摘要：北斗卫星导航系统作为中国自主发展的全球卫星导航系统，为推进其应用，必须走国际标准化路线，航海无线电指向标差分北斗系统（RBN-DBDS）作为北斗卫星导航系统应用的重要组成部分，文中介绍了沿海RBN-DGPS系统现状及我国北斗卫星导航系统国际标准化工作进展情况，分析了航海无线电指向标差分定位系统相关国际标准，指出了RBN-DBDS系统国际标准化应开展的各项研究工作。
       关键词：航海无线电指向标 差分北斗  RBN-DBDS

1 引言

       北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System，简称BDS﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，是继美国GPS和俄罗斯GLONASS系统之后第三个成熟的卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的卫星导航系统。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。随着组网卫星不断发射，到2020年左右，将建成由5颗地球静止轨道卫星和30颗非地球静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统^[1]。

       航运作为全世界最广泛的运输方式之一，也是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）最早应用的领域之一。在沿海水域采用差分定位技术提高精度已被广泛采用，目前，船载差分终端普遍使用的是航海无线电指向标差分GPS系统，且已被相关国际机构认可为全球无线电导航系统（WWRNS）的一部分。 随着北斗卫星导航系统的建设完善，需要推广北斗卫星导航系统在国内、国际航海领域的应用。目前，北斗卫星导航系统已应用于国内的公路运输和渔业捕捞等相关领域，但在海事商船运输领域的应用尚未开展，且国内对北斗卫星导航系统在海事领域应用的标准化研究尚处于预研阶段。

2 沿海差分定位系统现状

       美国海岸警卫队在1986年开始利用航海无线电指向标播发差分GPS（DGPS）修正信息的试验，1987年验证了DGPS为海上导航提供绝对精度为10米（2drms）的可行性，1990年8月11日建立了实验性的DGPS服务，并开始建设沿海无线电指向标-差分全球定位系统（RBN-DGPS），1995年具备了初步运行能力，1999年具备了完全运行能力。

       欧洲的瑞典等国家也于1992年相继开始建立DGPS台站，进行试验性服务。
       美国海岸警卫队于1993年4月公布了DGPS导航服务的广播标准。
       国际海运事业无线电技术委员会（RTCM）于1994年发布了《适用于差分GPS服务的RTCM推荐标准》2.1版。
       国际航标协会（IALA）于1994年11月发布了《关于差分全球导航卫星系统（DGNSS）规划的通函》。
       国际电信联盟（ITU）于1992年发布了《关于在283.5-315kHz（1区）和285-325kHz（2和3区）频段的航海无线电指向标全球导航卫星系统差分发射的技术特性》。

       目前全球范围内在航海上获得广泛应用的是RBN-DGPS系统，其通过航海无线电指向标播发台播发DGPS修正信息，向用户提供高精度定位的助航服务，它不仅能提高GPS的定位精度，而且还能通过其完善性监控台对每颗卫星信号进行独立检核来改善GPS的完善性，是国际航标协会（IALA）等国际组织接受的一种提供差分GPS信息的方式。

       目前，全球覆盖的RBN-DGPS台站达到400余座之多，免费为沿海水域船舶及港口作业提供高精度的定位服务。设备生产厂商主要有二家，天宝（Trimble）和徕卡（Leica），差分方式采用软差分和硬差分两种方式，软差分通过计算机软件计算和产生修正值，而硬差分通过设备自身的硬件实现，目前应用中硬差分情况较多。

       中国交通运输部海事局根据IALA发布的《关于差分全球导航卫星系统（DGNSS）规划的通函》，制定了中国沿海无线电指向标-差分全球定位系统（RBN-DGPS）规划，并从1996年开始，分三期建设我国沿海RBN-DGPS系统。截至2012年，全国已建成RBN-DGPS台站23座，基本覆盖了中国沿海水域。

3 北斗差分系统国际标准化研究

3.1 北斗卫星导航系统国际标准化

       国际航海是卫星导航应用的重要领域，被国际海事组织（IMO）认可是全球导航卫星系统（GNSS）在国际航海领域应用推广的基础和前提。根据IMO现有的机制，北斗导航系统只有形成海事领域的应用标准后方可在国际海事领域内得到应用，而形成国际海事领域的应用标准必须经过三个环节：第一是IMO将北斗导航系统认可为WWRNS一个组成部分；第二是IMO认可北斗导航系统船载接收机性能标准；第三是国际电工组织（IEC）依据性能标准审议和制定北斗接收机的测试标准。

       至今，美国的GPS和俄罗斯的GLONASS已被IMO认可为WWRNS的组成部分，并已完成了船载接收机性能标准的制定修订工作，且美国GPS已广泛应用于全世界的商船。欧盟的GALILEO虽然系统尚未建成，但IMO已认可其船载接收机性能标准。

       为加快北斗卫星导航系统及船载产品的国际标准化进程工作，近期，在交通运输部海事局、外事司等部门的牵头下，在IMO，我国代表团开展了一系列有条不紊的推进工作^[2]。

       2012年1月，中国政府向IMO COMSAR分委会第16次提交了北斗卫星导航系统（BDS）发展情况的信息文件 （COMSAR 16/INF.18），COMSAR分委会予以了关注并向海安会MSC 91进行了报告。

       2012年11月，中国政府向IMO第 91届海安会递交了《关于北斗卫星导航系统应用于国际海事领域的议题》提案（MSC 91/19/5），建议将BDS作为全球无线电导航系统（WWRNS）的一个组成部分和制定“船载BDS接收机性能标准”。会议审议了该提案，并同意将该议题列入NAV分委会2012-2013两年度工作计划和NAV分委会第59次会议的临时议程，邀请NAV分委会第59次会议注意。

       2013年9月，NAV分委会第59次会议将在议题4下审议“北斗卫星导航系统在国际海事领域的应用”。

3.2航海无线电指向标差分北斗系统

      航海无线电指向标差分北斗系统（RBN-DBDS）作为北斗卫星导航系统应用的一部分，其国际标准化涉及以下部分工作。

3.2.1 相关国际标准及文件

       北斗卫星导航系统尚未达到全球覆盖，航海无线电指向标差分北斗系统也处于研究试验阶段，国际化进程正在进行之中，可以参考的主要国际标准及文件如下：

国际海运事业无线电技术委员会（RTCM）：
（1）适用于差分GPS服务的RTCM推荐标准（2.3版）（2010.5.21）
（2）差分GNSS服务（3.x版）（2013.2.1）
（3）通过INTERNET协议网络传输RTCM标准（2.0版2011.6.28）
（4）适用于差分GPS基准站和完善性监测站的RTCM推荐标准（1.2版）
国际航标协会（IALA）：
（5）关于差分全球导航卫星系统（DGNSS）规划的通函（1994.11）
（6）关于在283.5—325kHz频段DGNSS服务的性能和监测指南（1999.3）
（7）关于提供在283.5—315kHz频段（1区）和285—325kHz频段（2和3区）的海上无线电导航服务的建议（IALA R115号建议）（1999.12）
（8）关于在283.5—325kHz频段DGNSS服务的性能和监测建议（IALA R-121号建议）（2001.6）（最新版为2004年1.1版）
（9）IALA指南1016-关于提供283.5-325khz频段DGNSS服务的双边协议和政府间谅解备忘录指南
（10）IALA指南1053关于认可差分全球卫星导航系统作为IMO全球无线电导航系统组成部分的建议
（11）IALA建议R-121-关于在283.5—325kHz频段DGNSS服务的性能和监测建议(1.1版）
（12）IALA加以R-129-GNSS的脆弱性及缓解措施(版本3）
（13）IALA建议R-135-DGNSS的未来
国际海事组织（IMO）：
（14）全球无线电导航系统[IMO第A.815(19)号决议]（1995.11.23）
（15）关于全球无线电导航系统的第A.815(19)号决议的修订本（2001.3.22）
（16）船用GPS接收机设备性能标准[IMO第A.819(19)号决议]（1995.11.23）
（17）对未来全球导航卫星系统（导卫系统）的海事政策[IMO第A.860(20)号决议]（1997.11.27）
（18）全球无线电导航系统[IMO第 A.953(23) 号决议]（2003.12.5）
（19）对未来全球导航卫星系统修订过的海事政策和需求[IMO第A.915（22）号决议]（2001.11.29）
（20）采用修订的船载全球定位系统接收机设备性能标准[MSC.112(73)号决议]（2000.12.1）
（21）采用船载GALILEO接收机设备性能标准[MSC.233(82)号决议]（2006.12.5）
国际电信联盟(ITU)：
（22）关于在283.5—315kHz（1区）和285—325kHz频段（2和3区）频段的航海无线电指向标全球导航卫星系统差分发射的技术特性（ITU-R M.823-2建议）（1997）
国际电工委员会（IEC）：
（23）IEC61108-1全球导航卫星系统—第1部分：GPS—接收机设备—性能标准、试验方法与要求的试验结果（1996.6）
（24）IEC61108-4全球导航卫星系统—第4部分：船用DGPS和DGLONASS接收设备性能要求、检验方法和所要求的检验结果（2004）

3.2.2 研发RBN-DBDS设备

       航海无线电指向标差分北斗系统的研发、推广及应用的基础是对现有GPS系统的兼容，为此设备研制及软件开发均应考虑到多系统的兼容。主要工作如下：
（1）研制RBN-（DBDS+DGPS）基准站接收机（含天线）样机（硬件差分）；
（2）研制BDS基准站接收机精确算法软件；
（3）研制基于软件无线电的RBN-（DBDS+DGPS）基准站软件差分软件（软件差分）；
（4）研制差分航海无线电指向标接收机（含天线）样机；
（5）研制便携的RBN-（DBDS+DGPS）差分定位双模一体接收机样机；
（6）研发RBN-（DBDS+DGPS）台站管理软件；
（7）研发RBN-（DBDS+DGPS）系统测试软件。

3.2.3 RBN-DBDS系统测试

       北斗卫星导航系统的认可必须有大量应用测试数据的支持，作为北斗卫星导航系统国际标准化的重要组成部分，RBN-DBDS系统的初期测试工作主要包括：
（1）研究制定航海无线电指向标差分BDS系统的测试方案；
（2）研发航海无线电指向标差分BDS系统测试软件；
（3）选择2-3个台站进行RBN-（DBDS+DGPS）双模基准站系统功能和性能测试，包括：基准站数据传输速率和质量、差分改正数据精度和可靠性、用户动态接收性能和效果、系统完善性监测状况等。
（4）开展航海无线电指向标差分BDS系统海上动态测试，对整个系统的覆盖范围、定位精度、信号传播质量等性能作出综合评估。
       初期测试工作主要是为了验证兼容系统RBN-（DBDS+DGPS）的可用性、可靠性等，也为RBN-DBDS系统运行收集数据，以提供对北斗卫星导航系统国际标准化工作的支持。

4 结语

       北斗卫星导航系统的国际标准化是一个漫长的过程，首先需要系统自身的不断完善，随着发射卫星的增多，全球覆盖的实现，各种国际标准化预研工作应该早日启动，根据相关国际标准，开发测试系统，收集大量应用数据，以最终实现北斗卫星导航系统的国际应用。

参考文献
1 中国卫星导航系统管理办公室. 北斗卫星导航系统发展报告. 6-9.
2 中国卫星导航系统管理办公室. 北斗卫星导航系统官方网站
 
作者简介
窦芃，女，1981年9月出生，工程师，主要从事卫星导航系统研究。