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区域卫星导航系统政策法规进展

2022-03-16张文清

卫星应用 2022年2期
关键词:导航系统卫星太空

文|张文清

北京航空航天大学北斗政策法规研究中心

近年来,印度、日本、韩国频繁发布卫星导航相关政策。2021年,印度、日本先后发布了关于卫星导航系统的专门政策,并与美国签订卫星导航合作协定,拓展和深化与美国在卫星导航技术和应用方面的合作,以求快速推进本国卫星导航系统建设发展。这些政策制度举措,一方面大大促进了印度、日本、韩国区域卫星导航系统的建设发展,另一方面,美国也得以通过与印度、日本、韩国在卫星导航领域的深度合作,增强了这些国家对GPS系统的依赖,提升其在亚太地区的影响力。

一、印度卫星导航政策法规进展

1.印度区域卫星导航系统概况

印度区域卫星导航系统(IRNSS)由印度空间研究组织(ISRO)开发、印度政府建立并控制的区域卫星导航系统,于2016年由印度总理纳伦德拉·莫迪命名为“NavIC”。截至2021年底,ISRO共建造发射了9颗IRNSS系列卫星,目前在轨服务的导航卫星为8颗,1颗发射失败。NavIC空间段由3颗地球静止轨道(GEO)卫星和5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星组成,覆盖范围涵盖了印度大陆和印度周边约1500km的区域上空,所有卫星在服务区域内24小时可见。未来,印度计划将NavIC星座的卫星数量从8颗增加到11颗,以扩大覆盖范围。NavIC为用户提供民用的标准定位服务(SPS)和面向特殊授权用户的授权服务(RS)。授权服务主要面向印度政府部门提供,其中军方是最重要的用户。

2.印度卫星导航政策法规发展状况

从1951年起,印度开始实施国家“五年规划”,五年规划成为印度重要的国家指导政策。近年来,印度高度重视航天系统、技术和应用的发展。2004年至2008年间先后与俄罗斯和美国签署了合作协议和联合声明,以加强卫星导航领域的合作。此后,印度通过规划和政策的形式,对卫星导航系统建设发展作出了规划,比如2012年《印度“十二五”规划(2012—2017年)》、2017年《空间活动法案》(草案)以及2021年《印度卫星导航政策》(草案)。

(1)2004年与俄罗斯签署政府间卫星导航合作协议

2004年12月3日,俄罗斯总统普京与印度总理辛格于新德里签署了包括《俄罗斯联邦政府和印度共和国关于共同开发、运行和使用俄罗斯GLONASS用于和平目的的领域长期合作的政府间协议》在内的11项合作协议,协议中提到印度将协助俄罗斯发射GLONASS-M卫星,并承担一定费用;而作为交换条件,印度可以参与第三代导航卫星GLONASS-K卫星的研制工作,GLONASS系统也将向印度开放军用权限。

(2)印美先后发表联合声明及联合公告

印度与美国于2007年发表《美印关于使用GPS和天基PNT系统及应用合作的联合声明》,阐明印度通过GPS/WAAS(广域增强系统)兼容的地球静止导航有效载荷,开发天基增强平台,即全球定位增强导航系统(GAGAN),阐明两国政府将紧密合作,以促进广泛而有效地利用WAAS和GAGAN的民间太空基础设施扩充到GPS。2008年美国与印度发表《印美关于无线导航卫星服务提供商会议的联合公告》,公布了IRNSS、GAGAN、GPS和WAAS无线电导航卫星服务提供商的技术协调会议的成果。

(3)2012年《印度“十二五”规划(2012—2017年)》

印度卫星导航系统的研究和开发是作为《印度“十二五”规划(2012—2017年)》技术和政策举措的一部分而启动的。该计划提出了印度对于发展本国卫星导航系统的总体思路和主要目标。该规划中提出要在印度地区建设独立的卫星导航系统,并规划该系统空间段将由7颗卫星组成,地面段负责维护和运营IRNSS星座,计划于2015年至2016年间完成系统组网,提供标准定位服务(SPS)和授权服务(RS)两种类型的服务。此外,该“十二五”规划中要求加强法律法规的建设,将进一步制订卫星导航政策,开展国家空间立法研究,促进空间科学和技术的法制化和规范化发展,为后续系统的建设和卫星导航法律体系的建立奠定了重要的基础。

(4)2017年《印度空间活动法案》(草案)

《印度空间活动法案》(草案)于 2017年11月由ISRO首次公开征求意见,是印度关于空间活动的首个专门立法。该法案涵盖了印度空间发展目标、印度开展空间活动所需要履行的国际和国家义务、法律责任、私营公司参与活动的要求以及责任。该法案首次对“空间活动”和“商业空间活动”等概念作出了定义。2020年7月进入最终程序,正式发布后将为印度空间活动建立统一的规则与秩序。

(5)2021年《印度卫星导航政策》(草案)

2021年7月29日,印度航天部(DoS)发布《印度卫星导航政策》(草案),旨在通过制定全面和具有可操作性的国家政策来指导政府有效开发、运行和维护自主控制的卫星导航系统及其增强系统,进一步推进其“自力更生”计划的实施。这项草案最终将提交印度联邦内阁批准,若正式发布将成为印度卫星导航领域首部国家级立法。该政策草案提出了八项政策目标:一是发展卫星导航系统,保障系统能力的稳定性和持续性;二是发展星基增强系统,保障其航空安全领域的应用;三是建立信息公开制度,发布接口文件和性能报告;四是扩展导航信号的应用范围;五是注重技术研发,增强系统能力;六是加强与世界上其他GNSS系统的兼容与互操作;七是推动业界和学界积极参与卫星应用研发;八是促进印度导航系统在全球的应用。为达到以上目标,该政策草案对ISRO和DoS在发展印度卫星导航系统方面的任务作出了规定。

3.发展趋势及影响分析

(1)建立战略技术开发机制,意图增强其军事打击能力

印度早期也曾通过国际条约的形式与俄罗斯、美国等卫星导航大国开展合作,但在印巴冲突时,印度因美国关闭了双方GPS信号而导致军事打击能力受到了严重的影响。对此,印度政府通过政策和规划反复强调建立印度独立的卫星导航系统,同时通过政策要求ISRO设计一种机制,协助军事用户开发特定技术,以确保防止和减轻在使用NavIC安全导航信号时可能出现的威胁。印度制定系列相关政策制度,建立自主的卫星导航系统的初心,在于消除作战时使用外国GNSS可能造成的隐患,并加强NavIC在军事方面的作用,提升其武器打击精度。印度卫星导航系统目前公布的覆盖范围已覆盖我国西南部大部分及部分中部地区,未来印度势必进一步拓展其系统的覆盖范围。

(2)积极推进“自力更生”计划,提升系统安全

NavIC在完成区域组网后经历了2次共7部星上原子钟发生故障。因此,推进NavIC系统快速发展的同时,建立维护系统安全建设和稳定运行的体制机制,也是印度卫星发布导航政策法规的主要内容。2021年《印度卫星导航政策》(草案)将“自力更生”作为重要目标,围绕着印度“自力更生”计划从技术研发、跨领域合作、新技术融合、天地基系统国产化、鼓励系统本土应用等方面进行部署,计划摆脱对外国产品,尤其是星载原子钟进口的依赖,以提升卫星导航领域的综合研制能力。

(3)广泛开展国际合作,提升国际影响力

除满足自身军事应用和安全需要外,印度试图以卫星导航系统为窗口,促进与其他国家在各领域的交流合作,并通过政策强化其在全球范围内推广NavIC的目标。具体包括积极与国际组织互动、加强与其他GNSS系统的兼容与互操作、将印度标准推行到相关国家和国际组织等。此外,通过与美、俄等卫星导航大国开展卫星导航领域国际合作,提升了印度在国际市场的参与度和政治影响力。印度一系列开放合作的政策,为我国北斗系统与NavIC系统开展合作释放了积极的信号。

二、日本卫星导航政策法规进展

1.日本准天顶星卫星导航系统概况

2002年日本政府授权开发日本准天顶卫星导航系统(QZSS),通过增强GPS信号,提高日本境内的授时和定位精度,为此日本采用了与GPS卫星同步的时钟。QZSS的建设将改善日本卫星导航信号的可见性,特别是改善城市峡谷效应,提高导航信号的可用性,满足日本日益增长的卫星导航服务需求。

QZSS当前已发射5颗卫星,达成了4颗卫星的星座系统计划,其中1颗位于GEO轨道,而另外3颗位于冻原轨道,此种轨道的配置方案可以使QZSS的卫星始终处于日本上空,并因其较高的倾角得以更好地在日本多山的地理特征下发挥优势。QZSS提供三类公共服务:一是定位、导航和授时服务;二是亚米级增强服务;三是厘米级增强服务。据计划,在2023年至2024年间,QZSS将再发射3颗卫星,搭建7颗卫星星座系统。

2.日本卫星导航政策法规发展状况

日本法律的早期现代化主要基于欧洲大陆法系,第二次世界大战后,受到美国法律的影响,日本参考英美法系对其法律制度进行了改革。日本国会是最高权力机关和唯一立法机关,分众、参两院。日本法律体系包括法律、政令、府令、国际条约等形式。日本尚无规范卫星导航系统的专项法律法规,但通过《国家空间数据基础设施法》《推进准天顶卫星系统工程的实用基本思路》《太空基本计划》《卫星定位政策》等相关政府决定、政策文件、战略对卫星导航活动相关事项进行了设计和规范。

(1)日美就卫星导航活动多次发表联合声明及联合公告

自1998年日美两国签署建立利用GPS合作的联合声明以来,在卫星导航领域密切合作,两国签署多项条约,实现了GPS和日本基于发射多功能运输卫星(MTSAT)的卫星增强系统(MSAS)之间的互操作性,确保了下一代GPS和QZSS之间的互操作性。截至目前,在卫星导航领域,日美共签署发表8份联合声明、发表9份联合公告。

两国在联合声明和联合公告中,主要就以下几点作出了约定:一是明确建立合作关系并建立双边合作机制,每年举行全体会议,审查和讨论有关使用GPS基本服务的重要事项。二是明确日本通过建设QZSS、建造一个与GPS具有互补性和增强性的区域卫星导航系统,两国政府决定设立技术工作组,负责协调QZSS和GPS有关的技术问题。三是声明GPS和QZSS的设计是完全互操作和兼容的,承认QZSS对日本天基PNT服务的重要潜在贡献,声明卫星导航领域继续密切合作将有助于亚太地区的和平发展,促进全球经济增长。四是允许日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在美国关岛、夏威夷地区安装QZSS监测站,双向卫星时间和频率传输站,以获取监测站数据,两站已于2012年成功运行。五是将于2024年3月底发射的日本准天顶卫星上,搭载美国太空态势感知有效载荷。

(2)2007年《国家空间数据基础设施法》

2007年,日本颁布了《国家空间数据基础设施法》,该法规定了利用地理空间信息的总体框架,明确国家和地方责任,确定促进地理空间信息利用措施的基本项目,目的是全面系统地推进与促进地理空间信息利用有关的措施。该法一是明确了位置信息、地理信息系统、卫星定位等概念;二是确立了促进利用地理空间信息的基本理念,包括加强国际合作、利用卫星定位等技术、加强国家地方政府执行力、共享地理空间信息、促进服务产业发展、发挥私营企业经营者的能力、维护个人权益和国家安全等方面;三是明确了国家、地方政府、经营者的职责;四是明确政府制定促进地理空间信息利用基本计划的职责,包括促进地理空间信息利用措施的基本方针、地理信息系统相关措施事项以及卫星定位相关措施事项;五是明确了调查研究、宣传科普、人才培养、行政部门利用、个人信息保护等方面的政策配套实施措施;六是明确地理信息系统相关措施,包括基本地图信息的维护、基本地图信息的相互利用、基本地图信息的顺利发布、推进与地理信息系统等相关的研究开发等;七是卫星定位相关措施,包括在全球范围内运行卫星定位系统,有效保障稳定享受高可靠卫星定位服务的环境,推进与卫星定位相关的研究开发、技术和可用性论证。

(3)2011年《推进准天顶卫星系统工程的实用基本思路》

2011年9月30日,日本内阁通过决议,批准实施QZSS项目的基本政策《推进准天顶卫星系统工程的实用基本思路》。该政策一是明确尽快研制实用的QZSS。二是明确到2010年代后半期,日本将首先建立4颗卫星的系统,并以未来能够连续定位的7颗卫星系统为目标。三是明确QZSS的开发、维护和运行将由内阁府在利用第一颗准天顶卫星“MICHIBIKI”的成果的同时进行。此外,与相关部门和工业界合作开发、准备、运营、使用和海外部署促进该项目。

(4)2020年《太空基本计划》

《太空基本计划》是根据《太空基本法》(平成20年第43号法律)第24条第7款规定所制定的日本太空发展计划,计划由内阁总理大臣就空间开发战略本部制定的计划草案提出内阁决定,首相作出内阁决定后立即公布。

《太空基本计划》明确促进空间开发利用的基本政策、政府应全面系统实施的空间开发利用措施,以及政府全面系统推进航天开发利用相关措施所必需的事项。2020年6月29日,日本内阁府太空开发战略本部召开会议,确定了修订版太空基本计划工程表的重点事项。最新的《太空基本计划》共包括四个部分。一是介绍太空政策的发展背景。包括太空空间在安全保障中的重要性的增加、空间系统依赖度的提高、空间持续稳定利用的风险加剧、太空活动的扩展等共7个方面。二是明确日本太空政策的目标。包括确保太空安全、通过太空科学探测创造新的知识、实现以太空为推动力的经济增长和创新、支持太空活动的综合基础等方面。三是推进太空政策的基本立场。包括基于安全保障和产业利用等需求为导向;赋予投资可预见性,最大限度地利用民间活力;有效利用人才、资金、知识产权等资源;与同盟国友好国等进行战略合作4个方面。四是关于太空政策的具体做法。包括确保太空安全、利用太空开展灾害管理和应对全球挑战、通过空间科学和探索建立新的研究领域、以太空为驱动促进经济增长和创新等措施。其中在确保太空安全方面,计划明确推进QZSS发展,为保持7颗卫星星座运行,新增开发3颗卫星,预计2023年投入应用。同时进一步改进系统,利用海外技术与国内外的需求,确保系统的精度、可靠性,通过搭载美国的传感器,加强与美合作,提高掌握空间态势感知能力。

(5)2021年《卫星定位政策》

2021年《卫星定位政策》是日本内阁空间发展战略促进办公室为落实《太空基本计划》制定的关于卫星定位工作的专项政策,全面规范了日本发展QZSS的政策措施,共包括四个部分。一是背景,全面介绍日本QZSS的开发、维护、运用、利用的经过;QZSS提供的服务;QZSS相关国际合作以及美国、俄罗斯、中国、欧盟、印度等其他国家和地区发展卫星导航系统的情况。二是未来的系统结构,介绍了QZSS的当前发展情况及未来发展目标,明确日本将在2023财年开始运营QZSS,并加强进一步升级系统的研究,在增加服务卫星数量、延长卫星使用寿命、升级地面操作系统等方面进行研究。三是未来系统性能的方向性要素技术,包括增强服务精度、稳定性、可靠性,保证抗干扰性,保障系统维护更新、降低运营成本等方面。四是基本保障,从接收机小型化和低成本、标准化,地理空间信息利用,海外基础设施部署,人才培养,学政合作等方面提出加强基础能力建设的要求。

3.发展趋势及影响分析

(1)日美联手打造“亚太GPS增强系统”

日本QZSS的建立获得了美国包括设备、技术、频率、建站等各方面的极大支持,日本也多次在政策文件、联合声明等各途径强调QZSS与GPS互补性和增强性,可见日本已将QZSS明确定位为美GPS在亚太地区的精度提升提供服务的系统。因此,日本在卫星导航领域的一举一动都将受到美国极大的影响,QZSS可以说是美国GPS针对亚太地区建设的“增强系统”,大幅提升了GPS在亚太地区使用的精度和可靠性,对我国国家安全提出了新的挑战。

(2)美意图借QZSS扩大其在亚太地区的政治经济军事影响力

美国不断通过联合声明,强调法治在外层空间的重要性,肯定日本QZSS系统在天基PNT服务的重要贡献,并借卫星导航领域密切合作有利于亚太地区的和平发展、促进全球经济增长的名义大力推动GPS在亚太地区的深度应用,为设置“美式规则”进行了铺垫。未来,美日两国将继续在空间态势感知等空间领域活动方面进一步深化合作,QZSS也成为美国加强对日本进行控制,对亚太地区政治经济进行干预的又一重要抓手。

三、韩国卫星导航政策法规进展

1.韩国卫星导航系统概况

2018年2月,韩国政府出台航天发展五年规划——《第三次航天开发振兴基本计划》(简称《第三次计划》),提出韩国将加快构建自主的卫星导航系统,计划到 2035年斥资4万亿韩元(约合35.6亿美元)通过发射7颗卫星来建设韩国卫星导航系统(KPS),其中包含3颗GEO轨道卫星和4颗IGSO轨道卫星。KPS将通过星基增强和地基增强,提供米级、亚米级的精确位置服务。据韩国研究机构测算,KPS将创造近60000个就业机会,并带动价值8万亿韩元的产值。

2.韩国卫星导航政策法规发展状况

韩国的法律体系由宪法、国际条约、法律、总统令、总理令、部令、条例等形式组成。由于其卫星导航系统建设起步较晚,尚无规范卫星导航系统的专项法律法规,与卫星导航系统相关内容主要在政策文件中予以规划明确,主要包括2013年的《航天开发中长期规划(2014—2040)》与2018年的《第三次计划》。

(1)2013年《航天开发中长期规划(2014—2040)》

2013年11月26日,韩国国家航天政策的最高决策机构——韩国国家航天委员会召开会议,审议并通过了《航天开发中长期规划(2014—2040)》。该规划明确了韩国2014年至2020年间的航天发展计划,计划分为制定背景与过程、国内外航天发展现状与启示、愿景与目标、重点任务与具体推进计划、主管部门与预算五大部分。在第三部分愿景与目标中,提出韩国未来航天发展的四大目标:一是持续增加航天预算在政府研发预算中的占比;二是研制韩国航天运载火箭,掌握自主发射能力;三是扩大民间参与,持续研制人造卫星;四是使韩国航天竞争力达到航天先进国家水平。第四部分重点任务与具体推进计划中,列举了韩国未来航天发展的6大重点任务及17项具体项目。在围绕国家需求、自主研制人造卫星的任务中,首次提出韩国将构建由4颗IGSO卫星和3颗GEO卫星组成的7星星座的自主的韩国卫星导航系统。

(2)2018年《第三次计划》

2018年2月5日,韩国国家航天委员会召开第十四次会议,审议通过了《第三次计划》。该计划首次将构建自主的区域卫星导航系统——KPS系统独立列为与运载火箭、卫星及应用和空间探测并列的重点任务之一,并明确2034年建成系统。根据规划安排,KPS系统将通过播发全球导航卫星系统(GNSS)增强信号、KPS系统自主信号,提供性能更佳、更稳定的导航服务;同时通过星基增强和地基增强,提供米级、亚米级的精确位置服务。该规划给出了具体路线图(表1)计划时间大幅提前至2034年建成系统。同时,建立有效的推进体系,制定国际合作战略、培养人才、培育产业等。

表1 韩国卫星导航系统建设规划

(3)2021年《美韩关于民用全球卫星导航系统合作的联合声明》

韩国与美国于2021年5月发表《美韩关于民用全球卫星导航系统合作的联合声明》,阐明两国政府共同努力确保GPS与KPS在民用方面的兼容性和互操作性,具体包括:合作为KPS设计信号,以确保与GPS兼容,并在国际电联框架下完成GPS与KPS之间的无线电频率兼容性协调;尽可能实现KPS与GPS和其他全球卫星导航系统的互操作性:促进协商机制和双边会议,交流有关KPS民事方面的技术信息,并讨论共同关心的相关事项。2021年5月21日发布的《美国—韩国伙伴关系告知书》阐明将支持韩国发展自己的卫星导航系统,即KPS,提高其与GPS的兼容性和互操作性。

3.发展趋势及影响分析

(1)KPS采取国际合作的方式发展,提高韩国和美国在亚太地区影响

出于韩国航天技术能力的限制,韩国若想发展自己的卫星导航系统难度较大,但就其最新的航天发展战略中所表达出的加快自主卫星导航系统建设的强烈意愿来看,韩国选取国际合作的方式发展KPS系统的可能性较大,美国也顺势成为其首选合作伙伴,这一点在与美国共同发表的联合声明中也进一步得到了验证。美国已通过提供技术支持的方式,加强与韩国在卫星导航领域的合作,使两国的同盟关系更加紧密,KPS将成为美国在亚太地区继日本后的又一个“增强系统”,将GPS在韩国的定位精度由20m提升至2.5cm,进一步增强并扩大GPS在我国周边地区的定位精度及范围。

(2)KPS与新技术融合发展,为我国高新技术出口带来机遇

韩国将在战略规划中将运载火箭、卫星及应用和空间探测与卫星导航系统并列提出,并提出建立推进体系、培育产业等要求。建设本国卫星导航系统是韩国提升自身航天综合竞争力,推动产业发展的重点之一。相较于单独建设KPS给韩国带来巨大的经济利益,卫星导航与卫星通信、互联网技术融合发展所创造的新兴产业和前景广阔的市场,也令韩国政府产生极大兴趣。但综合韩国航天技术发展较为迟缓的情况来看,KPS建成过程中的衍生产业,将为我国高新技术的出口带来新的合作机遇。

四、结束语

制定政策法规、发布规划计划、签署双边条约已经成为各国推进其本国卫星导航系统建设发展,加强卫星导航领域国际合作的重要方式,印度、日本、韩国均在加紧制定和通过卫星导航政策法规,以推动卫星导航建设和运行的程序化、规范化、制度化。印度、日本有望很快发布卫星导航的专项法规,全面、系统指导规范卫星导航活动。

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