李克昭，韓夢(mèng)澤，孟福軍

（河南理工大學(xué) 測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454003）

1 引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)為北斗系統(tǒng)（BeiDou navigation satellite system，BDS）是我國(guó)正在實(shí)施的自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。按照 “先區(qū)域、后全球，先有源、后無(wú)源”的總體發(fā)展思路［1］，它的建設(shè)分為三步：第一步，在2000年初步建成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，形成區(qū)域有源服務(wù)能力；第二步，在2012年建成 “區(qū)域覆蓋的”北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，形成亞太地區(qū)的區(qū)域無(wú)源服務(wù)能力；第三步，在2020年左右，建成“全球覆蓋的”北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，形成全球無(wú)源服務(wù)能力。2000年10月和12月相繼成功發(fā)射了2顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星，并于2003年5月發(fā)射了第三顆北斗導(dǎo)航備份衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)順利完成，也意味著我國(guó)擁有了自主完善的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)［2］。2012－12－27北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件對(duì)外正式公布，BDS向亞太大部分地區(qū)正式提供連續(xù)無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)，標(biāo)志著B(niǎo)DS建設(shè)第二步計(jì)劃圓滿(mǎn)完成。

根據(jù)北斗系統(tǒng)的第三步建設(shè)計(jì)劃，當(dāng)空間星座達(dá)到全球覆蓋時(shí)，BDS可在全球范圍內(nèi)，向各類(lèi)用戶(hù)提供全天候、高精度、高可靠性的定位、導(dǎo)航和授時(shí)（positioning，navigation and timing，PNT）服務(wù)，并兼具短報(bào)文通信能力。BDS的PNT服務(wù)主要包括開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩類(lèi)。開(kāi)放服務(wù)是為全球用戶(hù)免費(fèi)提供開(kāi)放、穩(wěn)定、可靠的基本PNT服務(wù)，定位精度為10m，測(cè)速精度為0.2m/s，授時(shí)精度為20ns；授權(quán)服務(wù)是為全球用戶(hù)提供更高性能的PNT服務(wù)。在亞太地區(qū)，BDS還向用戶(hù)提供短報(bào)文通信和差分完好性服務(wù)。在未來(lái)不久，BDS將與美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星 系 統(tǒng) （global navigation satellite system，GLONASS）和歐洲的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo satellite navigation system，Galileo）并駕齊驅(qū)，共造 “百星璀璨”的衛(wèi)星導(dǎo)航盛世。

2 BDS系統(tǒng)組成與特色分析

2.1 BDS系統(tǒng)組成

類(lèi)似GPS系統(tǒng)，BDS也由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成。

“全球覆蓋的”BDS的空間段將由5顆地球靜止軌道（geostationary earth orbit，GEO）衛(wèi)星、27顆中圓軌道（medium earth orbit，MEO）衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道（inclined geosynchronous satellite orbit，IGSO）衛(wèi)星構(gòu)成。5顆GEO衛(wèi)星分別位于東經(jīng)58.75°、80°、110.5°、140°和160°赤道上空。27顆MEO衛(wèi)星均勻分布在3個(gè)軌道面上，軌道傾角55°，軌道高度21 500km。3顆IGSO衛(wèi)星分布在3個(gè)傾斜同步軌道面上，軌道傾角55°，軌道高度36 000km。

地面段包括主控站、監(jiān)測(cè)站、注入站等若干地面站。主控站收集各個(gè)監(jiān)測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成衛(wèi)星導(dǎo)航電文、廣域差分信息和完好性信息，完成任務(wù)規(guī)劃與調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行控制與管理等；注入站在主控站的統(tǒng)一調(diào)度下，完成衛(wèi)星導(dǎo)航電文、廣域差分信息和完好性信息注入以及有效載荷的控制管理；監(jiān)測(cè)站對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，接收導(dǎo)航信號(hào)，發(fā)送給主控站，為衛(wèi)星軌道確定和時(shí)間同步提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。

用戶(hù)段由各類(lèi)BDS用戶(hù)終端，以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。

2.2 BDS系統(tǒng)特色及其分析

2.2.1 獨(dú)特的混合星座

BDS采用GEO衛(wèi)星、IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星組成的空間混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有著本質(zhì)區(qū)別。GPS和GLONASS均采用20 000km左右的中圓軌道（MEO），這種軌道能以較少數(shù)量的衛(wèi)星構(gòu)成導(dǎo)航星座，實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш椒?wù)，但在少數(shù)區(qū)域，中圓軌道導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)量不足4顆的問(wèn)題，如 GPS在兩極地區(qū)會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題［3-4］。

我國(guó)的北斗系統(tǒng)借鑒了外國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)具體國(guó)情設(shè)計(jì)了適合自己的混合星座。高精度定軌需要衛(wèi)星全弧段的監(jiān)測(cè)，對(duì)于繞地球東西旋轉(zhuǎn)的MEO衛(wèi)星，監(jiān)測(cè)站要全球分布，這對(duì)我國(guó)有一定困難。我國(guó)迫切需要的是服務(wù)于本土及周邊的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，而MEO衛(wèi)星對(duì)我國(guó)只有不到40%的利用率［5］。為此，北斗系統(tǒng)創(chuàng)造性地采用了IGSO衛(wèi)星，它的軌道高度同GEO衛(wèi)星一樣，都是36 000km，但相對(duì)地球赤道面有55°的傾角。

IGSO衛(wèi)星是南北轉(zhuǎn)的，并且有一定的弧度范圍，它的星下點(diǎn)軌跡是一個(gè)跨越南北半球的上下大小相同的對(duì)稱(chēng)8字，交叉點(diǎn)在赤道。在國(guó)內(nèi)設(shè)站的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)IGSO衛(wèi)星的大部分弧度的監(jiān)測(cè)，對(duì)我國(guó)的利用率也高達(dá)80%［5］，能夠以較少的衛(wèi)星盡快達(dá)到區(qū)域覆蓋的目的，實(shí)現(xiàn)較好的階段性收益。IGSO衛(wèi)星在接近極區(qū)也有很好的覆蓋性，非常適合區(qū)域性導(dǎo)航系統(tǒng)。另外BDS星座還有相對(duì)地面不動(dòng)的GEO衛(wèi)星，可以滿(mǎn)足某一區(qū)域全天候覆蓋的要求。這3種軌道的衛(wèi)星構(gòu)成的空間混合星座，可以有效地改善亞太地區(qū)的星座布局。

截止到2012年底，已經(jīng)建成的 “區(qū)域覆蓋的”BDS在軌工作的衛(wèi)星有5顆GEO衛(wèi)星、5顆IGSO衛(wèi)星（2顆在軌備份）和4顆 MEO衛(wèi)星［2，6］。實(shí)際上，對(duì)目前的北斗區(qū)域系統(tǒng)，5顆GEO衛(wèi)星和5顆IGSO衛(wèi)星構(gòu)成的 “5＋5”星座就能滿(mǎn)足基本要求，4顆MEO衛(wèi)星則可以對(duì) “5＋5”星座起到周期性的改善作用，提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性。對(duì)于北斗全球系統(tǒng)，主要依賴(lài)MEO衛(wèi)星達(dá)到全球覆蓋。

2.2.2 導(dǎo)航定位與通信集成

與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，導(dǎo)航定位與通信的集成是BDS的獨(dú)特之處，它不僅可以告訴用戶(hù)所處的時(shí)間和地點(diǎn)，還可以將用戶(hù)的位置信息發(fā)送出去，具有每次傳送120個(gè)漢字的短報(bào)文通信能力。北斗系統(tǒng)的導(dǎo)航通信一體化，基于位置報(bào)告無(wú)需再建通信系統(tǒng)，基于衛(wèi)星覆蓋無(wú)需顧及通信盲區(qū)，在海洋漁業(yè)、應(yīng)急保障、指揮調(diào)度和目標(biāo)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域非常好用。北斗系統(tǒng)的這種特色服務(wù)與它采用的工作體制有關(guān)。

BDS采用衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電測(cè)定（radio determination satellite service，RDSS）與衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航（radio navigation satellite service，RNSS）集成體制，既能像GPS、GLONASS、Galileo系統(tǒng)一樣，為用戶(hù)提供連續(xù)無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，又具有亞太地區(qū)的有源導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信和位置報(bào)告功能。

在服務(wù)功能的配置上，組成BDS星座的3種軌道的衛(wèi)星是有區(qū)別的：GEO衛(wèi)星具備有源導(dǎo)航定位、無(wú)源導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信和位置報(bào)告功能，而MEO和IGSO衛(wèi)星只提供無(wú)源導(dǎo)航定位服務(wù)。星座中正是有了GEO衛(wèi)星，才保證了有源導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信和位置報(bào)告功能。由于GEO衛(wèi)星僅定點(diǎn)在亞太地區(qū)上空，所以有源導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信和位置報(bào)告服務(wù)只在亞太地區(qū)提供。

2.2.3 導(dǎo)航定位與廣域差分增強(qiáng)的融合

GPS等系統(tǒng)自身不具有廣域差分功能，需要通過(guò)另外的星基增強(qiáng)系統(tǒng)（satellite based augmentation system，SBAS）對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)廣域差分，提高定位精度。SBAS是利用GEO衛(wèi)星建立的地區(qū)性廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)，通過(guò)在GEO衛(wèi)星上加載L波段轉(zhuǎn)發(fā)器，實(shí)施導(dǎo)航重疊和廣域增強(qiáng)電文廣播，廣播似GPS信號(hào)，向用戶(hù)提供附加測(cè)距信息、廣域差分改正信息、改善航行安全的完好性信息，進(jìn)行廣泛區(qū)域的差分定位與導(dǎo)骯。

由于北斗系統(tǒng)空間星座中已有GEO衛(wèi)星，北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航與廣域差分增強(qiáng)的融合，在系統(tǒng)中融入了北斗區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)。北斗區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)由攜帶導(dǎo)航轉(zhuǎn)發(fā)器的GEO衛(wèi)星、若干地面參考站、主控站和注入站等組成。它具有三種功能，即GEO衛(wèi)星測(cè)距功能、完好性監(jiān)測(cè)功能和廣域差分功能。測(cè)距功能就是GEO衛(wèi)星發(fā)射BDS信號(hào)，把GEO衛(wèi)星作為附加的導(dǎo)航星，增強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航的可用性。完好性監(jiān)測(cè)功能可為用戶(hù)提供導(dǎo)航系統(tǒng)的可用性信息，當(dāng)系統(tǒng)不可用或?qū)Ш骄冉档蜁r(shí)，及時(shí)向用戶(hù)告警。廣域差分功能可為用戶(hù)提供廣域差分改正信息，提高導(dǎo)航定位精度。

此外，融合在BDS中的廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)還是一個(gè)兼容性極強(qiáng)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)，不僅能為北斗系統(tǒng)提供區(qū)域增強(qiáng)，還能為GPS和Galileo提供亞太地區(qū)的廣域差分和完好性信息服務(wù)，廣域差分服務(wù)精度為1m。

2.2.4 其他特點(diǎn)

在系統(tǒng)安全方面，北斗系統(tǒng)是我國(guó)獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，且具備一定的保密、抗干擾和抗摧毀能力，安全可靠，適合金融、交通、電力、通信、國(guó)防安全等關(guān)鍵部門(mén)應(yīng)用。

在系統(tǒng)服務(wù)方面，北斗系統(tǒng)是第一個(gè)具備三頻導(dǎo)航信息服務(wù)能力的系統(tǒng)，系統(tǒng)在B1、B2和B3三個(gè)頻點(diǎn)上發(fā)射開(kāi)放和授權(quán)服務(wù)信號(hào)，有利于電離層延遲的雙頻改正。

在系統(tǒng)兼容方面，北斗系統(tǒng)將致力于實(shí)現(xiàn)與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容與互操作，促進(jìn)各系統(tǒng)的融合共用，使用戶(hù)利用互操作信號(hào)獲得更好的服務(wù)［7］。

此外，北斗（全球）系統(tǒng)還將采用衛(wèi)星自主導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航電文的在軌自主更新，可有效減少對(duì)地面站的依賴(lài)，增強(qiáng)系統(tǒng)的生存能力［8］。

3 BDS面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

自向亞太地區(qū)正式提供區(qū)域服務(wù)以來(lái)，北斗系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，定位精度優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，社會(huì)認(rèn)知度和影響力大大增加。隨著市場(chǎng)實(shí)用化步伐進(jìn)一步加快，中美、中俄、中歐等雙邊合作關(guān)系不斷深化，北斗系統(tǒng)的發(fā)展面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。北斗系統(tǒng)發(fā)展的機(jī)遇主要有以下幾方面：

1）我國(guó)的國(guó)家安全和發(fā)展需求迫切

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重大的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，一個(gè)自主可控的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)我國(guó)的國(guó)家安全至關(guān)重要。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用基本被國(guó)外技術(shù)壟斷，交通運(yùn)輸、電力調(diào)度、通信網(wǎng)絡(luò)、金融系統(tǒng)等重要基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)分依賴(lài)GPS，風(fēng)險(xiǎn)巨大，后果嚴(yán)重。一旦國(guó)際關(guān)系生變或發(fā)生戰(zhàn)事殃及中美關(guān)系，美國(guó)關(guān)閉或干擾覆蓋中國(guó)區(qū)域的GPS信號(hào)，我國(guó)眾多依賴(lài)GPS的系統(tǒng)將面臨崩潰，造成的混亂和損失將難以估量。我國(guó)的國(guó)家安全迫切需要擁有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，我國(guó)建設(shè)北斗系統(tǒng)就是為了解決國(guó)防安全和重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用的安全問(wèn)題。

另外，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，具有廣泛的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性，與通信和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)又具有良好的互補(bǔ)性和融合性，能有效滲透到經(jīng)濟(jì)社會(huì)諸多領(lǐng)域和人們的日常生活中，是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、引領(lǐng)信息產(chǎn)業(yè)的利器。北斗系統(tǒng)為我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了核心動(dòng)力，對(duì)促進(jìn)國(guó)家信息化建設(shè)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有不可替代的作用。

2）國(guó)家實(shí)施導(dǎo)航重大專(zhuān)項(xiàng)

國(guó)家已批準(zhǔn)實(shí)施BDS重大科技專(zhuān)項(xiàng)，在政策扶持、資金投入、組織管理等方面予以有力支撐。在國(guó)家的重視和保障下，北斗系統(tǒng)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，北斗區(qū)域系統(tǒng)已經(jīng)建成，建設(shè)北斗（全球）系統(tǒng)所需要的核心技術(shù)已經(jīng)全部突破，BDS地基增強(qiáng)網(wǎng)也在加緊建設(shè)。同時(shí)我國(guó)政府大力支持BDS產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從2008年開(kāi)始進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局，持續(xù)開(kāi)展行業(yè)與區(qū)域應(yīng)用示范，以行業(yè)示范帶動(dòng)行業(yè)應(yīng)用，以區(qū)域示范帶動(dòng)區(qū)域應(yīng)用，并積極推動(dòng)BDS進(jìn)入國(guó)際民航組織、國(guó)際海事組織和移動(dòng)通信組織。在政府的大力推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈正在快速形成，相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系也在完善，衛(wèi)星導(dǎo)航在各行業(yè)的應(yīng)用日益深化。

3）國(guó)內(nèi)民用市場(chǎng)無(wú)比廣大

我國(guó)擁有衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)全球最大的應(yīng)用與服務(wù)市場(chǎng)，這是推廣BDS應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化的一大優(yōu)勢(shì)。這一龐大市場(chǎng)的基礎(chǔ)是我國(guó)13億的人口，形成了世界上最大的移動(dòng)通信市場(chǎng)、世界上發(fā)展最快的互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)群體和汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)市場(chǎng)。這3個(gè)市場(chǎng)都與衛(wèi)星導(dǎo)航大眾市場(chǎng)密切相關(guān)，主要依托兩大產(chǎn)業(yè)：一是汽車(chē)制造業(yè)，車(chē)輛導(dǎo)航應(yīng)用及其服務(wù)；二是移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)，手機(jī)導(dǎo)航定位及相關(guān)服務(wù)。未來(lái)BDS導(dǎo)航功能有望成為所有機(jī)動(dòng)車(chē)輛和移動(dòng)通信終端的標(biāo)準(zhǔn)配置，迎來(lái)移動(dòng)位置服務(wù)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的爆發(fā)性增長(zhǎng)，形成數(shù)千億元產(chǎn)值的大產(chǎn)業(yè)。

4）衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛

衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)是繼互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信之后發(fā)展最快的新興信息產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)持續(xù)保持50%以上的年增長(zhǎng)勢(shì)頭，具有十分巨大的市場(chǎng)潛力［9］。衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)正從經(jīng)銷(xiāo)應(yīng)用產(chǎn)品為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)營(yíng)服務(wù)為主［10］。我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航將與汽車(chē)電子、移動(dòng)互聯(lián)、地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，形成綜合信息服務(wù)大產(chǎn)業(yè)。目前我國(guó)正在以BDS、BDS地基增強(qiáng)網(wǎng)和新一代互聯(lián)網(wǎng)為支撐，積極開(kāi)展中國(guó)位置網(wǎng)的總體建設(shè)和示范應(yīng)用，為用戶(hù)提供高精度、安全、可信、高效的導(dǎo)航位置信息服務(wù)，促進(jìn)基于位置網(wǎng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，打造基于BDS的位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

同時(shí)，北斗系統(tǒng)也面臨著諸多挑戰(zhàn)，主要有：

1）系統(tǒng)建設(shè)的挑戰(zhàn)

系統(tǒng)建設(shè)的挑戰(zhàn)主要有保證北斗（區(qū)域）系統(tǒng)向北斗（全球）系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡、與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在性能和部署進(jìn)度上的比拼等。

我國(guó)基于自身技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，探索了漸進(jìn)發(fā)展的北斗系統(tǒng)建設(shè)道路。目前北斗（區(qū)域）系統(tǒng)已經(jīng)建成，正向北斗（全球）系統(tǒng)穩(wěn)步漸進(jìn)。由于我國(guó)導(dǎo)航衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命是8年，確保在2020年完成全球組網(wǎng)，就是為了確保與區(qū)域系統(tǒng)無(wú)縫銜接，如果銜接不好，對(duì)用戶(hù)來(lái)講是不負(fù)責(zé)任的，這是北斗系統(tǒng)建設(shè)的一大挑戰(zhàn)。

此外，當(dāng)前國(guó)際衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)激烈，除四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)外，日本和印度也在積極發(fā)展自己的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)［11-12］。在這場(chǎng)系統(tǒng)性能和部署進(jìn)展的比拼中，美國(guó)GPS遙遙領(lǐng)先；歐洲的Galileo計(jì)劃雖然歷經(jīng)波折，但仍有望憑借先進(jìn)的技術(shù)在2020年前完成全球組網(wǎng)；俄羅斯GLONASS系統(tǒng)正在加速現(xiàn)代化，力求在系統(tǒng)性能上追趕美國(guó)。北斗系統(tǒng)進(jìn)駐全球市場(chǎng)，在系統(tǒng)性能和部署上面臨著全面挑戰(zhàn)。

2）系統(tǒng)應(yīng)用的挑戰(zhàn)

北斗系統(tǒng)應(yīng)用的挑戰(zhàn)主要有核心芯片的自主可控和應(yīng)用推廣的模式創(chuàng)新。

BDS芯片作為北斗系統(tǒng)終端的核心，對(duì)整個(gè)BDS產(chǎn)業(yè)乃至信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。我國(guó)BDS核心芯片的研發(fā)雖然起步較晚，但在政府的高度重視下，也取得了重大突破。目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)BDS芯片在性能上已接近國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，但在小型化和低功耗方面還有待進(jìn)一步提高，并且價(jià)格普遍偏高。國(guó)外BDS芯片憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)、成本優(yōu)勢(shì)和客戶(hù)優(yōu)勢(shì)，很容易在BDS民用市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟。國(guó)產(chǎn)BDS芯片如何有效應(yīng)對(duì)國(guó)外優(yōu)勢(shì)芯片的沖擊，是BDS應(yīng)用必須要面對(duì)的一個(gè)挑戰(zhàn)。

另外，在GPS已深入人心的背景下，如何分析與把握市場(chǎng)需求，充分發(fā)揮BDS服務(wù)特色，創(chuàng)造性地提出有競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用解決方案和規(guī)模推廣策略，也是一個(gè)挑戰(zhàn)。想要BDS與GPS競(jìng)爭(zhēng)，并快速搶占市場(chǎng)份額，我國(guó)BDS企業(yè)就必須要在除國(guó)防和重點(diǎn)政策行業(yè)應(yīng)用以外的大眾應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嵤┎町惢瘧?zhàn)略，創(chuàng)新出更多的BDS商業(yè)應(yīng)用模式，從系統(tǒng)應(yīng)用的層面帶動(dòng)整個(gè)BDS產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3）系統(tǒng)兼容的挑戰(zhàn)

當(dāng)前，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容與互操作已成為大勢(shì)所趨、各國(guó)共識(shí)，我國(guó)也以此為核心，與相關(guān)國(guó)家進(jìn)行了廣泛的交流與合作，但至今尚未簽署任何實(shí)質(zhì)性協(xié)議，而美歐、美俄之間均已達(dá)成正式協(xié)議。如果我國(guó)北斗系統(tǒng)被排除在與其他系統(tǒng)兼容互操作之外，那么我國(guó)將可能由此錯(cuò)失分享全球乃至本國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)的大好機(jī)會(huì)。因此，抓住當(dāng)前時(shí)機(jī)，加快與國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容與互操作是當(dāng)務(wù)之急，也是北斗系統(tǒng)面臨的一大挑戰(zhàn)。

4 總結(jié)

BDS作為重大的空間基礎(chǔ)設(shè)施，能夠提供全天候的精準(zhǔn)時(shí)空信息服務(wù)，已經(jīng)初步應(yīng)用于交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測(cè)、氣象測(cè)報(bào)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)、社會(huì)管理和國(guó)家安全等多個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

目前，GPS占據(jù)了我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用市場(chǎng)90%以上的份額，BDS取代GPS的代價(jià)和難度很大，北斗系統(tǒng)進(jìn)入民用市場(chǎng)的最佳發(fā)展路徑是走與GPS等兼容的道路，這是北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用大眾化、服務(wù)產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)全球化目標(biāo)的必由之路。由于衛(wèi)星導(dǎo)航具有產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)，BDS應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化必將有力助推我國(guó)智能經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和民眾生活質(zhì)量等方面的改變都將發(fā)揮重要作用。

北斗系統(tǒng)將RNSS、廣域差分和短報(bào)文通信服務(wù)統(tǒng)一設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，優(yōu)化了系統(tǒng)體制、節(jié)省了系統(tǒng)設(shè)計(jì)資源。憑借獨(dú)立兼容的體制、獨(dú)特的短報(bào)文和區(qū)域增強(qiáng)服務(wù)以及巨大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，北斗系統(tǒng)必將在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域占據(jù)重要地位。隨著俄羅斯GLONASS現(xiàn)代化和歐洲Galileo建設(shè)的推進(jìn)，衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)⒊尸F(xiàn)四強(qiáng)并存、多系統(tǒng)兼容的格局。

［1］冉承其.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用——第三屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)主題報(bào)告［J］.衛(wèi)星應(yīng)用，2012（3）：4－7.

［2］中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室.“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展報(bào)告［J］.國(guó)際太空，2012（4）：6－11.

［3］譚述森.衛(wèi)星導(dǎo)航的地位與作用［J］.中國(guó)航天，2008（2）：17－18.

［4］紀(jì)婉玉.“北斗”產(chǎn)業(yè)發(fā)展淺析［J］.國(guó)際太空，2012（4）：19－21.

［5］許其鳳.區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星星座［J］.測(cè)繪工程，2001，10（1）：1－5.

［6］李鶴峰，黨亞民，秘金鐘，等.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展、優(yōu)勢(shì)及建議［J］.導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2013，1（2）：49－54.

［7］楊元喜.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的進(jìn)展、貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)［J］.測(cè)繪學(xué)報(bào)，2010，39（1）：1－6.

［8］劉基余.關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的幾點(diǎn)建議［J］.導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2013，1（1）：101－107.

［9］中華人民共和國(guó)科技部.導(dǎo)航與位置服務(wù)科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃［R］.衛(wèi)星應(yīng)用，2012（5）：71－73.

［10］曹沖.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)體系化發(fā)展趨勢(shì)探討［J］.導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2013，1（1）：72－77.

［11］寧津生，姚宜斌，張小紅.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展綜述［J］.導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2013，1（1）：3－8.

［12］寧津生，王正濤.測(cè)繪學(xué)科發(fā)展研究綜合報(bào)告（上）［J］.測(cè)繪科學(xué)，2012，37（3）：5－10.