS項目部際協(xié)調(diào)委員會。[3]GLONASS組織管理機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖1 GPS組織管理機(jī)構(gòu)

圖2 GLONASS組織管理機(jī)構(gòu)

其中俄羅斯航天局負(fù)責(zé)協(xié)助GLONASS系統(tǒng)開發(fā)，負(fù)責(zé)GLONASS民用用戶業(yè)務(wù)的應(yīng)用與開發(fā)、GLONASS增強(qiáng)系統(tǒng)開發(fā)及GLONASS系統(tǒng)性能檢測與控制。同時負(fù)責(zé)導(dǎo)航定位領(lǐng)域的國際合作。工業(yè)與能源部和運(yùn)輸部主要負(fù)責(zé)GLONASS民用部分的管理，參與GLONASS系統(tǒng)政策的制定及GLONASS部分用戶設(shè)備的開發(fā)。其中，在GLONASS項目部際協(xié)調(diào)委員會中，聯(lián)邦航天局和國防部既是召集單位，又是GLONASS系統(tǒng)最重要的用戶。[3]

圖3 伽利略組織管理機(jī)構(gòu)圖

在組織機(jī)制之外，俄羅斯持續(xù)發(fā)布政策，從星座系統(tǒng)性能、應(yīng)用推廣、金融資助、國際化等多個角度推動GLONASS的復(fù)興。2005年7月發(fā)布的《2006～2015年航天發(fā)展規(guī)劃》明確指出加強(qiáng)GLONASS系統(tǒng)建設(shè)，加快其現(xiàn)代化是該計劃的重點之一[3]。2010年俄羅斯政府令決定從2011年1月1日起，未安裝GLONASS或GLONASS/GPS 的公交車輛和專用危險品火車車輛禁止上路運(yùn)營。2013年1月，《俄羅斯2013至2020空間活動》明確至2020年還將建造并發(fā)射13顆GLONASS-M衛(wèi)星以及22顆GLONASS-K衛(wèi)星，計劃使GLONASS的定位精度在2015年達(dá)到1.4m，在2020年達(dá)到0.6 m。2014年，俄羅斯國家開發(fā)銀行為內(nèi)資企業(yè)在俄羅斯及待批準(zhǔn)的國外區(qū)域建設(shè)采用GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)的項目提供了金融支持50億盧布，項目涉及導(dǎo)航產(chǎn)品的各個方面包括硬件、軟件、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及制圖軟件、車載咨詢和調(diào)度系統(tǒng)。

3.歐洲發(fā)展Galileo的軍民融合策略分析

2009年GSA職責(zé)由伽利略計劃執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闅W委會下屬輔助機(jī)構(gòu)，任務(wù)為開展伽利略市場研究并進(jìn)行安全審查；改變投資模式，由歐盟公共資金支持伽利略系統(tǒng)。伽利略組織管理機(jī)構(gòu)如圖3所示。

在政策上，《歐盟運(yùn)行條約》強(qiáng)調(diào)民用資本使用，推動市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展是政策重點，強(qiáng)調(diào)從民用出發(fā)；2011年，歐洲發(fā)布《獨(dú)立、富有競爭力，提高公民生活質(zhì)量》航天新政，推進(jìn)星座計劃、實時全球環(huán)境和安全監(jiān)測系統(tǒng)計劃；2011年，歐洲議會批準(zhǔn)了歐盟伽利略系統(tǒng)將兼顧國防與民用目的，在為民用車輛與船舶提供衛(wèi)星導(dǎo)航信號的同時，也將為歐盟國家的警察與軍隊提供衛(wèi)星導(dǎo)航信號，并為重點基礎(chǔ)設(shè)施、鐵路等交通系統(tǒng)、緊急搜救等提供服務(wù)。

2016年12月15日，歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通初始服務(wù)。

四、發(fā)展北斗產(chǎn)業(yè)的相關(guān)建議

1.創(chuàng)新體制機(jī)制，加快軍地資源要素融合

當(dāng)前主管機(jī)關(guān)和政府相關(guān)職能部門對北斗導(dǎo)航的發(fā)展都很重視。但是，仍然存在“鐵路警察各管一段”、項目交叉重復(fù)、行業(yè)壁壘依然難以逾越、區(qū)域產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)同質(zhì)化傾向等問題。[4]在國家構(gòu)建定位、導(dǎo)航、授時（PNT）體系的大背景下，發(fā)展北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，必須從體制機(jī)制層面加強(qiáng)頂層規(guī)劃和宏觀統(tǒng)籌管理。構(gòu)建軍民科研機(jī)構(gòu)、軍民企業(yè)間的溝通機(jī)制和交流平臺整合，推進(jìn)軍地兩大體系內(nèi)資金、技術(shù)等資源要素融合；在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、區(qū)域聯(lián)盟各自建立的基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)合，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研資源整合優(yōu)化；以軍隊、軍工企業(yè)改革為契機(jī)，推進(jìn)人才要素融合；建立軍民兩用高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，推動北斗軍民兩用產(chǎn)品、系統(tǒng)建設(shè)開發(fā)。

2.加快北斗產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)3S技術(shù)向物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展

從產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成來看，北斗產(chǎn)業(yè)正處于從產(chǎn)品制造為主逐步向系統(tǒng)集成、基于位置的運(yùn)營服務(wù)發(fā)展。衛(wèi)星導(dǎo)航與遙感汽車電子、移動互聯(lián)、地理信息、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，形成綜合信息服務(wù)大產(chǎn)業(yè)。統(tǒng)一軍地資源，推進(jìn)星地基增強(qiáng)系統(tǒng)、北斗運(yùn)營平臺、高分?jǐn)?shù)據(jù)中心三大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)GNSS與遙感、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)融合，發(fā)展面向航空、交通、公路收費(fèi)等多種內(nèi)容服務(wù)、通信服務(wù)，提升增值服務(wù)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模中的占比，使GNSS真正成為位置感知的傳感器，衍生大數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.結(jié)合“一帶一路”倡議實施推進(jìn)，通過系統(tǒng)推進(jìn)、政策引導(dǎo)、法規(guī)護(hù)航，推動北斗國際化發(fā)展

隨著“一帶一路”倡議的深入推進(jìn)，以及衛(wèi)星、高鐵等空間及地面基礎(chǔ)設(shè)施的出口，東南亞等地區(qū)對衛(wèi)星導(dǎo)航、遙感、測繪以及智慧城市建設(shè)的需求趨于多樣化。從全球范圍看，在GPS基本壟斷市場，GLONASS奮起直追、市場占有率迅速提升，Galileo提供初始化運(yùn)行并加快星座布網(wǎng)的競爭環(huán)境下，北斗國際化首先要快速完善系統(tǒng)構(gòu)建，結(jié)合北斗三號計劃，建設(shè)全球監(jiān)測站網(wǎng)，加快星地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)，確保北斗系統(tǒng)性能；結(jié)合相關(guān)政策進(jìn)行引導(dǎo)，從市場、法律、金融等角度對企業(yè)進(jìn)行扶持，鼓勵企業(yè)結(jié)合沿線國家衛(wèi)星導(dǎo)航、遙感、測繪以及智慧城市建設(shè)的需求，多層次參與“一帶一路”建設(shè)；借鑒美俄，從國家立法層面推動北斗在國內(nèi)外的應(yīng)用，促進(jìn)國外企業(yè)參與北斗推廣應(yīng)用；推動北斗融入國際航空、海事、電信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，護(hù)航北斗國際化。