摘要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為中國自主發(fā)展的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為推進其應(yīng)用，必須走國際標準化路線，航海無線電指向標差分北斗系統(tǒng)（RBN-DBDS）作為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的重要組成部分，文中介紹了沿海RBN-DGPS系統(tǒng)現(xiàn)狀及我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際標準化工作進展情況，分析了航海無線電指向標差分定位系統(tǒng)相關(guān)國際標準，指出了RBN-DBDS系統(tǒng)國際標準化應(yīng)開展的各項研究工作。
關(guān)鍵詞：航海無線電指向標 差分北斗 RBN-DBDS

1 引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System，簡稱BDS﹞是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國GPS和俄羅斯GLONASS系統(tǒng)之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)目標是：建成獨立自主、開放兼容、技術(shù)先進、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件正式版正式公布，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。隨著組網(wǎng)衛(wèi)星不斷發(fā)射，到2020年左右，將建成由5顆地球靜止軌道衛(wèi)星和30顆非地球靜止軌道衛(wèi)星組成的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)^[1]。

航運作為全世界最廣泛的運輸方式之一，也是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，簡稱GNSS）最早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。在沿海水域采用差分定位技術(shù)提高精度已被廣泛采用，目前，船載差分終端普遍使用的是航海無線電指向標差分GPS系統(tǒng)，且已被相關(guān)國際機構(gòu)認可為全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)（WWRNS）的一部分。 隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)完善，需要推廣北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在國內(nèi)、國際航海領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已應(yīng)用于國內(nèi)的公路運輸和漁業(yè)捕撈等相關(guān)領(lǐng)域，但在海事商船運輸領(lǐng)域的應(yīng)用尚未開展，且國內(nèi)對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在海事領(lǐng)域應(yīng)用的標準化研究尚處于預(yù)研階段。

2 沿海差分定位系統(tǒng)現(xiàn)狀

美國海岸警衛(wèi)隊在1986年開始利用航海無線電指向標播發(fā)差分GPS（DGPS）修正信息的試驗，1987年驗證了DGPS為海上導(dǎo)航提供絕對精度為10米（2drms）的可行性，1990年8月11日建立了實驗性的DGPS服務(wù)，并開始建設(shè)沿海無線電指向標-差分全球定位系統(tǒng)（RBN-DGPS），1995年具備了初步運行能力，1999年具備了完全運行能力。

歐洲的瑞典等國家也于1992年相繼開始建立DGPS臺站，進行試驗性服務(wù)。
美國海岸警衛(wèi)隊于1993年4月公布了DGPS導(dǎo)航服務(wù)的廣播標準。
國際海運事業(yè)無線電技術(shù)委員會（RTCM）于1994年發(fā)布了《適用于差分GPS服務(wù)的RTCM推薦標準》2.1版。
國際航標協(xié)會（IALA）于1994年11月發(fā)布了《關(guān)于差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（DGNSS）規(guī)劃的通函》。
國際電信聯(lián)盟（ITU）于1992年發(fā)布了《關(guān)于在283.5-315kHz（1區(qū)）和285-325kHz（2和3區(qū)）頻段的航海無線電指向標全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)差分發(fā)射的技術(shù)特性》。

目前全球范圍內(nèi)在航海上獲得廣泛應(yīng)用的是RBN-DGPS系統(tǒng)，其通過航海無線電指向標播發(fā)臺播發(fā)DGPS修正信息，向用戶提供高精度定位的助航服務(wù)，它不僅能提高GPS的定位精度，而且還能通過其完善性監(jiān)控臺對每顆衛(wèi)星信號進行獨立檢核來改善GPS的完善性，是國際航標協(xié)會（IALA）等國際組織接受的一種提供差分GPS信息的方式。

目前，全球覆蓋的RBN-DGPS臺站達到400余座之多，免費為沿海水域船舶及港口作業(yè)提供高精度的定位服務(wù)。設(shè)備生產(chǎn)廠商主要有二家，天寶（Trimble）和徠卡（Leica），差分方式采用軟差分和硬差分兩種方式，軟差分通過計算機軟件計算和產(chǎn)生修正值，而硬差分通過設(shè)備自身的硬件實現(xiàn)，目前應(yīng)用中硬差分情況較多。

中國交通運輸部海事局根據(jù)IALA發(fā)布的《關(guān)于差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（DGNSS）規(guī)劃的通函》，制定了中國沿海無線電指向標-差分全球定位系統(tǒng)（RBN-DGPS）規(guī)劃，并從1996年開始，分三期建設(shè)我國沿海RBN-DGPS系統(tǒng)。截至2012年，全國已建成RBN-DGPS臺站23座，基本覆蓋了中國沿海水域。

3 北斗差分系統(tǒng)國際標準化研究

3.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際標準化

國際航海是衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的重要領(lǐng)域，被國際海事組織（IMO）認可是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）在國際航海領(lǐng)域應(yīng)用推廣的基礎(chǔ)和前提。根據(jù)IMO現(xiàn)有的機制，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)只有形成海事領(lǐng)域的應(yīng)用標準后方可在國際海事領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用，而形成國際海事領(lǐng)域的應(yīng)用標準必須經(jīng)過三個環(huán)節(jié)：第一是IMO將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)認可為WWRNS一個組成部分；第二是IMO認可北斗導(dǎo)航系統(tǒng)船載接收機性能標準；第三是國際電工組織（IEC）依據(jù)性能標準審議和制定北斗接收機的測試標準。

至今，美國的GPS和俄羅斯的GLONASS已被IMO認可為WWRNS的組成部分，并已完成了船載接收機性能標準的制定修訂工作，且美國GPS已廣泛應(yīng)用于全世界的商船。歐盟的GALILEO雖然系統(tǒng)尚未建成，但IMO已認可其船載接收機性能標準。

為加快北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及船載產(chǎn)品的國際標準化進程工作，近期，在交通運輸部海事局、外事司等部門的牽頭下，在IMO，我國代表團開展了一系列有條不紊的推進工作^[2]。

2012年1月，中國政府向IMO COMSAR分委會第16次提交了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）發(fā)展情況的信息文件 （COMSAR 16/INF.18），COMSAR分委會予以了關(guān)注并向海安會MSC 91進行了報告。

2012年11月，中國政府向IMO第 91屆海安會遞交了《關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于國際海事領(lǐng)域的議題》提案（MSC 91/19/5），建議將BDS作為全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)（WWRNS）的一個組成部分和制定“船載BDS接收機性能標準”。會議審議了該提案，并同意將該議題列入NAV分委會2012-2013兩年度工作計劃和NAV分委會第59次會議的臨時議程，邀請NAV分委會第59次會議注意。

2013年9月，NAV分委會第59次會議將在議題4下審議“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在國際海事領(lǐng)域的應(yīng)用”。

3.2航海無線電指向標差分北斗系統(tǒng)

航海無線電指向標差分北斗系統(tǒng)（RBN-DBDS）作為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的一部分，其國際標準化涉及以下部分工作。

3.2.1 相關(guān)國際標準及文件

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)尚未達到全球覆蓋，航海無線電指向標差分北斗系統(tǒng)也處于研究試驗階段，國際化進程正在進行之中，可以參考的主要國際標準及文件如下：

國際海運事業(yè)無線電技術(shù)委員會（RTCM）：
（1）適用于差分GPS服務(wù)的RTCM推薦標準（2.3版）（2010.5.21）
（2）差分GNSS服務(wù)（3.x版）（2013.2.1）
（3）通過INTERNET協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸RTCM標準（2.0版2011.6.28）
（4）適用于差分GPS基準站和完善性監(jiān)測站的RTCM推薦標準（1.2版）
國際航標協(xié)會（IALA）：
（5）關(guān)于差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（DGNSS）規(guī)劃的通函（1994.11）
（6）關(guān)于在283.5—325kHz頻段DGNSS服務(wù)的性能和監(jiān)測指南（1999.3）
（7）關(guān)于提供在283.5—315kHz頻段（1區(qū)）和285—325kHz頻段（2和3區(qū)）的海上無線電導(dǎo)航服務(wù)的建議（IALA R115號建議）（1999.12）
（8）關(guān)于在283.5—325kHz頻段DGNSS服務(wù)的性能和監(jiān)測建議（IALA R-121號建議）（2001.6）（最新版為2004年1.1版）
（9）IALA指南1016-關(guān)于提供283.5-325khz頻段DGNSS服務(wù)的雙邊協(xié)議和政府間諒解備忘錄指南
（10）IALA指南1053關(guān)于認可差分全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為IMO全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)組成部分的建議
（11）IALA建議R-121-關(guān)于在283.5—325kHz頻段DGNSS服務(wù)的性能和監(jiān)測建議(1.1版）
（12）IALA加以R-129-GNSS的脆弱性及緩解措施(版本3）
（13）IALA建議R-135-DGNSS的未來
國際海事組織（IMO）：
（14）全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)[IMO第A.815(19)號決議]（1995.11.23）
（15）關(guān)于全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的第A.815(19)號決議的修訂本（2001.3.22）
（16）船用GPS接收機設(shè)備性能標準[IMO第A.819(19)號決議]（1995.11.23）
（17）對未來全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)）的海事政策[IMO第A.860(20)號決議]（1997.11.27）
（18）全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)[IMO第 A.953(23) 號決議]（2003.12.5）
（19）對未來全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)修訂過的海事政策和需求[IMO第A.915（22）號決議]（2001.11.29）
（20）采用修訂的船載全球定位系統(tǒng)接收機設(shè)備性能標準[MSC.112(73)號決議]（2000.12.1）
（21）采用船載GALILEO接收機設(shè)備性能標準[MSC.233(82)號決議]（2006.12.5）
國際電信聯(lián)盟(ITU)：
（22）關(guān)于在283.5—315kHz（1區(qū)）和285—325kHz頻段（2和3區(qū)）頻段的航海無線電指向標全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)差分發(fā)射的技術(shù)特性（ITU-R M.823-2建議）（1997）
國際電工委員會（IEC）：
（23）IEC61108-1全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)—第1部分：GPS—接收機設(shè)備—性能標準、試驗方法與要求的試驗結(jié)果（1996.6）
（24）IEC61108-4全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)—第4部分：船用DGPS和DGLONASS接收設(shè)備性能要求、檢驗方法和所要求的檢驗結(jié)果（2004）

3.2.2 研發(fā)RBN-DBDS設(shè)備

航海無線電指向標差分北斗系統(tǒng)的研發(fā)、推廣及應(yīng)用的基礎(chǔ)是對現(xiàn)有GPS系統(tǒng)的兼容，為此設(shè)備研制及軟件開發(fā)均應(yīng)考慮到多系統(tǒng)的兼容。主要工作如下：
（1）研制RBN-（DBDS+DGPS）基準站接收機（含天線）樣機（硬件差分）；
（2）研制BDS基準站接收機精確算法軟件；
（3）研制基于軟件無線電的RBN-（DBDS+DGPS）基準站軟件差分軟件（軟件差分）；
（4）研制差分航海無線電指向標接收機（含天線）樣機；
（5）研制便攜的RBN-（DBDS+DGPS）差分定位雙模一體接收機樣機；
（6）研發(fā)RBN-（DBDS+DGPS）臺站管理軟件；
（7）研發(fā)RBN-（DBDS+DGPS）系統(tǒng)測試軟件。

3.2.3 RBN-DBDS系統(tǒng)測試

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的認可必須有大量應(yīng)用測試數(shù)據(jù)的支持，作為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際標準化的重要組成部分，RBN-DBDS系統(tǒng)的初期測試工作主要包括：
（1）研究制定航海無線電指向標差分BDS系統(tǒng)的測試方案；
（2）研發(fā)航海無線電指向標差分BDS系統(tǒng)測試軟件；
（3）選擇2-3個臺站進行RBN-（DBDS+DGPS）雙?；鶞收鞠到y(tǒng)功能和性能測試，包括：基準站數(shù)據(jù)傳輸速率和質(zhì)量、差分改正數(shù)據(jù)精度和可靠性、用戶動態(tài)接收性能和效果、系統(tǒng)完善性監(jiān)測狀況等。
（4）開展航海無線電指向標差分BDS系統(tǒng)海上動態(tài)測試，對整個系統(tǒng)的覆蓋范圍、定位精度、信號傳播質(zhì)量等性能作出綜合評估。
初期測試工作主要是為了驗證兼容系統(tǒng)RBN-（DBDS+DGPS）的可用性、可靠性等，也為RBN-DBDS系統(tǒng)運行收集數(shù)據(jù)，以提供對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際標準化工作的支持。

4 結(jié)語

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國際標準化是一個漫長的過程，首先需要系統(tǒng)自身的不斷完善，隨著發(fā)射衛(wèi)星的增多，全球覆蓋的實現(xiàn)，各種國際標準化預(yù)研工作應(yīng)該早日啟動，根據(jù)相關(guān)國際標準，開發(fā)測試系統(tǒng)，收集大量應(yīng)用數(shù)據(jù)，以最終實現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國際應(yīng)用。

參考文獻
1 中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展報告. 6-9.
2 中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)官方網(wǎng)站

作者簡介
竇芃，女，1981年9月出生，工程師，主要從事衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研究。