“大河向東流，天上的星星參北斗……”。在夜間，“北斗星”因其形狀易于辨認(rèn)而成為人們指引方向的坐標(biāo)。如今，命名為“北斗”的我國(guó)自主研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也正在人們的生活中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用……

　　民航需要“北斗”嗎?這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)而又不可回避的問(wèn)題。

　　實(shí)際上，作為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的最高級(jí)別民用用戶，民用航空是“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)渴望進(jìn)入?yún)s又難以涉足的領(lǐng)域。面對(duì)美國(guó)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)在民航業(yè)絕對(duì)主導(dǎo)的衛(wèi)星導(dǎo)航格局，“北斗”要實(shí)現(xiàn)的首先是突破。路漫漫，雖道阻且長(zhǎng)，夢(mèng)想終將照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

　　民航，不做“北斗”應(yīng)用的旁觀者

　　中國(guó)科學(xué)院院士、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟曾說(shuō)過(guò)：“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，只有想不到?jīng)]有做不到。”

　　的確，作為我國(guó)自主研制的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，“北斗”(BDS)是服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和公共安全的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施，如今已與美國(guó)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格羅納斯系統(tǒng)(GLONASS)、歐洲在建的伽利略系統(tǒng)(Galileo)并稱為四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，填補(bǔ)了我國(guó)在衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域的空白。截至2013年底，我國(guó)已累計(jì)發(fā)射16顆“北斗二號(hào)”衛(wèi)星，順利完成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航工程區(qū)域組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)亞太地區(qū)定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。

　　雖然北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)取得了階段性成果，但在中國(guó)民用航空領(lǐng)域，目前“北斗”依然是個(gè)“門(mén)外漢”。

　　現(xiàn)代大中型運(yùn)輸機(jī)一般都裝有慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等，為航空器提供導(dǎo)航定位服務(wù)。由于能夠滿足民航對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，且向全球民用用戶提供免費(fèi)的導(dǎo)航定位服務(wù)，目前在全球民用航空領(lǐng)域，美國(guó)的GPS系統(tǒng)占據(jù)著主導(dǎo)地位。

　　讓中國(guó)民航使用“北斗”的動(dòng)力究竟何在?

　　“安全”當(dāng)然是重要原因之一。中國(guó)民航飛行學(xué)院飛行技術(shù)學(xué)院教授張光明告訴記者：“我國(guó)是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)擁有國(guó)和建設(shè)國(guó)，無(wú)論從國(guó)家戰(zhàn)略層面還是衛(wèi)星導(dǎo)航完好性層面考慮，將‘北斗’納入我國(guó)民用航空器導(dǎo)航都勢(shì)在必行。”

　　上世紀(jì)90年代中期，美國(guó)出于自身考慮，曾通過(guò)在GPS信號(hào)中加入選擇可用性(SA)干擾，人為降低普通民用用戶利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)的精度，使定位水平誤差達(dá)到100米左右。這樣的導(dǎo)航定位誤差對(duì)民用航空器飛行安全帶來(lái)難以想象的潛在威脅。從2000年5月2日凌晨零點(diǎn)開(kāi)始，美國(guó)取消對(duì)GPS的SA干擾，但并未否認(rèn)可能在特殊時(shí)期再一次施加干擾。“這一事件足以說(shuō)明，中國(guó)作為一個(gè)大國(guó)，過(guò)分依賴GPS，絕非長(zhǎng)久之計(jì)。”張光明如是說(shuō)。

　　加快推動(dòng)“北斗”在中國(guó)民航領(lǐng)域的應(yīng)用，還有一個(gè)重要原因，就是確保民航新技術(shù)的安全高效使用。多年來(lái)，長(zhǎng)期致力于推動(dòng)民航領(lǐng)域新技術(shù)應(yīng)用的民航局飛行標(biāo)準(zhǔn)司副司長(zhǎng)楊洪海告訴記者：“PBN程序及其運(yùn)行的推廣應(yīng)用，改變了民航傳統(tǒng)運(yùn)行模式，而PBN運(yùn)行的核心就是衛(wèi)星導(dǎo)航。”

　　事實(shí)上，不僅是PBN，諸如GLS、ADS-B等目前在民航推廣應(yīng)用的飛行運(yùn)行、空管監(jiān)視等航行新技術(shù)，應(yīng)用基礎(chǔ)都是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。現(xiàn)階段，這些民航新技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)都是美國(guó)GPS系統(tǒng)。

　　“在我國(guó)民航領(lǐng)域，‘北斗’首先作為GPS的備份系統(tǒng)使用，一方面可以增強(qiáng)我們對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的使用自主權(quán)和信心，另一方面‘北斗’可與GPS實(shí)現(xiàn)互操作兼容運(yùn)行，可對(duì)GPS現(xiàn)有的性能進(jìn)行增強(qiáng)和補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)更高精度的定位服務(wù)。”楊洪海表示。

　　與此同時(shí)，楊洪海認(rèn)為，民航應(yīng)用“北斗”系統(tǒng)，對(duì)于“北斗”自身建設(shè)同樣具有重要意義。“現(xiàn)今我國(guó)民航使用的大部分技術(shù)都是舶來(lái)品，要真正推動(dòng)我國(guó)民航的科技進(jìn)步，抓手有兩個(gè)，一是國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)，二是‘北斗’。”

　　也正是基于這些考慮，民航局對(duì)“北斗”系統(tǒng)在民航領(lǐng)域的應(yīng)用十分重視。從2003年開(kāi)始，民航局一直積極參與“北斗”專(zhuān)項(xiàng)工作，依托民航多種平臺(tái)進(jìn)行前期準(zhǔn)備。2009年10月，在《中國(guó)民航PBN實(shí)施路線圖》中，明確提出“北斗”系統(tǒng)建成并滿足民航飛行運(yùn)行要求后，中國(guó)民航計(jì)劃將該系統(tǒng)納入未來(lái)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)系統(tǒng)中。

　　2010年9月，在國(guó)際民航組織(ICAO)第37屆大會(huì)上，根據(jù)國(guó)務(wù)院授權(quán)，中國(guó)民航在民航局局長(zhǎng)李家祥的帶領(lǐng)下，代表中國(guó)向ICAO大會(huì)提交了第179號(hào)《中國(guó)民航衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展考慮》和184號(hào)《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介》兩篇工作文件，正式提出將北斗系統(tǒng)納入ICAO標(biāo)準(zhǔn)框架。2011年1月，ICAO理事會(huì)以決議形式，支持北斗系統(tǒng)逐步納入ICAO標(biāo)準(zhǔn)框架。此舉意味著北斗向全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)邁出了關(guān)鍵一步。

　　“北斗”在民航，夢(mèng)很近，路遙遠(yuǎn)

　　了解“北斗”的民航人普遍認(rèn)為，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民航領(lǐng)域有著非常廣闊的潛在應(yīng)用前景，這些應(yīng)用將涵蓋航空器導(dǎo)航、空中交通管理、飛行運(yùn)行管理、授時(shí)及航空通信等多方面。此外，“北斗”特有的短報(bào)文功能，可以用于民航空地之間的通信。特別是在民航搜索和救援領(lǐng)域，只依賴“北斗”而無(wú)需其他系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航空器位置的快速鎖定，并啟動(dòng)搜索和救援工作。

　　隨著覆蓋中國(guó)及周邊地區(qū)的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的建成，“北斗”之夢(mèng)似乎已經(jīng)離中國(guó)民航越來(lái)越近了。但事實(shí)上，民航對(duì)“北斗”的實(shí)際應(yīng)用還僅僅處于初級(jí)階段，未來(lái)的路注定很漫長(zhǎng)。

　　“民航是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的最高級(jí)別用戶。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只要能滿足民航導(dǎo)航的要求，在其他領(lǐng)域基本都可以應(yīng)用了。”楊洪海之所以這么說(shuō)，原因有三：一是民航的定位導(dǎo)航以“米”作為量級(jí)，精度要求高;二是飛機(jī)速度快，高速環(huán)境下定位、通信的難度更大;三是民航安全對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。

　　滿足民航的這些“高”標(biāo)準(zhǔn)，首先需要對(duì)“北斗”進(jìn)行大量的試驗(yàn)和驗(yàn)證，證明其能夠符合要求。在沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試、驗(yàn)證、試飛、評(píng)估等工作的情況下，不能貿(mào)然將“北斗”用于民航領(lǐng)域。

　　“這種謹(jǐn)慎來(lái)自于民航的‘保守’。”楊洪海說(shuō)，“這里說(shuō)‘保守’并非貶義，而是特指對(duì)可靠性的高要求，就如同航天工程不允許大幅度創(chuàng)新一樣。事實(shí)上，民航對(duì)可靠性的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于航天。”

　　那么，“北斗”如何才能在民航領(lǐng)域大展身手?

　　記者了解到，國(guó)際民航組織公約針對(duì)民用航空器在不同飛行階段和運(yùn)行條件，在附件10中對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的空間信號(hào)性能從精度、完好性、告警時(shí)間、連續(xù)性、可用性等方面都提出了詳細(xì)要求。因此，“北斗”要先過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)“關(guān)”。而過(guò)關(guān)的“秘籍”就是基于對(duì)反復(fù)測(cè)試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析。

　　在張光明看來(lái)，“北斗”應(yīng)用民航這條路，無(wú)捷徑可走。“國(guó)際民航組織目前認(rèn)可推薦使用GPS作為首選衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也是經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間多架次測(cè)試、試飛、試運(yùn)行等得到的結(jié)果。北斗同樣要走這條路。”

　　可喜的是，中國(guó)民航已經(jīng)邁出了第一步。2011年10月17日，中國(guó)民航飛行校驗(yàn)中心和中國(guó)民航飛行學(xué)院在“獎(jiǎng)狀”型校驗(yàn)飛機(jī)上搭載“北斗”導(dǎo)航接收機(jī)并進(jìn)行了“北斗”導(dǎo)航性能測(cè)試。測(cè)試飛行航線為北京首都機(jī)場(chǎng)至內(nèi)蒙錫林浩特機(jī)場(chǎng)。這是“北斗”在民航領(lǐng)域的第一次導(dǎo)航性能測(cè)試。據(jù)中國(guó)民航飛行校驗(yàn)中心副主任劉琨介紹，首次測(cè)試結(jié)果比較理想，“北斗”展現(xiàn)了與GPS相當(dāng)?shù)膶?dǎo)航定位精度、完好性、連續(xù)性和可用性。“但一次測(cè)試的數(shù)據(jù)無(wú)法證明什么，要真正將‘北斗’應(yīng)用到民航領(lǐng)域，仍需很長(zhǎng)的路要走。”

　　加快“北斗”在民航應(yīng)用，需兩條腿走路

　　“沒(méi)有市場(chǎng)，沒(méi)有投入，一切都是空談。”楊洪海的這一觀點(diǎn)，代表了業(yè)界相當(dāng)一部分人的看法。也就是說(shuō)，“北斗”應(yīng)用民航，要“兩條腿走路”。

　　所謂“兩條腿”，一條是政府政策引導(dǎo)，另一條是市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)。記者了解到，美國(guó)GPS系統(tǒng)就經(jīng)歷了從最初的“軍用為主、民用為輔”到“強(qiáng)軍護(hù)民、以民養(yǎng)軍”的轉(zhuǎn)變。美國(guó)政府關(guān)于GPS政策的每一次開(kāi)放調(diào)整，都有力地推動(dòng)了本國(guó)及全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展，成就了今日雄踞全球的GPS。

　　根據(jù)我國(guó)制訂的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的“三步走”規(guī)劃，到2020年，由5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)而成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將建成。時(shí)不我待，用張光明的話說(shuō)，“現(xiàn)在最重要的，就是解決‘北斗’在中國(guó)民航怎么用的問(wèn)題”。

　　記者在采訪中了解到，先通用后運(yùn)輸，先監(jiān)視后導(dǎo)航，這就是目前“北斗”在民航領(lǐng)域應(yīng)用的基本策略。

　　民航局已經(jīng)采用了在通用航空領(lǐng)域先試先行的方法，推動(dòng)“北斗”在民航領(lǐng)域的使用。楊洪海告訴記者，通過(guò)安全資金投入通航項(xiàng)目，民航局鼓勵(lì)部分通航企業(yè)使用“北斗”為通用飛機(jī)提供導(dǎo)航定位服務(wù)。

　　按照部分已經(jīng)參與“北斗”應(yīng)用的通航企業(yè)的計(jì)劃，初期將測(cè)試“北斗”衛(wèi)星信號(hào)單獨(dú)為通用航空器提供導(dǎo)航定位服務(wù)，尤其是在我國(guó)西部邊遠(yuǎn)地區(qū)缺乏或沒(méi)有陸基導(dǎo)航設(shè)施的區(qū)域。同時(shí)，利用“北斗”的導(dǎo)航性能增強(qiáng)系統(tǒng)，或采用“北斗”加GPS的雙模接收機(jī)，為通用飛機(jī)提供更加精確的導(dǎo)航定位服務(wù)。

　　政策引導(dǎo)只是一方面。楊洪海認(rèn)為，“要實(shí)現(xiàn)‘北斗’在民航領(lǐng)域的廣泛使用，最終要靠產(chǎn)業(yè)推動(dòng)，而不僅僅依靠政府力量。畢竟，企業(yè)才是技術(shù)創(chuàng)新以及產(chǎn)業(yè)體系優(yōu)化升級(jí)的最終原動(dòng)力”。

　　根據(jù)國(guó)務(wù)院辦公廳2013年印發(fā)的《國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》制定的發(fā)展目標(biāo)，到2020年，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的規(guī)模超過(guò)4000億元。中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)最新的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)也顯示，到2015年，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過(guò)2250億元，至2020年則將超過(guò)4000億元。

　　面對(duì)著如此廣闊的市場(chǎng)空間，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)作用、激發(fā)龍頭企業(yè)的創(chuàng)新能力，對(duì)于加快推動(dòng)“北斗”在民航領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要。

　　目前，隨著“北斗”系統(tǒng)接口控制文件(ICD)的開(kāi)放，國(guó)內(nèi)能夠研制“北斗”接收機(jī)芯片的廠商已不在少數(shù)。但不少生產(chǎn)商卻因認(rèn)為民航的“門(mén)檻”太高望而卻步，致使“北斗”在民航領(lǐng)域的應(yīng)用缺乏動(dòng)力。民航業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，這是一把“雙刃劍”。“門(mén)檻高限制了企業(yè)進(jìn)入，這是不利的一面;有利的一面是可讓有實(shí)力的企業(yè)脫穎而出，高投入、高門(mén)檻、高風(fēng)險(xiǎn)最后得到的是高回報(bào)。”

　　構(gòu)建生產(chǎn)商與民航用戶間的有效溝通平臺(tái)，促使產(chǎn)業(yè)界積極投入創(chuàng)新研發(fā)，形成良性發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈，是目前民航科研機(jī)構(gòu)、通航企業(yè)正在努力探索的新路。

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的成功，是中國(guó)科技創(chuàng)新能力提升的生動(dòng)范例，而實(shí)現(xiàn)在中國(guó)民航領(lǐng)域的加快應(yīng)用，是“北斗”實(shí)現(xiàn)自我突破和提升的必經(jīng)之路。“北斗”在民航的未來(lái)，更廣闊、更美好。

　　背景鏈接：

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)劃最早于1983年提出，初衷是為我國(guó)海上船只提供導(dǎo)航服務(wù)。1994年，我國(guó)正式立項(xiàng)建設(shè)雙星快速定位通信系統(tǒng)，并命名為“北斗一號(hào)”。2000年，我國(guó)相繼發(fā)射了兩顆北斗導(dǎo)航定位試驗(yàn)衛(wèi)星并成功進(jìn)入預(yù)定軌道，2003年又成功發(fā)射第3顆北斗衛(wèi)星。2004年4月，“北斗一號(hào)”建成并投入使用。

　　“北斗一號(hào)”建成后，在四川汶川、青海玉樹(shù)大地震抗震救災(zāi)和北京奧運(yùn)安保中，發(fā)揮了重要作用。

　　我國(guó)從2006年開(kāi)始建設(shè)“北斗二號(hào)”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。“北斗二號(hào)”的建設(shè)分兩步走，第一階段(2012年底前)建成由12顆衛(wèi)星構(gòu)成、覆蓋中國(guó)和周邊地區(qū)的區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，第二階段(2020年底前)建成由35顆衛(wèi)星構(gòu)成、覆蓋全球區(qū)域的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。

　　2011年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)始提供試運(yùn)行服務(wù)。

　　2012年12月27日，北斗系統(tǒng)完成區(qū)域階段部署，系統(tǒng)在軌工作衛(wèi)星有5顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星、4顆中圓地球軌道(MEO)衛(wèi)星和5顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛(wèi)星，可為亞太大部分地區(qū)提供公開(kāi)服務(wù)。

　　北斗系統(tǒng)公開(kāi)服務(wù)區(qū)是指滿足水平和垂直定位精度優(yōu)于10米(置信度95%)的服務(wù)范圍，服務(wù)精度會(huì)達(dá)到10米左右。北斗系統(tǒng)現(xiàn)階段可以連續(xù)提供公開(kāi)服務(wù)的區(qū)域包括55°S~55°N，70°E~150°E的大部分區(qū)域。

　　“北斗”的建設(shè)以服務(wù)于我國(guó)國(guó)土和國(guó)防安全、服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展為宗旨，在建設(shè)中遵循的是開(kāi)放性、自主性、兼容性、漸進(jìn)性四個(gè)原則。

　　2013年12月，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)布了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件(ICD)，公布了北斗的公開(kāi)服務(wù)信號(hào)。

責(zé)編：admin