北斗衛星導航標準體系建設的思考

· 文|首都師范大學 王洪民

北斗衛星導航標準體系建設的思考

· 文|首都師范大學 王洪民

一、北斗衛星導航標準體系建設現狀

GPS是目前國際上建成最早、最成熟、應用最為廣泛的一個衛星導航系統。國內有關衛星導航定位方面發布的標準也主要是GPS衛星導航應用標準。北斗衛星導航系統的建成和投入使用，為我國衛星導航標準體系建設的系統化提供了一個契機。北斗衛星導航標準體系的建設，實質上不僅要建立北斗導航衛星的標準體系，同時也是對目前已經形成的所有衛星導航標準的全面梳理，以北斗衛星導航系統為核心，建立國內完善的衛星導航標準體系。

國家和國內各行業都很重視衛星導航標準化建設。國家發改委于2003年11月批復了“衛星導航應用系統標準研究制定”專項, 該專項由信息產業部牽頭, 聯合相關單位組織成立了專門工作組共同承擔研究與研制任務。

2007年7月，根據 “北斗二號民用市場開發與產業化”中有關標準化項目的需要，國防科工委“衛星導航應用論證平臺”標準工作委員會成立, 負責專項中衛星導航標準總體研究工作的開展，并根據“民用產業化”項目的部署組織落實相關標準的具體研制，切實有效地推動了標準項目的開展, 進一步加強了對標準項目實施的協調監督、評估審查。專項中的標準研制工作由中國航天標準化研究所歸口, 先期制標項目均申請列入國標計劃。

2010年12月，航天科技集團公司專門成立中國航天標準化與產品保證研究院，履行航天標準技術歸口、專業支撐、國際合作和產品保證專業技術支撐。

2014年4月，全國北斗衛星導航標準化技術委員會成立，由來自行業部門、企業單位、地方院校、監測機構等單位的48名委員、7名觀察員和3名聯絡員組成，“兩彈一星”功勛科學家、北斗衛星導航系統總設計師孫家棟院士任主任委員。

各行業也有不少標準化組織機構在關注和積極參與制定衛星導航在行業中應用服務標準。

截至2013年底，國內涉及北斗衛星導航的標準有：基礎類標準13項，涉及導航術語、時空基準和接口文件等；衛星導航工程類標準涉及衛星導航總體技術、導航衛星有效載荷、地面運控系統、測控系統、發射場系統等幾十項；衛星導航應用類標準共125項，涉及數據類標準、終端產品標準、應用服務領域標準、質量與測試檢驗標準等，行業涉及電子、交通、鐵道、民航、郵政、測繪等[1]。

二、中國衛星導航標準現狀及特點

中國涉及衛星導航系統和應用有關的標準研究和制定工作長期以來一直是以各應用行業和領域自行制定為主，缺乏統一的規劃和組織管理，并且研究內容和制定的標準絕大多數集中于GPS應用服務類標準，這與以前長期依賴使用GPS有著直接的關系，北斗衛星導航系統的建設為改變這一局面提供了根本上的支撐。

通過對目前國內衛星導航相關標準進行檢索，國家標準近40項，行業標準（不包含國軍標）50余項。通過對這些標準的研究，可以發現國內標準現狀的幾個特點：

（1）標準范圍廣泛、相對零散、距離標準體系尚有較大差距

長期以來國內各行業（例如航空、航天、工信部、交通部等國家部委和大型央企）從導航標準的自我內部需求出發，制定了諸多衛星導航標準，但由于缺乏頂層組織與規劃，造成了一些基礎性標準缺失，而應用型服務標準重復制定等現象，標準范圍廣，但相對零散，標準質量也良莠不齊，難以協同。

（2）對GPS仍顯較重依賴，北斗衛星導航系統標準體系尚有很大建設空間

基于GPS的成熟性，國內各行業長期使用GPS，衛星導航標準研究和標準制定也大都集中于GPS應用標準，對多導航系統的互操作性等標準研究和制定較少，也較少參與國際標準的合作。北斗衛星導航系統的建設為中國衛星導航標準化工作提供了一個良好的契機，北斗衛星導航系統標準體系建設空間巨大。

（3）國內GPS標準主要由基礎標準和應用標準構成，且以應用標準為主

長期以來，國內使用衛星導航系統一直受制于美國等擁有和控制著衛星導航系統的國家，國內衛星導航標準的研究和制定也受此影響巨大，主要集中于GPS應用服務類標準的制定。事實上，衛星導航作為一個領域，標準體系的建設有著豐富的內涵：基礎標準、工程標準、應用標準等。

三、思考與建議

1.構建原則

（1）堅持核心知識產權和自主創新的原則

北斗衛星導航系統是中國自主研發擁有獨立控制權的衛星導航系統，是建立整個衛星導航標準體系的基礎和核心。長期以來中國的衛星導航標準體系的建設、衛星導航產業的發展一直受制于人，北斗衛星導航系統的建設則為打破這一桎梏提供了根本性的支持。必須堅持核心知識產權和自主創新的原則，在國家政策的扶持下，以市場需求為引導，總結衛星導航標準多年來發展的經驗和教訓，自主創新，以北斗衛星導航系統為核心，建成GNSS衛星導航應用的新標準體系。

（2）堅持開放兼容和國際接軌的原則

為建設科學有效的北斗衛星導航標準體系，必須充分利用國內外有效標準資源，充分采用整合、繼承和發展現有的符合實際應用的現有標準，從技術上以北斗衛星導航系統為核心，兼容GPS、GLONASS和GALILEO衛星導航系統，真正站在GNSS的高度建成開放兼容的標準體系，與國際接軌，參與國際合作和競爭。

（3）堅持科學和系統的標準體系建設原則

標準體系的建設是一個科學問題，必須堅持科學和系統的態度和方法來建設北斗衛星導航標準體系。在技術層面，應保證各類標準協調配套，本著先基礎后其他、先綜合后專業、先通用后專用、使標準體系形成一個有機整體。在管理層面，北斗衛星導航系統標準化工程建設是一個系統工程，涉及衛星導航系統研制建設單位、運行維護單位、各行業應用部門、標準化機構等，為保證標準化工程建設有效順利進行，需要在技術、管理決策、應用等方面統一領導統一協調，明確任務分工，發揮整體優勢，運用系統工程的方法，確保建設工作有序完成。全國北斗衛星導航標準化技術委員會就將起到頂層領導和管理協調的作用。其工作范圍主要包括北斗衛星導航系統管理、建設、運行、應用、服務等技術領域的國家和國際標準化工作，負責制、修訂北斗系統相關的基礎、工程建設、運行維護、應用等國家和國際標準。

2.標準體系建設構想

圖1 美國發布的GPS標準體系結構

圖2 中國發布的GPS標準體系結構

（1）標準分類方法

我國國家標準體系經過不斷完善，已經涵蓋了國民經濟的各個行業，在國家標準化工作中發揮頂層指導作用。國家標準體系的主要層次是按照國民經濟的行業分類來劃分的，在每個行業的分支中，標準可以按照層次分為國家標準、協會/行業標準和企業標準；按照標準的形式可以分為標準、指導性技術文件和工業技術協議；按照標準的類型可以分為基礎標準、方法標準、產品標準、工程標準、服務標準、管理標準、安全標準、衛生標準、環保標準、工作標準等, 共同構成一個全方位立體化的技術標準體系，每個標準在這個體系中都有這四個坐標。衛星導航標準體系的構建可以按照我國國家標準分類方法構建，選取適用的分類項目構建北斗衛星導航標準體系。

（2）參考GPS標準體系構建北斗衛星導航標準體系

目前美國的GPS標準體系結構和建設內容相對成熟，北斗衛星導航標準體系建設可以參考借鑒。通過對美國發布的GPS標準和中國發布的GPS標準進行分析歸納，形成中國的GPS體系結構圖和標準內容圖[2]（圖1-圖4所示 ）。

北斗衛星導航標準體系吸收美國標準體系的優點，在中國GPS系統標準體系的基礎上按照中國國家標準體系要求進行詳細規劃建設。例如，北斗衛星導航系統應考慮增強工程標準的建設、增強基礎標準的建設、應用服務中增強性能服務類標準的建設。

（3）北斗衛星導航標準體系建議

按照中國國家標準分類法，選取適用于北斗衛星導航領域標準體系的6類（基礎標準、產品標準、服務標準、工程標準、方法標準和管理標準）作為標準內容的基本分類，建立如圖5所示的北斗衛星導航標準體系基本框架圖。

基礎類標準主要指術語定義、時間系統、空間坐標系以及接口控制規范等基礎信息標準，如圖6所示。在目前我國制定的GPS標準當中，基礎類標準一般歸類為通用基礎標準。目前北斗衛星導航標準中重要的時空坐標及接口控制規范（ICD）都已開放發布，基礎類標準在不斷完善發展中。

圖3 美國發布的GPS系統標準體系內容

圖4 中國發布的GPS系統標準體系內容

圖5 北斗衛星導航標準體系基本框架圖

圖6 基礎類標準構成構想

產品類標準主要指有關終端產品、核心模塊、基礎數據產品、軟件產品等產品相關的標準，如圖7所示。

圖7 產品類標準構成構想

服務類產品主要指基礎服務、增強服務、精密數據服務、性能服務規范、運營服務等相關標準，如圖8所示。其中性能服務規范也可以歸類到基礎類標準。

圖8 服務類標準構成構想

工程類標準主要從工程建設的角度制定標準和規范，主要包括產品保證、工程管理和工程技術等方面的標準和規范，如圖9所示。

圖9 工程類標準構成構想

方法類標準主要針對產品測試檢定、試驗等方法制定標準和規范，如圖10所示。

圖10 方法類標準構成構想

管理類標準主要指除去北斗衛星導航系統工程管理之外的北斗衛星導航相關的管理方面的標準和規范，如北斗衛星導航產品和服務的行業準入管理規范等，如圖11所示。

圖11 管理類標準構成構想

以上從6個分類概要描述了北斗衛星導航標準構成的構想，每類中內容仍有待專業委員會補充和完善。

四、結束語

本文對我國衛星導航應用現狀和衛星導航標準現狀進行了分析，提出了北斗衛星導航標準體系構建原則，并借鑒國家標準體系分類方法提出了北斗衛星導航標準體系的基本構想。北斗衛星導航標準體系建設是一個復雜的系統工程，其基本體系框架的建設也需要廣泛和深入調查各行業、各部門的應用需求，從系統的角度統一協商一致，才能使得標準體系真正有效地為社會所采用。

[1]陳飚.全國北斗衛星導航標準化技術委員會在京成立[N/OL].北斗衛星導航系統,2014-04-28[2014-06-05].http:www.beidou.gov.cn/2014/04/28/20140 428bfdf2e7d77e499b89a5165a23ded6c3.html.

[2]朱筱虹,徐瑞,許昭霞,等. GPS標準現狀及體系分析[J]. 無線電工程, 2012,42(8):28-31.