中国卫星导航产业面临的机遇和挑战

摘 要：本文系统的介绍我国卫星导航系统的应用，并详细分析了我国北斗导航卫星的优势和劣势，并对我国北斗卫星导航系统的发展进行了分析。最终提出笔者的展望。

关键词：卫星导航系统；北斗卫星

中图分类号：V249.32

北斗卫星导航系统是我国自行研制的具有全球卫星定位与通信管理的一种系统，它是继美国全球定位系统和俄罗斯GLONASS之后的第三套全球卫星导航系统。主要是通过卫星进行用户的定位、导航、授时等服务功能，其定位的精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

随着北斗卫星的成功发射，我国已经可以实现对于中国版图的完整卫星定位，可以在全天候、全天时的条件下实现卫星导航信息，这为我国的卫星导航系统的进一步开发提供了良好的基础，并标志着我国已经建立起完善的第一代卫星导航定位系统，对于国民经济建设和国防建设将会有进一步的推动作用。也为我国实现卫星定位大国创立了良好的基础。

1 我国北斗卫星导航系统应用需求

卫星导航系统的发展市场从国际上看是非常巨大的，据数据显示，全球GPS导航系统的使用用户已经到达了4千万，相关产品和服务已经达到100亿美元以上。而且随着卫星导航系统的不断升级，其发展市场还在不断的增大。

我国的北斗卫星导航系统市场虽然刚刚开始建立，但是根据现有的资料可以得出，在2013年我国将会全面和东盟各国合作建立起完善的北斗系统地面战网，根据中国卫星导航定位协会最新预测数据，到2015年，我国卫星导航与位置服务产业产值将超过2250亿元，至2020年则将超过4000亿元。

我国的卫星导航应用领域非常广阔，不断应用于传统的测绘行业和军工应用行业，而且在民间领域卫星导航也在不断的增大，其中车载的应用比例发展最为迅猛。据有关部门预测，未来几年内每年将有10万辆以上的汽车装备卫星导航系统，每年的相关产值将增长7-10亿元。

2 我国北斗卫星导航系统的机遇

2.1 实现北斗卫星导航系统的全球化是中国的战略选择。卫星导航系统的全球化不仅仅是保障普通用户的导航、定位功能，其从根本意义上而言，更多的是为了实现中国国土安全和经济安全的关键发展设施。国家的国防安全是保障国家的实现统一、繁荣、安定的重要内容，而当前世界形势中，各国的研究开发者都对飞船导航、导弹、卫星、航天飞机等都情有独钟，而这些都需要进行卫星导航和定位，因此积极开发卫星导航，抑制我国过分依赖于别国的导航定位系统有着重要的意义。

2.2 发展全球构架下的区域系统仍是北斗的重点建设目标。（1）全球构架下的中国区域系统应以CAT-1为目标。全球系统星座为5GEO卫星+30NGEO卫星，这是发展中国卫星导航的最大需求和可行性估计的基由于满足上述要求，每一进近用户必须接收两路平行信息的完好性广播，完好性信息最好由GEO卫星来完成，且用户观测仰角应大于25°。为了满足中国及周边区域覆盖，至少要有4GEO卫星，考虑到轨道机动对星座可用度影响，5GEO卫星是可能选择。5GEO+（24～30）MEO卫星可作为不同阶段的星座选择目标，因为中国还有巨大的铁路运输用户。为了分清上下行用户行进方向，也许在某些地区的定位精度比CAT-1要求更高。从国土资源调查满足无基站1.0米实时精度要求出发，也需要与CAT-1相同的服务能力。优良的区域定位精度不但造福于中国用户，也将为亚洲人民带来福音。（2）与国际兼容是保证我国无线导航系统的必然。中国的无线电导航系统刚刚开始，并没有形成强有力的市场竞争，而且也没有能够像GPS那样形成相关支持的产业，从根本上分析我们可以看出，这是由于2世纪60年代美国开始的GPS导航卫星系统已经对各种商业用户形成了独立的产业支持，并且由于GPS兼容性强，既能与美国军方有协调的基础，又能与中国互惠互利。因此在整个无线电导航领域的战略选择上，千万不能忽略GALILEO的兼容作用。中国北斗的频率选择即使不能与GPS重合，也只有较少的频率间隔，譬如B1 频率1561.098MHz与1575.42MHz就可以工作在同一射频模块内，与GALILEO和GPS有较强的兼容性。中国除北斗以外的其它无线电系统倡议方案均不具备如此良好的兼容性，难以获得长期而稳定的用户，也难以成为北斗的补充。以北斗全球系统构架下的区域系统可同时兼容GPS、GALI2L O和GLON SS，可以获得国内外稳定用户，具有持续发展活力。如果在B频点增加BO调制的生命安全服务，北斗将更有吸引力。

2.3 北斗卫星导航系统推动导航制作工业的发展。北斗卫星导航和GPS卫星导航系统是存在着差别和相同支持，但如果开发出兼容北斗和GPS卫星导航系统的兼容机，就可以合并两者的差异，实现效率化的产品功能，进而实现制造业的发展壮大。其主要的特性有如下几点：（1）卫星导航系统都采用相同并且重合的频率进行开发。这是为了避免各个频率段不同导致接收的信号，且实现了信号的统一。因此制造商可以采用相同的天线和功放就能实现信号的接收和合并。（2）卫星导航系统采用传输和测距的信号都属于伪码。使用伪码的好处是增加编码的扩充性，降低单个硬件的支持度，因此，设计出兼容性强的基带处理芯片就能够实现信号跟踪、测距。（3）卫星导航系统采用的原理和方法是一致的。虽然各个卫星导航系统存在着各不相同，但是卫星导航的原理和测距、定位方法是一致的，这能够保证整个算法的基础在稍微改动下就可以实现兼容导航。

3 我国北斗卫星导航系统的缺陷

3.1 我国北斗卫星导航系统的发展不足。由于我国长时间内都没有自己的卫星导航系统，因此不得不租用美国的GPS导航，而低廉的GPS产品对于我国卫星导航市场有着巨大的冲击效应。虽然我国已经开发出具有自己知识产权的北斗卫星导航系统，但是显而易见，我国的北斗卫星由于发展时间短暂，而且使用成果尚未明确，大量的企业和相关产业对此都处于观望态度。

甚至于由于我国长期处于GPS设备的使用当中，GPS设备是无法识别我国的北斗卫星导航系统，如果将这些设备全部更换成北斗卫星导航系统，将会需要花费大量的时间和金钱，因此企业的管理者从经济的角度上，在当前还是会以GPS为主要的发展研究核心。

3.2 国内市场需求量需要培养。我国的北斗卫星导航系统的研发成功，即代表着我国各个主要行业将会成为该导航系统的最大用户，中国的航空用户、航海用户、铁路运输、公路交通、物流管理、通信定时等行业的发展，将会出台各种政策和规定来鼓励和发展导航系统的应用。但是我们应当看到在这表面繁华的背后，从深层次分析，我们可以得出虽然北斗用户的芯片化、国产化已经取得了成绩，但是北斗用户的培养和应用服务获得国民经济的认可和发展还需要一段漫长的路要走。相关的支持产业也需要国有大型企业的推动和政策鼓励。

3.3 国际市场依然处于薄弱位置。我国的北斗卫星导航系统要进入国际市场依然动力不足，虽然我国的北斗导航系统对于导航的精度和速度都较美国的GPS快，但是我们应当看到，GPS导航系统已经在国际中形成了一整套完整的产业链，而且在产业链当中对于外来产品的壁垒也已经建立完毕，我国要真正进入国家导航卫星市场，不但要善于打开市场而且需要培养大量了解导航卫星、发展导航卫星的人员，只有这样才能够从导航卫星的发展本质上，推动整个产业链的建立和发展。

4 结论

中国的北斗卫星导航系统是建立在自立自主开发的基础之上的。但是由于我国的导航卫星相关产业由于一直以来受到美国的GPS影响，不少产业相关联的导航系统为GPS卫星导航系统，北斗导航系统的不少关键元器件严重依赖进口、用户设备的价格居高不下，因此我国应当积极发展相关产业，通过自主创新的方式，真正拥有更多具有自主知识产权的设备，这样才能够真正研制出更多性能更好、价格低廉的终端设备，也只有这样才能使北斗系统在与国外卫星导航定位系统应用的竞争中取胜。

参考文献：

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作者简介：张雷（1977.7-），男，河北武强人，工程师，硕士研究生；苏冉冉（1980.5-），女，河北石家庄人，工程师，硕士研究生。

作者单位：北京卫星导航中心，北京 100094