北斗衛星導航系統是迄今為止我國航天史上規模最大、技術最復雜、服務性能要求最高、系統性最強、建設任務最繁重的系統工程。標準化工作相伴北斗系統,發揮著重要的基礎保障作用。在國家有關部門的大力支持下,中國衛星導航系統管理辦公室提前布局,組織有關單位,在開展一批重要國家標準和專項標準制定工作的同時,啟動支撐北斗全球應用的國際標準化推進工作。北斗已加入民航、海事、移動通信、搜救衛星等國際性行業標準體系,多項支持北斗信號的國際標準相繼發布。
自10月26日起,本公眾號將持續發布中國質量報系列文章,深入報道北斗國際標準化工作。
接收機通用數據標準與全球衛星導航產業密切相關。由專業國際組織制定的接收機國際通用數據標準主要包括國際海事無線電技術委員會(RTCM)的標準,國際航海電子協會(IMEA/NMEA)的標準,國際全球衛星導航系統(GNSS)服務局(IGS)的標準及其與RTCM聯合制修訂的標準,這些標準涉及各類民用GNSS接收設備,可以說,幾乎所有的通用GNSS終端設備都會支持上面的一種或幾種標準。
澄清對“北斗”的誤解
全球衛星導航產業競爭激烈,標準是國際市場的通行證。如果北斗缺位國際標準,國產接收設備就無法進入國際市場。
RTCM的第104專業委員會(RTCM SC-104)負責差分全球導航衛星系統協議(DGNSS)、接收機數據自主交換格式(RINEX)等標準的制修訂,中國僅有少數機構(企業)加入該組織,武漢導航與位置服務工業技術研究院有限責任公司(以下簡稱“武漢導航院”)即為國內企業在該組織中的佼佼者。
2013年9月,在RTCM SC-104年會上,北斗系統工作組(BDS WG)成立,武漢導航院韓紹偉博士擔任該工作組主席,劉暉教授擔任副主席。
韓紹偉和劉暉深知,由于沒有統一標準,廠商對北斗系統(BDS)信號中的NH碼符號規則理解各不相同,不同廠商接收機之間、接收機和軟件之間,以及參考站系統服務中都有可能造成精密數據處理失敗問題,大部分用戶將其歸結為BDS信號質量差、衛星分布不好等系統原因,損害了北斗系統的聲譽。
BDS WG的成立,使我國專家有機會向國際社會澄清,北斗高精度應用中存在的服務失敗、系統兼容性差等問題并非北斗系統本身造成。經過協調,國際主要接收機制造商均接受了BDS WG的建議。BDS WG隨后圍繞BDS星歷參數期卷(IOD)問題展開攻關,最終提出用戶修訂接口文件(BDS ICD)的方案,徹底解決了因缺乏星歷參數組的識別機制,導致BDS高精度應用可靠性受影響的另一難題。
劉暉說,接收機通用數據格式標準是由各國政府和產業界共同發起,經過充分技術協商后形成的廣泛遵守的規則,在衛星導航產業界則反映出該國企業整體技術水平和創新能力,中國企業積極投入到國際標準制修訂的浪潮中,遵守國際規則,從技術出發去論證,用標準的語言去對話,是國際標準化推進過程中重要的行動原則。秉承這一原則,BDS WG工作組開展了一系列卓有成效的工作,極大增強了全球用戶對北斗高精度應用的信心。
國外企業或機構提出的北斗系統電文并不能支持網絡實時載波相位差分(RTK)及狀態空間參數(SSR)應用,對北斗全球推廣應用十分不利。
2018年5月,RTCM SC104會議任命劉暉為網絡RTK工作組主席,這是我國繼取得BDS工作組主席后的第二個工作組主席,標志著我國企業逐步進入RTCM標準制修訂的核心,對北斗全球系統多模多頻網絡RTK等新技術體制下的高精度定位標準的制修訂有著重大意義。
接收機自主交換格式(RINEX)是GNSS領域內另一重要的國際通用數據標準格式,涉及高精度接收機、數據處理軟件等產業關鍵環節。2016年,RINEX工作組正式公布了全面支持BDS的RINEX3.03版本標準,標志著北斗系統完整進入RINEX標準,北斗接收機國際通用數據標準格式工作取得階段性重要成果。
NMEA0183是GNSS定位數據輸出的協議標準,涉及到智能手機、各類專業接收機、可穿戴定位設備和物聯網等以億計終端設備,是極為重要的國際標準之一,由IMEA/NMEA負責制修訂。2013年前,該組織中無中國企業代表,標準中缺乏北斗相關內容。BDS WG成立后,在2016到2017年間,在RTCM中成立了NMEA/RTCM聯合工作組,2018年,支持BDS的NMEA0183標準正式公布,為北斗接收機走向國際市場奠定了基礎。
劉暉表示,隨著北斗三號系統的建成并投入運營,給中國企業帶來了新的挑戰和機遇。首先北斗高精度應用成為日益重要的任務之一,持續參與國際標準制修訂過程、推動北斗國際標準的制修訂,是中國企業走出去,向國際衛星導航產業發展貢獻力量的重要舉措。其次,應以實事求是、虛心學習和包容的心態去應對技術上爭議,踏踏實實提高自身的技術水平,打鐵還需自身硬,北斗衛星導航的國際化進程根本上是取決于我們產業的技術發展和儲備。第三,衛星導航定位技術的快速發展,多模多頻高精度定位、多源融合導航、高精度完好性應用等技術的出現,迫切需要國際標準更新換代,與系統和技術發展相匹配,中國企業一定要把握好這一難得的機遇。
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