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Galileo应用标准化战略规划与实施

发布时间:2013-10-24

中国航天标准化与产品保证研究院     泉浩芳  陆静

要:Galileo卫星导航系统的建设是完全以用户需求、市场需求为初衷、为导向的。在Galileo系统的初期论证阶段,就充分考虑了所有可能的、潜在的卫星导航应用需求,这些应用需求也包括了各类用户为实现卫星导航在其领域应用的标准化需求。广泛深入的用户需求和标准化需求有力地推动并改进了Galileo卫星导航系统的总体设计,其前瞻性的标准化活动为Galileo系统正式运行后的用户使用铺平了道路,为Galileo赢得了良好的国际声誉和形象,也为Galileo赢得了广泛的国际潜在市场。

关键词:Galileo;标准化;北斗产业化;产业发展

一  背景概述

1993年底,在GPS和GLONASS即将开始正式运行时,欧洲也启动了它们的全球卫星导航系统计划。最初的计划是在欧洲上空布放几颗地球静止轨道(GEO)卫星,通过发射GPS和GLONASS的差分信号,来增强其在欧洲区域的导航性能,即EGNOS星基增强系统。

随着1996年欧洲启动“跨欧洲网络(Trans European Network, TEN)”行动(将卫星导航、定位、授时作为其重要的组成部分),以及欧洲对使用由美国国防部独家控制GPS的安全性担忧,1999年,欧洲委员会(European Commission)采纳了“开发欧洲新一代卫星导航服务——欧洲全球卫星导航系统(GNSS)”的决议,即Galileo全球卫星导航系统。同年(1999年),欧洲理事会(European Council)和欧洲议会(European Parliament)也给予了大力支持,同意欧洲建设全球第一个民用民控的全球卫星导航系统(Galileo),为欧洲乃至全球用户提供更加安全、可靠和高质量的卫星导航定位服务,这为Galileo开始其正式建设步伐提供了政治基础和经费保障。

根据2000-2002年间Galileo系统顶层设计的各类文件中的规划:2000-2003为系统的定义阶段;2003-2005为在轨验证阶段;2006-2008为部署阶段;2008之后为正式运行阶段。

但由于资金、技术和项目分担上的分歧,到2008年4月,欧盟才正式完成了Galileo的系统设计阶段。计划2008-2020年间完成系统部署,2014年开始初始运行。

Galileo系统提供的服务类型包括:公开服务(Open Service, OS)、生命安全服务(Safety-of-Life service, SoL)、商业服务(Commercial Service, CS)、公共授权服务(Public Regulated Service, PRS)和搜素救援服务(Search and Rescue support service, SAR)

Galileo卫星导航系统建设的宗旨是为全球用户提供服务,各类用户需求和最终的市场化应用是其研制建设的驱动力。而标准化工作是推动Galileo的生命安全应用、商业市场及专业领域应用的强有力工具,开发Galileo信号、服务和接收设备的标准,是获得用户认可并接受Galileo的关键途径。Galileo的领导团队充分认识到了标准化的战略地位,在系统研制建设的同时,并行开展了大量的标准化工作。

二  Galileo应用标准化战略规划

本着2008年提供正式Galileo服务的目标,为更好地开拓市场,为用户做好充分的准备,在Galileo系统论证和研制建设的各个阶段,特别是初期论证和系统定义阶段(1998-2004)年间,广泛了征集了各类卫星导航潜在用户的应用需求,如航空(改进地面操作、起飞、航路飞行、精密进近的安全性)、航海(海洋与内河导航、舰船交通管理、港口操作、搜索营救)、位置服务(导航服务、应急辅助、移动支付)、公路(路径引导、车辆管理、实时交通信息、电子交费、应急呼叫)、铁路(火车信号、交通管理、路基工程与勘测)、安全(法律实施、边界控制、监视、紧急操作、国土安全)、专业领域(精密农业、油气开采、渔业、网络时间同步、银行与保险)等。

各类用户需求除了对Galileo系统功能和服务的要求外,更有大量内容反映了对Galileo服务进行标准化的需求(特别是民航、海事、位置服务等),以保障GNSS服务的安全性,并满足市场化应用的需求。在Galileo系统的各类政策法规、顶层文件和过程文件中都反映了Galileo的应用标准化战略(文件体系结构参加图1)。

 

 

图1  Galileo的顶层文件体系结构

 

在2000年开始正式的Galileo系统设计之前(1996-1999),在“跨欧洲网络(TEN)”的支持下,欧洲已先期开展了Galileo系统的初步研究、用户市场需求分析以及标准化需求分析。如在1999年7月,欧洲理事会的“关于启动欧洲新一代卫星导航服务——Galileo定义阶段”的决议中,就考虑到了用户要求在国际民航组织(ICAO)、国际海事组织(IMO)、国际电信联盟(ITU)以及世界贸易组织(WTO)等相关国际组织开展Galileo标准化的需求。

在2000年12月的“Galileo总体设计”文件中提出,要在Galileo系统建设的同时,并行开展Galileo服务在相关国际组织(如ICAO, IMO, ITU等)的标准化工作,并识别出了可广播相应Galileo差分校正的数据格式RTCM和RINEX等。

2002年9月23日发布的“Galileo高级定义”文件中,认识到,为实现Galileo为全球各类用户提供服务,需要开展大量的标准化工作;开发Galileo信号和接收机标准是至关重要的,有助于所有用户群体更快速的接受并使用该系统的服务。明确提出了Galileo的标准化战略目标:在前期已开展的ICAO和IMO标准框架基础上,继续开展铁路、公路等领域的标准化工作,以及移动电话和基于位置服务(Location-Based Service, LBS)等方面的标准化活动。

2003年3月,Galileo联合执行体(GJU)发布的关于“Galileo研究与开发活动”第一次招标中,阐述了关于开展Galileo标准化活动的相关任务要求:民航、海事、铁路、位置服务、公路等。

2004年5月,Galileo联合执行体(GJU)发布的关于“Galileo研究与开发活动”第二次招标中,阐述了关于开展Galileo标准化活动的相关任务需求:民航、海事、位置服务。

2005年5月,Galileo联合执行体(GJU)发布的关于“Galileo参考任务支持”招标中,要求开展Galileo与航空、海事和位置服务(LBS)相关的国际标准化工作,并积极参加相关组织的标准化活动(EUROCAE、RTCA、ICAO、IMO、IEC、ERMF、IALA、OMA、3GPP)。

2008年欧盟发布的一项“欧盟空间政策”文件中,阐述了Galileo的标准化工作的必要性和重要性,强调无论是经济、社会或政治的需要,都应在GNSS各应用领域开展Galileo的标准化,明确标准化工作应重点放在航空、航海、铁路、公路和个人位置服务等领域。

2010年欧盟发布的“2010-2013欧洲标准化行动计划”中明确提出,要开展Galileo在大众市场应用的各类用户设备的标准化工作,开展星基增强系统(SBAS)在大众市场应用的标准化工作,与Galileo导航相兼容的伪卫星标准化工作,Galileo商业服务接收机标准化工作,Galileo局域增强系统的标准化工作、Galileo特定应用领域(民航、海事、铁路、公路、移动通信)的标准化工作。

三  Galileo应用标准化实施情况

(一)Galileo标准化目前进展

民航领域:正在国际民航组织(ICAO)和欧洲航空电子设备组织(EUROCAE)制定Galileo的标准与建议措施(SARPs)和机载Galileo接收机最低性能标准(MOPS),等待Galileo系统建成并具备服务能力后正式确认。

海事领域:已完成船载Galileo接收机在国际海事组织(IMO)和国际电工委员会(IEC)等的相关标准化工作,待Galileo系统建成后将正式被IMO认可为WRNSS。

基于位置服务领域(LBS:已完成Galileo在3GPP领域的标准化工作。

其它应用领域:已联合欧盟交通运输部,开展了在公路、铁路等领域的应用实施与标准化工作。

(二)Galileo标准化的工作模式、经费支持与人员保障

Galileo的标准化工作都是以专项的形式开展,获得了欧盟大量的经费支持,并有一支稳定、专业的工作团队长期从事Galileo的标准化工作。

从1999欧盟启动Galileo项目开始,就认识到标准化工作是设计和开发Galileo系统至关重要的基础,是推动Galileo占领GNSS市场的必然选择,是确保Galileo能被全世界广泛认可和接受的最佳途径。因而同步启动了一个为期四年(1999.12-2003.12)的“Galileo标准化总体方案专项工作,该标准化专项工作主要包括:研究分析Galileo的标准化需求、重要标准化事项的初步分析、涉及到的相关标准化组织机构及其标准化工作流程分析、Galileo标准化的总体工作计划与建议。

在2001年10月、2003年12月和2005年5月,欧盟又分别启动了3个为期2-3年的“Galileo标准化支持专项,主要从技术层面支撑Galileo的标准化(民航、海事、基于位置服务(LBS)、铁路、公路等)、认证和频率分配工作。

此外,从2004年开始,欧盟启动了多个“Galileo应用实施的专项工作,开展Galileo在民航、海事、基于位置服务(LBS)、铁路、公路等领域的应用研究与用户段开发。在每个应用实施专项内,都包含有专门的标准化子专项,负责Galileo在各个领域应用实施的标准化工作。

 

 

2  Galileo的标准化实施模式

 

从1999年至今,欧盟提供的Galileo标准化专项经费已达1760万欧元(图3),约合人民币1.7亿元,为Galileo的标准化工作提供了必要的支持和重要保障。

 

 

3  Galileo的标准化经费支持

 

尽管Galileo的标准化工作已持续了10多年,但主管Galileo标准化的欧盟政府官员以及直接从事Galileo标准化工作的技术团队都没有较大变动,都熟知Galileo标准化整个过程、进展、困难及未来的重点方向,这为保障Galileo标准化工作的连续、稳定和有效推进奠定了坚实的基础。

三  思考与启示

欧盟非常重视Galileo的标准化工作,为了尽快抢占全球GNSS市场,尽快实现Galileo的市场化应用,欧盟将Galileo的标准化工作提升到战略高度,制定了专门针对Galileo标准化的欧盟政策。在Galileo系统设计之初就同步启动相应的标准化工作,将相关标准化需求作为Galileo系统设计的顶层输入,对系统设计产生了重大影响。同时,充分认识到标准化工作的长期性和持久性,欧盟相继启动了多个Galileo标准化专项工作,建立了一个长期专门从事Galileo标准化的工作团队,并提供了大量的经费支持和保障,为Galileo的标准化工作奠定了坚实的政策基础和后勤保障,是Galileo标准化取得目前成绩的重要力量。

Galileo标准化工作带给我们的思考与启示:

1)            用户需求和标准化需求是系统设计的顶层输入,对GNSS系统设计有着重大影响;

2)            标准化工作需要政府政策的大力支持和必要且充分的经费保障;

3)            标准化工作不是一蹴而就,而是持续不断的长期过程,因而需要一个长期、稳定的专业标准化技术团队,以保障标准化工作的连续、有效实施和稳步推进;

4)            以标准化专项的形式开展相关工作,可保障标准化工作的系统性和有效性;

5)            在系统研制同时,加快用户段接收机开发和相关标准化工作,对尽快抢占GNSS市场先机大有益处。

 

 

参考资料

[1]                   《国外卫星导航》2011年第4期(总第35期);

[2]                   《国外卫星导航》2011年第6期(总第37期);

[3]                   www.gsa.europe.eu

[4]                   www.esa.int

[5]                   www.satellite-navigation.eu

[6]                   ec.europa.eu

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