曹 冲
(中国全球定位系统技术应用协会咨询中心，北京 10037)
摘 要：阐述了全球导航卫星系统(GNSS)及其产业的发展现状及前景，重点叙述国内外系统、技术、市 场和产业的来龙去脉，并提出了自己的研究结果和观点与预测。
关键词：GNSS（全球导航卫星系统)；GPS（全球定位系统）；GLONDASS（全球导航卫星系统）；GALILEO（伽利略）；COMPASS/BD-2（“北斗”导航卫星系统）；QZSS（准天顶卫星系统）；IRNSS（印度无线电导航卫星系统）；WAAS（广域增强系统）；EGONAS（欧洲静地重迭导航系统）；MSAS（多功能运输卫星系统）；GAGAN（GPS与静地增强系统）； SDCM（差分改正与监测系统）；NicomSat—1（尼日利亚通信卫星增强）；MEO（中高度地球轨道）；GEO（静地轨道）；IGSO（倾斜地球同步轨道）
一、概 述
GNSS（全球卫星导航系统）又称天基PNT系统，其关键作用是提供时间/空间基准和所有与位置相关的实时动态信息，业已成为国家重大的空间和信息化基础设施，也成为体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源，也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具。由于其广泛的产业关联度和与通信产业的融合度，能有效地渗透到国民经济诸多领域和人们的日常生活中，成为高技术产业高成长的助推器，成为继移动通信和互联网之后的全球第三个发展得最快的电子信息产业的经济新增长点。由于其应用与服务的大众化、全球化特质，以及和通信与网络产业良好的互补性、融合性优势，因而具备成长为巨无霸产业的所有有利条件，且目前我国正处在其产业爆发性增长的孕育期。
由于GNSS在国家安全和经济与社会发展中有着不可或缺的重要作用，所以世界各主要大国都竞相发展独立自主的卫星导航系统。估计在2020年前，全世界将有四大GNSS，他们是：现有的美国GPS和俄罗斯GLONASS，欧盟计划在2013年建成的GALILEO系统，以及我国正在建设的COMPASS。GNSS实际上泛指卫星导航系统，包括全球星座、区域星座，及相关的星基增强系统。除了上述的四个全球系统及其增强系统（美国的WAAS、欧洲的EGNOS和俄国的SDCM）外，日本和印度等国也在建设自己的区域系统和增强系统，
即日本的QZSS和MSAS，印度的IRNSS）和GAGAN，以及尼日利亚运用通信卫星搭载实现的NicomSat-1星基增强。
二、全球导航卫星系统的现状与前景
⒉全球导航卫星系统的现状
调墨油全球卫星导航系统及其产业当前正经历前所未有的三大转变：从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代，导致卫星导航体系全球化和增强多模化；从以卫星导航为应用主体转变为PNT（定位、导航、授时）与移动通信和因特网等信息载体融合的新阶段，导致信息融合化和产业一体化；从经销应用产品为主逐步转变为运营服务为主的新局面，导致应用规模化和服务大众化。三大趋势发展的直接结果是使应用领域扩大，应用规模跃升，大众化市场和产业化服务迅速形成。
l870有区域系统和局域系统对其进行增强；二是多系统兼容，通过GNSS兼容与互用的合作，
实现L1和L5上的民用信号的互用共享；三是多模化应用，除了导航外，还用于定位、授时、测向，充分发挥其功能与能力；四是多手段集成，除了卫星导航及其增强外，还利用非卫星导航手段，如蜂窝移动通信（UMTS）网络、Wifi网络、Internet网络、惯性导航、伪卫星、无线电信标等。采取如此众多的对策措施，旨在形成一个以GNSS为主体的PNT应用服务体系，真正做到任何时候、任何地方、全时段全空间的无缝服务，实现产业的全球化、规模化、规范化和大众化发展。面对BD-2/GPS/GLONASS/Galileo四大系统100余颗工作卫星在天空中盘旋的局面，用户有个最优化选择和最佳化应用的问题，而四大系统及其它卫星导航服务提供者的各大强国必须认真思考和实现GNSS的兼容与互用，以及探索新一代民用GNSS体系的建设方式和实施办法，在可能的条件下酝酿共建共享的问题。
三、导航卫星系统与应用技术的进展
感染效应⒈导航卫星系统技术的更新换代
GNSS实现兼容与互用后可提高到1m左右。最值得提出的是，卫星导航系统的指标体系有了重大变化，以GPS为例，原先指标参量主要为精度、可用性、连续性和完好性，GPSⅢ
区域收入差距阶段除了高精度要求外，还有可确保的可用性、可控的完好性、抗干扰功率增强、导航担保、增强安全性、后向兼容、系统自生存性，以及民用信号从1个变成4个。Galileo系统的服务理念与全球定位系统相比有了进一步深化，其信号编码体制有明显创新，得到公认，并衍生多个应用品种。
⒉导航卫星应用技术的层出不穷
卫星导航应用技术的进步是以接收机为核心的，20多年来，接收机技术、接收机芯片技术以摩尔定律在发展，在进步，性能成十上百倍地提高，重量成百上千倍地减轻，价格成千上万倍地降低，民用接收机技术大大地带动了军用技术的快速进步。同时，车辆导航仪、个人导航仪（PND)、手持机、定位手机、导航手机、行驶记录仪、监控终端等等应用终端以更加丰富多彩、功能强大而驰名，受到广大用户的青睐。此外，各种各样的应用与服务系统，如移动位置服务系统（LBS）、车辆信息系统（Telematics）、实时智能交通信息系统、不停车收费系统、车队管理系统、物流运输系统，以及多种多样的专业应用系统，日新月异地进入市场和产业，形成明显的生产力，对于提高生产效率，提升服务水平，改善生活质量，推动经济发展，发挥着积极作用。技术发展的重大倾向是卫星导航系统应用
业已拓展到PNT或PNOT（Position、Navigation、Orientation、Timing，定位、导航、定向、定时）全领域，并且以它为中心逐步实现与通信(cell、WLAN、UWB、bluetooth）、互联网、惯性导航传感器、时钟等等的融合与集成，将多种多样的信息来源与信息通道实现一体化整合，真正达到全球任何时间、任何地方（海陆空天与地下和水下）的PNT应用与服务，已经成为人们未来十年追求的目标。
⒊导航卫星技术发展的推动力的演变
卫星导航系统及其技术的飞速进步，其发展动力来源正在发生着微妙的变化。GPS建设初期主要动力来自军用需求，来自技术牵引，任务与目标相对集中，随着系统变成军民两用进程的发展，市场与产业的广泛需求越来越丰富，越来越多样化，应用与服务需求逐步上升为主要矛盾，成为矛盾的重要方面。使得发展驱动力从主要来自使命牵引转变为主要来自需求推动，也就是更多地来自于产业、市场和用户的需求。所以，无论GPSⅢ和Galileo系统的设计建设，多将需求调研作为一个重要方面加以研究，从而实现系统指标体系的重大调整，使之更加切合实际，更加有用。这种转变是带有根本性意义的，是科技发展的方向性问题，会对产业发展产生深远影响。这种转变给我们新兴国家以机会，有更多的发展
余地，有更多的市场开拓空间。这种转变也给我们提出了更高的要求，要紧跟用户需求，研发生产出更多更好切合实际应用的高效产品，实现双赢和多赢，让用户得到看得见摸得着的实实在在的好处，实现增值服务。
四、导航卫星应用市场和产业的发展现状和趋势
⒈导航卫星应用市场的分析及其解析
卫星导航应用与服务市场通常可分为低端和高端两类。近10年来，随着Galileo系统的出现，其市场分类方法逐步为人们所接受，那就是：大众市场、专业市场和生命安全市场。生命安全市场从一般概念来说，往往觉得与其它两个市场有所重复，实际上，生命安全市场在这里是与卫星导航的服务相互联系的，Galileo系统具有公开、商务、公共特许、生命安全和搜救，专门的生命安全服务必须与卫星导航系统的完好性结合来。目前，这方面的应用尚未正式广泛展开，所以大众对于这方面的认识，还不太了解，有待提高。通常，大众市场包括：城乡和公路与内水（小汽车、轻型车、卡车、公交车、长途客货运车辆和水上航运）、个人应用（行人、游艇、娱乐休闲、游戏、老人、小孩、弱势人、通信、导航和LBS）；专业市场包括：空间（飞行体跟踪、卫星定位、轨道确定、姿态确定和飞行
编队）、时间（电网同步与故障诊断）、科研（气象预报、深空探测、地球物理和海况研究）、测绘（大地测量、多传感器相关、动态测量、网络RTK和地理信息系统集成）、能源（电力网管理、海床勘测、资源开发、油气钻探和核废料管理）、环境（潮汐与海流测量、油污染围堵、有害废料回收利用和资源管理）、农业（农田养护、播种施肥收割最优化、家畜放养跟踪和收割打场效率改进）、通信与网络（通信同步、蜂窝集成、传呼定位和网络同步等）、管理（船队管理、物流管理、车队管理、人员管理和产品管理）；生命安全市场包括：交通运输（航空、航海和铁路）、；安全保障（个人保镖、安全防恐、交通监控、危险品运输和司法应用）、应急联动（医疗急救、防灾救灾、火警盗警、搜索救援、重大事故应对和公共健康与安全）。
⒉mor大众市场是重点，专业市场是关键，生命安全市场是制高点
在产业发展中，极大多数产值与份额贡献来自于大众市场，是产业成长的重点和依托，主要是车辆应用和个人应用，服务体现在Telematics和LBS两大系统中。专业市场涉及的方方面面极其广泛复杂，在各行各业发展中，卫星导航技术是强大的创新推动力和改造传统产业的生力军，对许多行业而言是带有革命性的新兴技术，成为关键的技术驱动力。在三大市场中，生命安全是产业的制高点，卫星导航系统的几大指标中，完好性主要针对的是
生命安全应用与服务。
⒊卫星导航产业的发展阶段及其定位依据
卫星导航产业对于全世界来说，都是个新兴的产业，其核心市场至今尚未突破1000亿美元，应该说仍处在初级发展阶段。而且GNSS概念只是在形成过程中，GPS本身也在不断的演变中，而这种变化过程又是一个较长的时期，在一定程度上延缓了卫星导航产业的发展。同时，作为一个能与蜂窝通信与互联网相结合的大产业，一个具有光辉前景的大产业，其形成、演变、结合、成长和发展过程，必然经历一个较长的发展时期，实现用户培育，形成市场氛围，营建基础设施，达到规模经济，均需要时间。这是全球共同面对的事实。应该指出的是，产业发展到今天，已经到了向全球化、规模化和大众化进步的重大关键转折期，期盼多年的爆发性增长阶段呼之欲出，恰恰就在今后的3～5年内，在此期间，GNSS仍停留在概念上，并不会构成实用系统，唯一能稳定有效工作的系统可能还是GPS，这是又一个明摆的事实，对此必须有清醒的认识。而在卫星导航应用与服务技术及产品领域，我国与国际先进水平相比，至少落后5～8年。这是另一个严峻的不得不面对的事实。卫星导航系统面临的第四个事实是，GNSS多系统之间的兼容与互操作，开展深入广泛的协调与合作，以期形成一个实用高效的合成系统。面对四大事实，我国的卫星导航
系统及其产业应该有个准确合理的定位和因情而异、因地制宜、因时而变的宏观决策、应对举措，解决好国际与国内、系统与应用、技术与产业、政策与市场、长远与现实等一系列关系，把产业发展放到一个切实可行、行之有效的基石上，推进之，发展之。
⒋应用产业的发展现状与前景预测五、结论
生产队⒈全球卫星定位系统及其产业发展的三大趋势必然导致导航产业的全球化、规模化和大众化，并会带来巨大的经济效益和社会效益；面对产业发展的四大事实提醒我国企业应该审时度势，因地制宜，内外联合，将产业引上健康发展的快车道。
⒉全球卫星导航系统发展的四大特点，将GNSS系统的价值发挥到极致，将技术创新与系统集成整合到极致，将卫星导航应用与服务的功能推进到极致，从而有可能突破许多关键技术和基础设施的“瓶颈”为产业的高速发展铺平道路。
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