北斗卫星定位系统方案

北斗卫星定位系统方案北斗卫星系统是我国拥有自主知识产权的全球卫星定位系统，是国家安全战略的重要内容。近年来，国家不断加大投入，完善系统的覆盖能力和服务能力，着力向民用化推广应用。按照国家大力发展卫星应用产业的战略部署，北斗应用技术支持中心和佛山市南海区科技信息局组织佛山市电子口岸有限公司、广州广嘉北斗电子科技有限公司南海分公司、北京博科星通科技有限公司等致力于卫星应用开发的企业，以南海作为试验区，研究和推广北斗卫星系统民用化应用，验证和完善北斗卫星应用产业结构。为此，特制定如下试点建设方案。一、项目背景（一）北斗卫星定位系统简介中国先后在2000年10月31日、2000年12月21日和2003年5月5日发射了3颗“北斗”静止轨道试验导航卫星，组成了“北斗”区域导航系统（又称为“北斗1代”卫星定位系统）。该系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GNSS广域差分功能。2007年02月03日凌晨中国在西昌成功发射第四颗北斗导航试验卫星，并已在运行至今工作稳定、状态良好的北斗导航试验系统基础上，开始着手建设拥有自主知识产权的全球卫星定位系统──北斗卫星定位系统（又称为“北斗2代”）。2009年前后，北斗卫星定位系统12颗卫星上天，我国卫星应用产业进入一个前所未有的快速发展期。2010年北斗卫星定位系统即可为我国及周边地区提供基本服务，并逐步发展为全球服务，这标志着我国已成为继美国、俄罗斯和欧洲之后自主研制建立卫星定位系统的国家。（二）北斗卫星定位系统应用现状2008年，北斗卫星定位系统表现最为抢眼。在汶川抗震救灾中，“北斗一号”全力保障了救灾部队行动；奥运会期间，北斗系统与GPS系统共同承担相关保障任务；北斗卫星定位系统首次参加神舟飞船飞行试验任务，成为“神七”返回舱着陆场系统空中指挥平台的一大亮点。目前，“北斗一号”已成功应用于水利水电、海洋渔业、交通运输、气象测报、国土测绘、减灾救灾和公共安全等领域。“南沙渔船船位监测系统”从根本上解决了船位监测、险情报知、海难救援等实际难题；“三峡水文测报系统”解决了三峡上游流域水文信息报知难等突出问题，为三峡库区水位监测、科学调控提供了可靠手段。但是，这些应用只局限于特定行业，还没有形成产业体系。而且由于我国产业基础薄弱、技术积累不够、关键应用技术与核心产品受制于人的局面尚未得到根本改变，卫星应用产业的发展也面临着巨大的挑战。（三）国家大力扶持北斗卫星定位系统产业化我国的卫星应用开发与产业化业已启动。国家发改委在2002年开始实施了“卫星导航应用产业化”专项。专项的具体目标和主要任务是，到“十五”末期形成一个市场规模超过百亿元的新产业，培育具有市场竞争力的骨干企业，创造一批具有中国特色的主导产品。2005年，原国防科工委启动了北斗系统民用市场开发与产业化专项，设立了三大专题：一是能为卫星应用产业当前推动和长远可持续发展形成共享资源的共享平台与支撑体系；二是关系到产业化发展全局的、基础的、需要强化的关键技术与基础产品；三是有影响、有示范性、能广泛推广并确实能为老百姓带来好处的典型应用示范工程与系统。随着中国第二代卫星定位系统被列入国家重大科技专项并开始启动实施，我国卫星应用产业的发展正面临着前所未有的历史性机遇。二、项目意义（一）率先探索北斗卫星民用化，引领北斗卫星产业化形成北斗卫星应用试点建设将吸引地方政府和具有核心技术的企业共同投入，形成合力，整体推动北斗卫星定位系统在关系国计民生的社会经济重要领域的大规模应用，验证并完善北斗卫星定位系统应用能力。打破过往由一家企业自成产业体系的封闭模式，通过合理的社会分工，吸引更多社会资源投身北斗卫星产业，促使以北斗卫星定位系统为基础的卫星应用产业链的加速形成，从而达到试点建设的示范效应。（二）构建信息网络体系，促进现代服务业发展珠江三角洲经济的不断发展，促使物流业得到迅猛发展，现代信息服务业也呈迅猛发展趋势，为卫星应用产生巨大需求。近年来，南海涌现出一批特色鲜明的物流园区，如三山国际物流港、里水空港物流基地、九江现代物流基地等，促使我区物流业向现代化提升。特别是电子口岸的设立，集中体现信息网络体系对物流业的支撑作用。但是，物流企业高速发展与现代信息服务业的相对滞后形成鲜明对比，一定程度影响现代物流业发展，亟需注入新元素以推动现代信息服务的加速发展。（三）占领技术制高优势，吸引卫星产业集聚在《珠江三角洲地区改革发展规划纲要》的战略部署下，南海丰厚的信息化底蕴得以充分发挥，新型平板显示、新光源、数字家庭等新兴产业相继落户。传统产业在工业化与信息化融合的大潮中，得以焕发新活力。卫星应用产业的引进是在国家重点扶持发展的背景下，突出自主创新和产业集聚，培训壮大新兴产业和大力发展高新技术产业的重要举措，将进一步丰富我区现代产业体系。据业内专家分析，未来三年广东及华南地区卫星应用产业带动的产值将达800亿元至1000亿元左右，我国卫星应用产业带动的产值将会达2500亿元至3000亿元左右。我区如能在这一领域把握机遇，先行先试，以技术优势吸引卫星应用产业集聚，将成为我区新一轮经济发展的增长点。（四）招揽技术型人才，推动产学研发展北斗卫星定位系统是我国拥有自主知识产权的技术创新成果，目前，国家正加大资源投入、集中技术人才攻克一批技术难点，扩大北斗卫星定位系统的应用领域。通过发展卫星应用产业，可以引入国防科工局、总参总装备部、国防科学技术大学等和企业的联合合作，创新部省区域化合作模式，实现政、产、学、研在技术、人才、行业应用上的创新合作，实现科研成果和新兴产业的有机结合，提升我区人才储备。三、建设目标围绕国家大力发展卫星应用产业的战略部署，以产业应用推动技术创新，以技术创新带动产业发展，初步构建北斗卫星定位系统从系统运营、到终端生产、到应用服务的完整产业链，为建设珠江三角洲卫星应用产业化基地起示范作用。量化目标为：实现“三个一”工程，即搭建一个北斗卫星定位系统应用支撑平台，制定一套北斗卫星定位系统民用化接口协议，开发一个兼容北斗卫星定位功能的应用系统。四、实施内容（一）北斗卫星定位系统应用支撑平台建设1、现状分析：“北斗一代”在定位实现的方法上与美国的GPS系统存在很大的区别。它对所有用户位臵的计算不是在卫星上进行，而是在地面中心站完成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用户的位臵及时间信息，并负责整个系统的监控管理。简单地说，需要高效、便捷地获取卫星定位信息，所有应用平台都需要与地面中心站搭建有效连接。目前，拥有北斗卫星服务许可证的有5家企业，分别是北京北斗星通导航技术股份有限公司、北京神州天鸿科技有限公司、北京中兴恒和北斗卫星应用科技股份有限公司、上海普适导航技术有限公司、北京国智恒电力管理科技有限公司，主要集中在北京、上海两大城市，而且这些公司的业务重点是对国防、渔业、石油、危化品等特定行业。对华南片区的辐射作用较少，还未达到真正意义的向民用化开放。2、实施目的：建立“北斗卫星定位系统应用支撑平台(第一期)”(简称支撑平台)，是要在北斗系统得到充分安全保障的基础上，向南海及珠三角地区的民用用户北斗卫星定位信息服务，使得北斗系统能够服务于本地区的民用项目。该支撑平台在北斗系统与民用集团用户之间，建立起可靠、通畅的通讯线路，同时又能起到安全屏障的作用。此外，通过借助支撑平台的信息处理能力，在北斗系统民用产业化的实现中，转移和分解北斗系统的部分处理压力。本次“支撑平台”的实施，将按照电信运营商级的高标准来进行，并在设计上预留今后扩展到支持更多“北斗一代”应用、及顺利过渡到“北斗二代”应用支撑平台的接口和空间。3、实施计划：支撑平台由北斗应用技术支持中心负责组织相关单位进行设计和建设，积极争取中国人民解放军总装备部北斗办、中国人民解放军总参谋部北斗总办的大力支持下，南海区政府提供基础资源，计划利用3个月时间完成。实现功能如下：（1）用户管理。对用户的身份和业务权限进行管理。设计容量为2000户，可支撑本次佛山电子口岸试点项目的注册用户，以及今后一段时间内其他试点项目的新增用户管理需求。（2）北斗系统接口。与北斗网管中心进行对接，获取北斗系统中服务本地用户所需要的相关信息。主要工作是对北斗系统的原业务数据格式进行重新编制处理，使之可以成为普通电信和计算机网络可以传输和解释的形式，以便普通用户对北斗数据的解析和利用。（3）应用开发接口。北斗卫星系统原有的设计是一个封闭式系统，所有通信都是通过星间链路根据自有协议完成，这造成普通用户无法与电信网系统进行联接，也限制了民用用户的使用。本次实施，“应用支撑平台”将开发一套API接口，使得服务供应商可以基于该套协议标准，有机地结合两个不同的网络通信系统，使民用用户能够利用北斗系统开发相应的增值服务，起到了承上启下的作用。（4）定位服务与导航。在业务支撑平台中，通过通讯调度、GIS监控的各种手段，为试点项目中的各类型用户提供基础的定位及导航服务。（5）终端管理。北斗系统的民用化刚刚起步，需要对终端进行严格的管理和监控。通过终端管理系统，支撑平台管理中心的授权人员，可以对试点项目中终端进行跟踪和有效的管理，保证系统的安全性和可延续性。（二）北斗卫星定位系统民用化技术接口研究1、现状分析：由于北斗卫星定位系统重点应用在军事领域，在推向民用化的过程中，必定存在军用与民用的差异，迫需解决两者之间的转换问题。一是北斗通讯模组协议转换。北斗卫星通讯模组的通讯协议为军方专用协议，该协议为“绝密”保密级别，不能对公众开放，需要将该军方专用协议转为符合民用标准的通讯协议。在实现协议转换目的的同时，保护军用协议不能被电路反向工程所破解。二是北斗坐标与GPS坐标转换。北斗卫星系统采用BJ-54坐标，GPS系统采用WGS-84坐标，两者不兼容，需要进行坐标转换。BJ-54坐标和WGS-84坐标的转换不是简单的线性关系，只能是在某一区域内近似转换，属于有损变换，因此，保证转换精度是首要解决问题。2、实施目的：通过对北斗卫星定位系统民用化技术接口研究，解决北斗卫星定位系统民用化推进过程中的共性问题，对北斗系统的规模化应用具有不可或缺的作用。同时，攻克一批技术难关，争取将研究成果的技术接口协议上升为国家规范标准，占领技术制高点。3、实施计划：该课题由广州广嘉北斗电子科技有限公司南海分公司和北京博科星通科技有限公司共同研究。广州广嘉北斗电子科技有限公司南海分公司负责提供技术接口的解决方案和转换程序，北京博科星通科技有限公司作为终端设备生产单位，将转换程序融合到终端设备上实施运用，验证转换程序的可用性。初步解决方案：在原北斗通讯模组上增加智能接口板模块，实现军用协议转为公用协议。如下图示：针对本项目，开发一套嵌入式软件，将北斗终端接收模组接收的BJ-54坐标转换为WGS-84坐标，并将该坐标数值通过电信网或北斗通讯模组发送到后台的监控系统。工作流程如下图所示：（三）佛山电子口岸卫星定位监控系统建设（建立GPS、北斗卫星定位兼容互操作平台）1、现状分析：佛山电子口岸是佛山市唯一的“大通关”信息平台，已自主组织开发系统16个，其中已应用10个，包括：小型船舶检验检疫业务管理系统、进出口商品检验管理系统、港口社区系统、港口查验系统、转关系统、货物电子核放系统、海事船舶进出口岸审批系统、港信通、口岸资讯、口岸执法系统等。另外合作项目7个，包括：关务管理平台、跨境电子报关传输服务（佛山市落实CEPA5及广东先行先试的首个项目）、驳船快线、贸易文件传输系统、移动商贸平台、电子订舱系统、一呼通PTT语音对讲卫星定位终端，其中已有用户使用的项目有4个。但是，随着电子口岸业务的发展，对信息应用支撑平台提出更多需求。目前，采集车辆定位信息一般靠GSM、GPRS实现，但由于受到服务中心和网络覆盖的限制，装载此类GPS的汽车或船舶经常在行驶到无通信公网覆盖的地区则无法正常定位，特别对远洋船舶无法实现跟踪服务，而通过卫星通信一般费用较高。因此，利用北斗卫星定位系统的短信功能将弥补这一缺陷，也符合国家发展的需要。2、实施目的：通过对一呼通PTT语音对讲卫星定位终端进行升