中国卫星践行北斗导航产业的体会与思考
发布时间：2010-11-24 16:22
发布者：yan3388764
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卫星导航产业已逐步成为一个全球性的高新技术产业。随着北斗卫星导航系统的建设和运行，我国北斗导航产业渐成规模，但在芯片、终端制造，系统集成和运营服务等方面与GPS应用产业相比还存在不少差距。本文分析了卫星导航系统的应用前景、发展现状、存在问题，并提出了发展建议。 卫星导航应用的前景 “卫星导航应用只受人们想象力的限制”是一句老生常谈的话，这句话恰当地描绘了卫星导航应用的美好前景，是当今世界对该产业的共同认识。卫星导航具有全空域、全球性、全天候、连续性和实时性的特点，可提供高精度定位、导航和授时功能，有的还可提供通信功能，其应用几乎涉及国防建设和经济社会的各个领域。 卫星导航定位系统是现代电子战、信息战的核心系统，同时作为一个功能强大的军事传感器，成为电子战、信息战及导航战的重要利器，可应用于远程精确打击、导弹联攻联防、部队调度与指挥控制，以及部队机动与联合作战等方面，在全空间攻防以及综合后勤保障中都发挥着重要的作用。导航定位系统与应用设备也是国家重要的信息基础设施，在石油、能源安全，减灾救灾、民航、交通、通信、电力等关系国家安全、经济安全与国计民生的重要领域正在发挥越来越显著的作用。 鉴于其对国家安全和经济社会发展的重要意义，美国、俄罗斯、我国及欧盟等世界主要大国和地区争相发展GPS、GLONASS、北斗 (COMPASS)、GALILEO等卫星导航系统。卫星导航系统的逐步扩展与完善，使得卫星导航应用技术向多元化方向发展，通信、计算机等领域技术的快速发展也对卫星导航技术应用起到了推波助澜的作用。 卫星导航应用产业涉及芯片与模块制造、终端制造、系统集成、运营服务及相关增值服务等，是继计算机互联网、手机移动通信后的第三大信息产业。数据显示，2000年～2006年全球卫星导航应用市场平均增长率为40%。国内外普遍认为，像计算机、手机、汽车一样，我国将成为世界上主要的甚至是最大的卫星导航应用产品的制造国和消费国。以占卫星导航应用主导地位的车载导航产品为例，日本、韩国的GPS系统车载使用率分别高达59%和40%，欧美约为 25%，我国车载导航设备普及率不到2%，可见，我国卫星导航产业的发展空间十分可观。在政策、市场和技术环境逐步改善的情况下，今后几年乃至十年内的平均增长速度将不会低于25%，尤其前期将呈现指数级增长态势。 国家航天局孙来燕局长在“第三次民用航天工作会暨全国空间应用推广交流会”上指出，目前，我国卫星导航应用产业正进入产业化高速发展的关键转折期，到2010年，我国导航产业的总产值将达到500亿元。但是，其中大部分为GPS卫星导航车辆监控终端、GPS芯片和模块等，北斗卫星导航产品和系统只占其中很少的一部分。随着中国移动通信市场和汽车市场的发展，到2020年，作为导航卫星应用的主流市场，中国这两大市场的规模将居世界首位。 我国政府十分重视卫星导航应用的研究和产业化工作，国家发改委、科技部、国防科工委、信息产业部以及军方均通过不同方式予以大力支持。国家“十五”计划发展纲要确定卫星导航定位技术为国家高技术工程的12个专项之一，国家发改委实施了一系列卫星导航产业化专项，科技部在“863”计划中启动了 “地球观测与导航”新领域，二代卫星导航系统列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》16个重大专项之一。2007年，国家发改委和国防科工委联合印发了《关于促进卫星应用产业发展的若干意见的通知》，将卫星导航应用产业又向前推进了一大步。 卫星导航应用产业必将成为我国高新技术产业新的增长点，将对国家安全、国民经济和社会发展、对建设创新型国家和促进产业结构升级起到重要的作用。 北斗应用现状及分析 (一) 应用现状 自20世纪80年代末我国引进GPS接收机以来，我国的卫星导航应用主要基于美国GPS系统。同时，俄罗斯GLONASS系统也得到一定程度应用。当前已应用于车辆导航监控、精细农业、抢险救灾、林业、渔业、土建工程、矿山、物理勘探、资源调查、陆地与海洋测绘、气象与海洋环境监测、海上石油作业、地震预测、环保、电信、旅游、娱乐、社会治安、安防、医疗急救、搜索救援以及时间传递、电离层测量等对定位、测速和授时有需求的领域，2007年我国卫星导航产业总产值达到180亿元左右。 2003年，“北斗一号”卫星导航系统开辟了我国卫星导航应用的新篇章。北斗一号系统打破了美国、俄罗斯在卫星导航领域的垄断地位，使我国成为世界上第三个拥有独立自主卫星导航系统的国家。北斗一号系统在我国国防建设和经济社会发展中发挥了积极作用。特别是在今年汶川抗震救灾中，北斗一号系统成为抗震救灾和指挥保障的重要手段。救灾部队通过北斗导航系统，成功为灾区一线和指挥部建立实时信息通道，为抗震救灾提供实时的监控定位、导航、远程监测、灾害预警及公共应急信息服务等，在指挥决策、搜救、医疗等工作方面发挥了独特的优势和不可替代的关键作用。 但与GPS系统相比，北斗的应用还相当有限。据有关方面数据显示，目前在我国整个卫星导航市场上，北斗相关产品占有率仅为1%左右。北斗系统注册在线的终端用户不足设计容量的千分之一，卫星资源闲置严重，系统效益远未充分发挥，与我国投入巨资发展北斗卫星导航定位系统的期望有较大差距。 (二) 问题分析 我们认为造成上述局面的原因主要在于： 第一，“北斗一号”系统性能有待提高。“北斗一号”卫星导航系统是一个试验应用系统，主要解决有无问题，该系统投入少、见效快，但也存在明显不足：用户有源发射信号；定位信息及短信信息需控制中心进行集中式处理；整个系统是一个节点系统；性能指标相对偏低，表现在用户容量受限、无测速功能、只能提供二维位置定位且定位精度只能达到几十到几百米等方面。就终端产品而言，由于采用有源体制，用户终端需要发射单元，体积大、重量重、功耗大，不易小型化，加之用户数量少尚未形成产业规模，单位产品价格一般在万元以上，如此昂贵的价格，大部分行业用户难以接受，更无法向大众消费者推广应用。 第二，行业应用开拓力度、支持力度尚待继续加强。由于北斗系统性能原因，短期内尚无法在大众消费领域普及应用，但是完全可以在涉及国民经济安全及国家可控的金融、电力、电信、水利、林业、石油、船舶、铁路、民航、城市交通等领域发挥更大的作用。近年来，我国在北斗导航系统的宣传、应用推广及政策和资金引导等方面做了大量工作，但绝大部分行业用户仍然选用GPS，北斗系统未能得到有效利用。因此，对北斗系统的推广和政策、资金引导工作仍需继续加强，企业应更准确地定位市场切入点，行业用户应加强安全意识，积极采用我国自主的北斗系统。 有关措施与对策建议 (一)发挥北斗优势，率先加大力度拓展行业应用市场 北斗系统具有快速定位、简短通信和精密授时三大主要功能，尽管一代北斗系统目前有所不足，但该系统也具有明显的优势：首先，北斗系统拥有自主知识产权，系统运行维护不受国际环境变化的影响，具有很好的加密功能，可有效保障用户关键业务数据在处理、存储、传输过程中的安全性；其次，无需其他通信系统的支持，适合集团用户大范围监控管理和通信不发达地区数据采集传输应用；第三，对于授时安全性要求高的应用部门，北斗系统的优势更是显而易见。 在一定时期内，建议从实际出发，加大力度积极推动在国家可控行业中的应用。国家发改委于2008年组织实施了卫星应用高技术产业化专项，专项的实施对北斗系统的应用起到了整体推进作用，其潜在影响与综合社会经济效益将长期发挥作用。我们建议，对于行业应用的项目支持要长期化、日常化，直至行业应用成熟到一定程度、具备向大众消费领域普及推广的时候，再适当调整财政支持政策和力度。 (二)加强二代主系统和配套系统的建设力度 一要更快更好发展二代主系统。希望2010年左右投入应用，否则导航市场将进一步被GPS侵蚀；定位、测速、授时能力与国外卫星导航系统相当、甚至更强；由于多个卫星导航系统兼容具有更好的安全性、稳健性和更高的性能，建议充分考虑兼容互操作特性。 二要同步发展增强系统。地面增强系统辅助空间卫星，可以显著或成倍提高定位和授时精度，可使卫星导航仪的定位精度提高到米级以内，使原本无法应用卫星导航系统的特殊高要求领域如飞机精密进入、高精度测绘可以有效应用，对于导航产业发展具有重要的推进作用。建议在主系统建设时，一体化考虑增强系统的建设。目前在GPS增强系统建设方面的现状是，国际上已经建成3000个左右的参考站，我国参考站网络的建设也十分迅速，一些国家部门、地方政府甚至企业纷纷上马建设，保守估计目前国内GPS连续运行参考站超过400个。 三要加强标准的统一管理与制定，促进健康有序发展。近几年来，导航标准的数量不断增加、质量不断提高。但是，这些由不同职能管理部门提出、通过不同单位制定的标准文件，由于缺乏导航标准顶层框架起指导和协调作用，在标准立项时就存在不便确认是否必要、与其它标准是否重复交叉、关系失调、制定顺序不合理等问题，从而影响了标准的制定、修订；同时在标准制定或修订时，无法对同一领域内上下层次相关的标准，或同一系列内前后不同的标准进行充分的参照、衔接，难以避免相关标准的内容、适用范围、名词及其描述会发生矛盾，以至各项标准难以被正确理解和统一执行。建议由业务主管部门统一集中抓好导航标准顶层体系的研究，并安排好制定工作。 (三)不断加大核心产业扶持力度，将北斗应用落到实处 芯片也许最能代表卫星导航应用产业的核心竞争力，只有芯片化，终端才可实现小型化、低价位，特别是我国北斗二代卫星导航系统建成以后，开发并应用具有自主知识产权的导航芯片将成为衡量我国自主导航应用产业是否形成的第一评判指标。尤其要重视天线与射频芯片的开发。与GPS系统相比，由于北斗系统具有L和S两个频段，天线与射频芯片的开发具有更大的挑战性。目前，北斗终端产品的小型化和成本控制中，最困难的就在于天线与射频两个部分，而GPS天线和射频已能集成在手机之中。所以，我们要充分认识到开发高性能天线与射频芯片的难度与重要性，要有更大的投入。 北斗二代国家重大专项中要大力支持天线和芯片的开发。如何开展这项工作？是支持一个优势企业开发，还是两个甚至更多？支持一个企业开发，可能日后得不到更多企业的支持和认可，产业化市场难以打开，支持太多，经费受限，而且也不利于产生我国的强势芯片企业，难以与国际力量抗衡，甚至维持不了企业的可持续发展。我们建议组建两个甚至多个开发联盟或股份制公司。成员最好具备两个条件：一是硬件生产企业，二是具有天线和芯片设计能力。设计时，通过多厂家多方案选择和优化，确定最终方案进行投产，根据设计贡献确定利益分配加权值。联盟成员必须使用自主开发的芯片。这样可以保证芯片的设计质量，同时又能提高产量、降低成本，具有强大的市场竞争力。 建议政府不断加大财政投入力度，并促进天线、基带芯片、射频芯片产业尽快形成联盟，使我国自主导航核心产业在国内有一席之地，不断提高性能并具备国际竞争力，避免重蹈汽车、计算机、DVD、电视机、手机长期“有机无芯”的老路。 (四)同步加强支撑系统的配套建设 建立健全导航产品质量检测系统和机制。在国家发改委和国防科工委的大力支持下，中国卫星所属航天恒星科技有限公司(503所)等单位研制建设了卫星导航应用产品质量检测平台。该平台由卫星导航性能检测实验室、微波暗室、环境实验室、微波实验室、电磁兼容实验室、可靠性试验室等组成。但是，这样的平台还主要是面向企业自行研发、生产使用，还缺乏类似通信领域权威的质量检测部门如信息产业部泰尔实验室等。质量检测系统和机制是导航产业的重要组成部分，可为导航产品提供质量检测和性能评估，承担卫星定位导航产品进出口商检等职责，促进导航产业又快又好发展服务。建议明确主管部门，尽快建立健全导航产品质量检测系统和机制。 在其它方面，导航电子地图是制约导航仪产业“井喷”的一个重要因素。电子地图发展不好，直接影响硬件企业的销售问题。不少人用了导航仪之后，反映兴趣点满足不了需求、基础地理信息更新太慢、地图升级不方便(去代售点更新和邮寄更新光盘)等。针对上述问题，建议积极整合导航电子地图企业，加强地图增量更新技术的研究，并尽快应用，方便升级。 基础地理信息是导航电子地图的基础。国家和地方基础地理信息如何真正在导航产业中发挥其社会基础平台的作用，是目前我国基础地理信息生产者面临的问题，也是一直困扰导航产业发展的难点之一。在基础地理信息的基础上，经过加工处理生成面向导航应用的“导航地理框架数据库”，供导航电子地图企业使用是一条合理可行的途径。而目前，国家和企业分工不尽合理，地图厂商的很多精力花在基础地理信息的采集上，造成大量的重复工作和资源浪费。不妨利用公共财政给予持续投资，进行资源整合，形成导航地理框架数据长期有效的更新机制，形成基础测绘行业与导航电子地图产业共同合作、良性发展的运作机制。 (五)管理体制及政策建议 第一，成立国家协调机制。从企业的切身实践体会和国外的作法经验来看，我们认为，卫星导航产业作为一个新兴的产业，希望明确集中统一的国家组织管理体系，建议成立“国家卫星定位导航授时工作委员会”。 第二，进一步完善和发布相关政策。自1996年美国总统发布国家GPS政策后，为适应国际卫星导航发展的新格局，维护其国家利益，美国在 2004年12月15日再一次以总统令的形式发布了卫星导航新政策，对GPS推广应用产生了深远影响。我国也应发布相应的政策，以免除用户的使用忧虑。比如，明确进程，明确服务区域、哪些项目免费、哪些项目收费，明确不同业务的管理和经营部门(如短信通信)。 第三，明确扶持政策。在军事安全、国家安全、经济安全领域，强制使用我国自主卫星导航系统，特别是在金融、电力、通信等网络的授时领域；对非安全领域的应用，实施积极的财政和税收补贴政策，鼓励使用北斗及其兼容机产品。 第四，在地面增强系统建设策略上，建议重点建设北斗地面增强系统，对GPS和Galileo系统的兼容可淡化，这样更有利于北斗系统的推广应用、遏制其它系统的推广应用。 中国卫星北斗导航产业发展目标与思路 (一)基本情况 中国东方红卫星股份有限公司(中国卫星)是航天科技集团公司为促进空间技术的产业化组建的股份公司，通过上市公司的规范运作，建立了应用卫星、卫星应用产业与资本市场的桥梁。其下属子公司包括航天东方红卫星有限公司、航天恒星科技有限公司(原503所)和航天恒星空间技术应用有限公司和东方红卫星信息技术有限公司等。中国卫星已构建了由卫星制造、卫星地面设备制造和卫星运营服务组成的完整产业链，将充分发挥“天地一体化”的联动优势，实现卫星制造和卫星应用两大业务的均衡互动发展。 中国卫星在卫星地面应用系统及设备制造方面，拥有卫星导航、卫星通信与广播电视传输、信息传输、卫星地面综合应用等四大领域20多类产品；在卫星运营服务方面，已具备提供广播电视传输、移动位置服务、卫星定位与导航服务、数据采集与信息发布等多项运营服务的能力。 图2 中国卫星卫星导航相关业务 中国卫星长期致力于推广北斗导航在国防建设和国民经济中的应用。在卫星导航领域已有近20年的科研和产品开发历史，技术涵盖BD-1/ BD-2/ GLONASS/GPS/GALILEO多种卫星导航定位系统。解决了多个国家级的导航系统技术问题，如北斗一号大系统体制验证，北斗二代大系统仿真论证、体系论证等，具备了导航领域星地一体化的仿真、研究、设计和产品研制应用能力。拥有从芯片模块、终端产品、测试设备到运营服务比较完善的产业链。掌握了导航芯片设计的核心技术，BD-1基带芯片已经通过测试；拥有相关应用支撑技术，3S+C综合应用技术、导航精密授时技术、高动态组合导航定位技术、相对测量技术等；拥有完善的终端型谱，包括星船载、机弹载、车载及地面等各类导航终端；研制开发了先进的测试仿真设备，解决了国家级质检平台等国家重大关键基础设施问题；具有较强的综合应用系统集成能力。中国卫星在卫星通信、导航、遥感等专业方向均有良好的技术基础，并具有国内领先的系统集成能力，可以为军兵种、行业用户提供一体化综合集成服务；拥有卫星综合信息运营服务平台及SP、ICP、Call Center、北斗服务等在内的多种资质。该电信级平台集移动位置服务、网络导航、数据采集与信息发布、地图与地理信息在线等多种应用于一体。目前，该平台已经广泛应用在交通运输、土壤墒情、水文水利、气象环保、矿产资源、防灾减灾、数据采集等领域，“基于北斗的救灾应急指挥调度系统”在“5.12”汶川地震的抗震救灾工作中发挥了重要的作用。 (二)发展目标 按照航天科技集团公司赋予中国卫星“引领卫星应用发展”的战略目标和具体要求，导航作为卫星应用的主要方向之一；中国卫星将抓住北斗系统建设、国防建设、国民经济快速发展的机遇，增强产业链上下游的联动和牵引能力，积极拓展行业市场，加强行业系统集成能力，推动终端产业化，成为国内卫星导航领域的主导企业。 (三)发展思路 中国卫星在卫星导航领域将以“集成带终端，关键保总体，系统促运营”的思路，通过更全面地了解需求、更深入地分析需求、更有效地转化需求，打造导航核心技术与关键产品，提高综合系统集成能力，为用户提供系统级的一揽子解决方案；大力发展地面终端设备制造业和卫星应用运营服务业，构建完整的卫星导航产业链，形成卫星导航产业系统发展的局面。 第一、将运营服务做大做强。以“大运营”的思路发展卫星导航运营服务，多网融合、多种技术综合应用，面向行业，构建如灾害监测与预警系统、应急联动与指挥调度系统等行业应用系统，在为政府部门提供信息化管理手段的同时，拉动面向大众市场的集成导航应用的卫星综合信息运营服务。 第二，大力拓展行业系统集成市场。以国家涉及信息安全要求较高的国防和国民经济部门、行业和领域为切入点，如武器装备、交通运输、减灾救灾、水文水利、电力通信、应急调度等。通过提供系统解决方案，提升行业用天能力，尤其是提升卫星导航及综合应用能力，从而推动卫星应用的快速提升，并带动导航终端的批量使用。 第三，积极承担导航产品相关标准和规范的制定。中国卫星将积极致力于北斗导航产品标准的制定和推广，建设完善的北斗导航产品质量检测与测试认证服务公共平台，成为国家卫星导航产品质量检测认证机构。 第四，积极参加北斗主系统和配套系统建设。发挥天地一体化优势，积极参与北斗系统及北斗地面增强系统建设，在二代导航二期重大专项建设中发挥更大作用。 第五，组建导航芯片与终端产业联盟，推动导航产业化发展。以导航终端系统设计与应用推广能力为核心，与国内相关优势单位形成以产、学、研联盟为基础的产业发展平台，把握用户需求，形成导航芯片、导航模块、导航终端等系列产品，促进北斗核心产业做大做强。 中国卫星将成为主导企业 卫星导航系统在国防建设和国民经济建设中占有越来越重要的地位，是国防信息化建设和国民经济建设的重要组成部分和推进力量，直接关系到国家安全以及经济社会的长远发展，具有非常重要的意义。我国的卫星导航应用产业正处于由导入期向成长期过渡的阶段。北斗导航系统具有独特的优势和广阔的应用前景，有巨大的经济和社会价值。 中国卫星作为航天卫星应用的主导企业之一，将充分发挥天地一体化及卫星通信、导航、遥感专业方向齐全的优势，依托在轨卫星和近期规划卫星，结合应用需求，为各军兵种、行业用户提供一体化综合集成服务，成为国内综合集成的主导企业，推进军兵种战术作战及国家减灾、环境、通信等重点行业的用天能力。 作者简介 李忠宝，男，研究员。1968年1月生。甘肃会宁人。 1990年7月毕业于天津大学，获化学工程专业工学学士学位，2001年兰州大学企业管理专业研究生班毕业，硕士。先后在航天科技集团公司第五研究院510所和503所工作，历任510所副所长、503所副所长，2004年—2008年3月任五院卫星应用系统部部长、航天恒星科技股份公司总经理，2008年3月起任中国东方红卫星股份公司党委书记兼高级副总裁，航天恒星科技有限公司董事长。 |
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