推进军民融合 加快北斗产业发展

● 文 |航天恒星科技有限公司 何大海 侯倩

一、引言

全球导航卫星系统（GNSS）是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施，美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo与中国的北斗卫星导航系统被联合国确认为全球四大卫星导航系统。当前，GPS正在开展现代化建设，俄罗斯开展GLONASS重建计划，欧洲Galileo系统于2016年12月15日开始初始运行，印度的区域卫星导航系统（IRNSS）已完成七星组网，日本2015年明确了准天顶卫星系统（QZSS）的计划，提出实现持续导航能力。作为一种战略性资源，发展GNSS系统已成为各国的共识。

GNSS系统因军需而生，应民用发展。基于卫星导航系统的应用产业已经被公认为是继互联网、移动通信之后的第三大信息产业，导航产业已经成为国际上八大无线产业之一。根据欧洲全球导航卫星系统管理局（GSA）2017年发布的最新《全球导航卫星系统（GNSS）市场报告》的数据显示，全球GNSS设备市场预计将从2017年的58亿台设备增长到2020年的80亿台，而由此带来的增值服务市场规模将在2015-2020年间以20%的年增长率扩大，在2025年产业规模达到1950亿欧元，5G、自动驾驶、智慧城市和物联网的发展将促进GNSS增值产业的快速增长并促进这些增值服务的多样化。

随着我国自主建设的北斗卫星导航系统组网试运行，我国北斗产业飞速发展。在当前北斗全球组网在即、应用推广取得初步成效之时，结合当前建设和应用现状，借鉴别国GNSS发展经验，对于推进北斗从行业应用向大众发展，从国内走向国际发展有重要参考意义。

二、北斗卫星导航系统建设和应用现状

1.北斗卫星导航系统基础设施建设快速推进

截至2018年5月，北斗二号系统建成并投入运行已5年半，系统总体运行稳定可靠，服务性能满足承诺指标要求，从未发生服务中断，定位精度由10m提升至6m。为保证北斗二号系统持续平稳运行，未来两年内还将再发射2颗北斗二号备份卫星，确保服务性能稳中有升。2017年11月，2018年1月、2月、3月，半年内成功发射四组八颗北斗三号卫星，北斗全球系统组网建设进入快车道。目前正在进行组网卫星的在轨测试、系统集成与性能评估，初步结果表明卫星在轨状态良好，性能满足指标要求。北斗三号增加了星间链路、全球搜索救援等新功能，播发更优的导航信号，采用了新一代铷原子钟和被动型氢原子钟结合的方式，天稳定度达到E-15量级，整体性能大幅提升。

在加快星座组网的同时，北斗增强系统规划和建设也在同期进行。当前我国已完成北斗地基增强系统一期建设，建成由150个框架网基准站、1200个加强密度网基准站、国家综合数据处理中心、6个行业数据处理中心构成的北斗地基增强系统，具备基本服务能力。同时正在按照ICAO国际民航标准，开展北斗星基增强系统（BDSBAS）设计、试验与建设，预计2020年提供星基增强服务。

2.政策推进下，北斗产业规模快速提升

国家对卫星导航产业高度重视，发布多项政策引导、推动北斗的快速发展。在《国家卫星导航产业中长期发展规划》《关于促进地理信息产业发展的意见》《国家测绘地理信息局关于北斗卫星导航系统推广应用的若干意见》等政策的推动下，北斗产业链逐步完善，产业集中度不断提升，应用领域不断拓展，卫星导航市场规模呈现出几何级数增长态势。

根据《2018中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》数据，2017年我国卫星导航与位置服务产业总体产值已突破2550亿元，较2016年增长20.4%。其中，包括与卫星导航技术直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备等在内的产业核心产值占比为35.4%，达到902亿元，北斗对产业核心产值的贡献率已达到80%。

国家政策和区域政府开展的示范项目是北斗产业和应用的重要推动力。行业和区域均在开展北斗示范应用。北斗卫星导航系统已广泛应用于交通、海事、电力、民政、气象、渔业、测绘、矿产、公安、农业、林业、国土、水利、金融、市政管网等十几个行业领域，各类国产北斗终端产品推广应用已累计超过4000万台/套，包括智能手机在内的采用北斗兼容芯片的终端产品社会用户总保有量接近5亿台/套。

3.北斗产业发展仍面临的瓶颈

（1）导航系统服务能力仍需加强

北斗的产业化和国际化发展与导航系统性能密不可分。GPS的现代化自1999年开始一直在稳步推进，包括：增加GPS两个新的民用频率，提高GPS卫星集成度，增强GPS无线电信号强度，改进导航电文，改善导航、定位精度，提高可靠性和强化GPS抗干扰能力。值得一提的是，具有互操作性能力GNSS系统通过提高卫星信号可用性，最终可以消除高动态运动平台下的多路径效应、拓宽接收信号的功率变化范围，大大提升导航性能。因此，提升北斗卫星导航系统服务能力，加快北斗与其他系统兼容互操作进程，将极大提高北斗国际话语权。

（2）高精度应用处于发展初期，无法满足战略经济领域的迫切需求

据预计，2010-2020年全球卫星导航应用市场规模年均复合增长率超过10%，2020年将达到2200亿美元，其中，高精度应用可以达到整体市场的1/4。在美国和欧洲，卫星导航增强技术已促使卫星导航应用从传统的地面导航深入到各行各业，催生航空、航海、铁路、集装箱精确定位、精准农业、车道收费、直升机120服务等行业的高精度应用和新兴服务模式。

从高精度应用需求上看，在航空、铁路、海运、地矿勘探、精准农业等行业，需要达到实时分米级、厘米级的卫星导航定位精度，在航空、铁路等与人生命相关的应用更是需要高的信号完好性，电力系统则需要高精度授时功能。这些都是关系到国家战略经济安全的领域，必须依托北斗开展高精度应用。

（3）北斗运营市场呈现规模小、范围窄的特点

在全球卫星导航产业中，运营服务占比最大，而且是增长最快的部分，平均能达到60%左右。在成熟国家，运营服务能占到其导航产业的70%以上，而在北斗产业中运营服务占比仅为17%，远达不到平均水平。虽然北斗应用领域不断拓展，然而受制于系统建设运行时间相对GPS滞后、终端芯片产品与GPS相比存在的小型化、低成本、低功耗等性能差距，北斗运营市场份额规模偏小，尤其在大众消费领域，还未真正拓展。

三、美/欧大国军民融合发展GNSS产业的启示

1.美国发展GPS的军民融合策略分析

美国GPS政策发展经过了起始、发展、成熟三个阶段。1978-1996年建立以军为主GPS政策。1993年11月30日，美国《限制采购未装备有GPS的系统》法案出台，该法案明确指出，国防部不得采购任何没有配备GPS接收器的飞机、船舶、装甲车辆、间接火力武器。1996年9月16日里根总统发布总统令承诺GPS民用。[1]1997年国会通过GPS免收直接用户费用的政策，2000年总统宣布GPS可用性选择置零。2004年美国宣布天基TNT政策，与Galileo达成双边协议，标志着GPS政策达到成熟阶段。2010年，奥巴马新空间政策强调，美国必须在GNSS服务、提供和应用上保持其领导位置。

这些政策不仅大力提升了系统性能，推动了GPS系统的开放服务，同时针对其应用推广给出了强力措施。1993年11月30日，美国《限制采购未装备有GPS的系统》法案出台，该法案明确指出，国防部不得采购任何没有配备GPS接收器的飞机、船舶、装甲车辆、间接火力武器。在2006年，该法案被修订，规定对未加装GPS接收器的国防部飞机、舰船、装甲车辆、间接火力武器等，不再给予升级、维护资金。2007年修订了E911行政性命令，规定所有在美国销售的手机都必须具备定位功能。2008年美国运输部发布政策，推动国家差分GPS（NDGPS）在多式联运、桥梁状况监测、危险材料跟踪和事件响应、自适应交通信号控制和铁路、摩托车和行人安全研究等应用的先进技术研发。美国法典提出医疗救治中的“个人应急反应系统”、海岸警卫队的直升机救援计划中，利用GPS提供患者或海上受困人员的位置信息；对性犯罪者和高危人群利用GPS进行定位追踪；进行少量气体探测和研究的公司必须具备部署调配GPS的能力；利用GPS进行森林资源调查与分析；油气管道电话报警系统中利用GPS对地下管道定位与标记。

随着政策的调整，GPS主管实体从早期的美国国防部到1996年转变为部际协调执行委员会，到2004年，GPS部际协调执行委员会被提升为常设的国家天基定位、导航与授时执行委员会，负责天基定位、导航和授时服务的管理。委员会由国防部和交通部的副部长担任联合主任，其中还包括国务院、商业部、国土安全部、参谋长联席会议和国家宇航局等相关成员，负责各部门沟通协调。[2]GPS组织管理机构如图1所示。

2.俄罗斯发展GLONASS的军民融合策略分析

20世纪70年代，苏联与美国同时期开展了GLONASS的建设研究工作。GLONASS系统的发展、运行与管理完全由俄罗斯军方控制。然而受苏联解体等国防经费受限等原因，GLONASS一度无法补网发射，无法维持星座正常服务。在此期间，GPS采用军民融合发展策略，在民用领域取得了巨大成就，在全球GNSS产业中处垄断地位。[3]

1999年叶利钦政府发布总统令，再次重申把GLONASS归属于军民两用的空间设施，同时为了确保总统令的实施，借鉴美国GPS的管理体制，成立由航天局、国防部、工业与能源部和运输部等多个管理部门共同构成的GLONASS项目部际协调委员会。[3]GLONASS组织管理机构如图2所示。

图1 GPS组织管理机构

图2 GLONASS组织管理机构

其中俄罗斯航天局负责协助GLONASS系统开发，负责GLONASS民用用户业务的应用与开发、GLONASS增强系统开发及GLONASS系统性能检测与控制。同时负责导航定位领域的国际合作。工业与能源部和运输部主要负责GLONASS民用部分的管理，参与GLONASS系统政策的制定及GLONASS部分用户设备的开发。其中，在GLONASS项目部际协调委员会中，联邦航天局和国防部既是召集单位，又是GLONASS系统最重要的用户。[3]

图3 伽利略组织管理机构图

在组织机制之外，俄罗斯持续发布政策，从星座系统性能、应用推广、金融资助、国际化等多个角度推动GLONASS的复兴。2005年7月发布的《2006～2015年航天发展规划》明确指出加强GLONASS系统建设，加快其现代化是该计划的重点之一[3]。2010年俄罗斯政府令决定从2011年1月1日起，未安装GLONASS或GLONASS/GPS 的公交车辆和专用危险品火车车辆禁止上路运营。2013年1月，《俄罗斯2013至2020空间活动》明确至2020年还将建造并发射13颗GLONASS-M卫星以及22颗GLONASS-K卫星，计划使GLONASS的定位精度在2015年达到1.4m，在2020年达到0.6 m。2014年，俄罗斯国家开发银行为内资企业在俄罗斯及待批准的国外区域建设采用GLONASS导航系统的项目提供了金融支持50亿卢布，项目涉及导航产品的各个方面包括硬件、软件、地理信息系统（GIS）以及制图软件、车载咨询和调度系统。

3.欧洲发展Galileo的军民融合策略分析

2009年GSA职责由伽利略计划执行机构转变为欧委会下属辅助机构，任务为开展伽利略市场研究并进行安全审查；改变投资模式，由欧盟公共资金支持伽利略系统。伽利略组织管理机构如图3所示。

在政策上，《欧盟运行条约》强调民用资本使用，推动市场和产业发展是政策重点，强调从民用出发；2011年，欧洲发布《独立、富有竞争力，提高公民生活质量》航天新政，推进星座计划、实时全球环境和安全监测系统计划；2011年，欧洲议会批准了欧盟伽利略系统将兼顾国防与民用目的，在为民用车辆与船舶提供卫星导航信号的同时，也将为欧盟国家的警察与军队提供卫星导航信号，并为重点基础设施、铁路等交通系统、紧急搜救等提供服务。

2016年12月15日，欧洲伽利略卫星导航系统正式开通初始服务。

四、发展北斗产业的相关建议

1.创新体制机制，加快军地资源要素融合

当前主管机关和政府相关职能部门对北斗导航的发展都很重视。但是，仍然存在“铁路警察各管一段”、项目交叉重复、行业壁垒依然难以逾越、区域产业出现同质化倾向等问题。[4]在国家构建定位、导航、授时（PNT）体系的大背景下，发展北斗导航产业，必须从体制机制层面加强顶层规划和宏观统筹管理。构建军民科研机构、军民企业间的沟通机制和交流平台整合，推进军地两大体系内资金、技术等资源要素融合；在当前产业联盟、区域联盟各自建立的基础上进行联合，实现产学研资源整合优化；以军队、军工企业改革为契机，推进人才要素融合；建立军民两用高新技术成果转化机制，推动北斗军民两用产品、系统建设开发。

2.加快北斗产业基础设施建设，推进3S技术向物联网、大数据产业融合发展

从产业链构成来看，北斗产业正处于从产品制造为主逐步向系统集成、基于位置的运营服务发展。卫星导航与遥感汽车电子、移动互联、地理信息、物联网等产业融合发展，形成综合信息服务大产业。统一军地资源，推进星地基增强系统、北斗运营平台、高分数据中心三大基础设施建设，推进GNSS与遥感、物联网、云计算等技术融合，发展面向航空、交通、公路收费等多种内容服务、通信服务，提升增值服务在产业规模中的占比，使GNSS真正成为位置感知的传感器，衍生大数据服务。

3.结合“一带一路”倡议实施推进，通过系统推进、政策引导、法规护航，推动北斗国际化发展

随着“一带一路”倡议的深入推进，以及卫星、高铁等空间及地面基础设施的出口，东南亚等地区对卫星导航、遥感、测绘以及智慧城市建设的需求趋于多样化。从全球范围看，在GPS基本垄断市场，GLONASS奋起直追、市场占有率迅速提升，Galileo提供初始化运行并加快星座布网的竞争环境下，北斗国际化首先要快速完善系统构建，结合北斗三号计划，建设全球监测站网，加快星地基增强系统建设，确保北斗系统性能；结合相关政策进行引导，从市场、法律、金融等角度对企业进行扶持，鼓励企业结合沿线国家卫星导航、遥感、测绘以及智慧城市建设的需求，多层次参与“一带一路”建设；借鉴美俄，从国家立法层面推动北斗在国内外的应用，促进国外企业参与北斗推广应用；推动北斗融入国际航空、海事、电信标准规范中，护航北斗国际化。