2011年10月12日，“2011 全国应急通信研讨会暨应急通信系统设备展”正式召开。
主持人：下面有请中科院上海微小卫星工程中心北斗二代IGSO卫星副总沈学民，发言题目：北斗导航系统与车联网。
沈学民：十分感谢在座的同行坚持到最后听我的报告。我是基于两方面的考虑，把我的题目写成“北斗”卫星与导航产业化发展。因为我们中国科学院上海微小卫星工程中心，我们有航天老大哥五院作为生产空间段的一个导航卫星，我们中国科学院参与其中，我们应用小卫星平台，包括一些卫星平台的设计理念，参与现在北斗的整个体系建设。所以借此机会，包括我们上海在前两个月，在上海市科委以及上海市主要管科技的副市长的领导下，我们上海搞了一个叫导航周，我在导航周里面作为主要的承办单位推广这个工作。对导航产业这件事情，国家特别是承担总装备部，承担整个计划实施的单位总装备部，一些主要的主管领导，对我们国家今后怎么发展导航产业，一直是非常关心的。希望在上海做一个产业发展的试点，我非常注意到刚才曹总提到产业化的事情，因为上海义不容辞，因为作为上海的产业发展，也希望把导航这个产业作为一个新的产业方向，所以基于这两方面，我想把我的背景讲一下。
报告分三部分
一、北斗导航系统的概况
二、北斗产业化的考虑
三、上海微小卫星与格思信息
导航的基本概念，导航从应用来讲，从航海开始发展起来，实际上我们现在运用的载体，我们本身处于的位置以及速度，还要明确现在运动的载体 往哪个航向去走是最经济最安全的到达目的地。一个定位，自己的位置在哪里，第二就是要知道哪条是最经济最合理的路线要告诉你，就形成了导航的这样一个概念。所以定位实际上就是要知道我们的现在地理经度、纬度、高度、时间，确定他们的变化。制导就是要从出发点到目的地寻找最佳的路线，两者加起来就行政了一个导航。导航系统的建设，与应用技术的发展，使得国家国民经济建设和国防建设，特别是对国防的安全意义重大，我想不在这里多讲。
导航分为一个是识别导航、匹配导航、天文导航、无线电导航、惯性导航、卫星导航。实际上从卫星导航，应该说目前慢慢来取代或者一些传统的导航，应该说随着技术的发展，和人类生产活动跟战争的需求，导航精度越来越高，得到的信息也越来越丰富。
导航基本原理，导航定位是以空间卫星为空间位置和时间的测量基准，通过测量卫星发出的导航无线电信号至用户的传播时间，实现用户至卫星的距离测量。若同时测得三颗卫星至用户的距离，以三颗卫星位置为圆心，三段距离为半径，所作三个球面的几何交点就是用户的位置。
我在哪里和现在是什么时间，这几个看起来毫不相干，只要是把运动量者联系在一起，对运动的物体，只能说我此刻在哪里，必须要有时间的概念。你的参考点在运动，位置的精度就取决于时间的精度，所以我们做定位跟指导里面还有一个就是要测定我们现在的速度，要利用多普勒频点的原理。
导航卫星是一个专用的无线电导航设备，用户接收导航卫星发来的无线电导航信号，通过时间测距或者多普勒测速，分别获得用户相对于卫星的距离。我们现在的导航，实际存在很多的关键技术，普通用户可能并不了解关键技术在哪里，实际上有很多，一个是导航的电离层和对流程，电磁波，我们现在的导航低轨是24000公里，这样的轨道上通过电离层和通过大气的对流程，通过电磁波以及传播的时延，实际上是影响了我们的精度。另外还有障碍物的折射，有一个叫多路径效益，从卫星动力学来讲，有轨道位置的精度。还有一个是频率设计，信号捕获，包括时钟精度，为什么我们要用原子钟，它的稳定性，时间的精度和稳定性。另外还有一些时间同步、模糊度的计算、卫星轨道测定（大地坐标框架），上述关键技术是影响导航精度的主要技术障碍。我们现在在总装备部统一的布置，一共布置了200个关键技术攻关，涉及上面的一些主要的关键技术和困难还有一些难点，动员了全国大部分在搞通信以及搞卫星的一些主要的研究力量进行技术攻关。我们现在对将来二代导航是否要接由通信功能，大家有不同的争议，第一代有。第二代是否要保留通信功能，有专家说没有必要，有的专家说要有，现在大部分的趋势还想导航通信一体化，这个一体化怎么实现还是一个很重要的，从技术上包括很多的卫星的研制成本，跟将来管理等等都会有一些新的趋势。大部分还是趋向于导航、通信一体化的发展方向。
全球四大导航系统，美国的GPS，组网已完成，1993年24颗卫星；包括俄罗斯的GLONAS，正在组网，5年内30颗卫星。我们国家的北斗，正在组网，2012年12颗，覆盖亚太区。在我们国家的强烈支持下，当然在我们有很好的五院，航天总公司，各方面专家的基础，再加上我们有动员了除了航天集团还有中电，特别像中科院现在跟中电的29所联合在做载荷，包括Ka波段做的一系列的东西，所以说我们还是有信心，刚才曹总已经讲了，就是我们面临强大的竞争对手，近来我们国内要有GPS的挑战，整个大的体系里面，希望能够加强我们整个北斗的能力，我们也有信心希望国内，当然除了政治上的导向，军方是一定要用我们自己的北斗以外，要向邻国市场开放，我们要提供更好的服务。；2020年全球覆盖，30颗卫星；伽利略的GALILEO，刚刚启东，时间不细，30颗卫星。
北斗实际上是从有北斗一代到北斗二代，从今年来讲，本来我们准备要宣布全部可以开放使用，我们国家的北斗二代一期的，就是局域导航系统，现在看来还要谨慎一些，因为卫星的稳定性，包括我们的频带都是非常干净的，我们的卫星现在飞到美国那边，干扰了美国的GPS，现在美国很抗议。因为大家都有协议，如果在频带里面对人家的频带有干扰，必须要把自己的东西干扰掉，擦干净以后才能够使用，现在我们可能经过今年和明年调整以后，我相信局域系统会向民用推广。
导航系统介绍，主要有空间段，卫星系统做组成，还有地面段系统，用户端系统，跟产业化有关。我们国家的卫星主要是到2020年35颗卫星进行组网，我们跟美国不一样，美国是在6个轨道上我们是3个轨道，5颗同步轨道，3颗倾斜地球同步轨道，和27颗中高度地球轨道MEO三种轨道类型，形成了叫做中轨、高轨、倾斜轨道，形成了这样一个空间网络。应该说我们发展跟区域加强，由于我们有地球同步轨道以及IGSO，我们通过整个的系统建设，就完成了我们将来对敏感地区对一些重点地区导航的增强，同时我们由于GEO，将来如果全国应急通信来讲，GEO是一个非常好的带导航又带通信的这样一个设备，现在到底要不要在MEO上，就是在24颗上加上通信体系，如果24颗卫星都有卫星的话，相当于一个中轨的通信网络，至于到底怎么加还在论证。
星座拓扑结构也是非常重要，为5GEO+3GS0+27MEO，其中3颗IGSO卫星行下点轨迹重合，交差点经度为东经118度，倾角55度相位间隔120度。24颗MEO卫星采用Walker24/3/2星座构成。
导航卫星的覆盖性，要考虑的就是卫星在241260Km高空飞行的卫星，用户在地球任何地点、任何时间最少可观测到4颗卫星。通过这样一个网络计算，应该说大部分的时间，都可以在中国境内都能看到有7颗以上的卫星，50%的时间在中国境内，看到7颗卫星，所以说应该说还是一个很好的拓扑结构。
这是我们实际卫星的一个大概的图，卫星重量850Kg，载荷重量300KG，1500W的功率。
现在我们的北斗在北斗二期已经考虑了多性的发射方案，跟以前的发射方案不一样。GEO、IGSO、MEO三种轨道导航卫星的发射，北斗导航小卫星的一箭多性发射。希望在2020年能够提供全球的北斗导航服务。
北斗在地面控制站，主要由主控站、注入站、和监测站，跟美国的体系是一样的。我们希望借国外的一些国家，建我们自己的北斗主控制站，和监控站。现在在南极已经建站，慢慢的会在其他的国家会建站，当然还有注入站跟监测站。地面系统是保证我们这个空间位置测量的一个最重要的组成部分。
用户端主要包括RDSS跟RNSS，就是无线电导航跟一些无线电定位，这两个要集成在一个系统里面。还讲到我们现在的将来要做地面接收机一定要考虑兼容互操作的系统，也是作为我们关键技术攻关里面一个其中的课题。现在北斗要兼容GPS，也要兼容GNSS，再要兼容伽利略，当然我们有保密手段，包括通过一些保密码，这是不开放的，这是要授权才能够用的以外，我们对有一些频段一些体制，包括一些调制体制还是要公布，如果这样的话，我们使用的接收机，包括做产业化一定要考虑兼容互操作的体系。
北斗产业化发展前景。从统计的数据，我也是通过一些专业的导航统计，不管从网上还是从其他的数据来看，全球的导航产业96年是18.9亿美元，2008年已经发展到249亿美元。预计2013年市场规模达到2400亿美元，2020年将超过4000亿美元这样一个市场，这个数字大概还是有一点根据的。但是现在的行业，特别在我们国家这个行业是非常弱小，大家看一看03年跟它相关的只有40亿元这样一个产值规模，而且这是很多在做GPS的，我们知道现在做GPS接收终端，我们问他们买了一个芯片，实际上是美国人占了大头，把那些里面的代码卖给你或者是结合在里面，你问他买，你是真的赚一些辛苦钱，大部分的钱，知识产权给美国人赚去了，我们产业尽管产值很高，但是利润不大，所以一定要将来用我们自己的系统，我们要掌握自己的核心的知识产权，这样才能为我们导航的产业化进行发展。
2012年底，如果完成9颗区域卫星的话，现在上海的一些公司来照我们，因为我们对现在后面的卫星体系，包括他的体制我们应该是比较了解的，所以我们做了一些模拟的卫星发射器，给那些生产，准备跟导航，以及包括导航通信一体化，跟GPS相结合的产业，我们为他们提供服务。因为还有一些芯片，一些专用芯片的研究、开发，一些上海的单位也在开展这方面的工作。
这里有一个表，大概到2015年有大概3500亿的这样一个市场需求的分析。
我们还分析了一些如果要做这个产业的话现在产业的一些主要的竞争单位跟一些他所涉及的行业，这里不多讲。
刚才讲了除了一些大的方面以外，还有一些细分市场，就是大的GPS导航定位这些，细分市场这块很重要。除了军事应用，这个当然不一定很多公司能够涉及到这样一块。但是这是肯定的，将来我们要从武器装备，跟一些单兵或者包括我们的一些地面一些系统要用我们国家自己的导航卫星体制以外，这一块如果能够被军方接受你的产品是可靠的，通过产品的认证，保密认证，质量认证都能够通过，能够列入军方的采购单位这是一个非常好的事情。
下面是产业方向，一个是芯片的研发与制造加上北斗的芯片开发，有几个单位已经在找我们，希望能够完成芯片的研发跟制造。另外车辆跟船舶的信息管理系统，把北斗的体系融合到里面。以及测绘跟物流的控制。测绘还有一些延伸平台，希望能够看到对应急通信里面有我们的导航贡献。
现在已经在做的一些传统产业，像替代GPS的，主要一个是国家电网跟国家的安全有关，因为希望能够用我们国家的GPS体制来做这个替代GPS的这样一个，用北斗来替代。另外我们已经介入到中石化、中石油的一些油品的流量，现在已经在装我们北斗的接受机的体系。
最后花两分钟介绍一下我们上海微小卫星与中心格思信息公司
我们整个科学院原来涉及航天，我到了微小卫星中心以后，曾经是担任这里的主任，现在主要是从事导航的卫星工作。我们有中科院的微小卫星重点实验室，我们想跟航天，五院或者是航天总公司的一些不同的地方，技术研究的包括一些动力学，很好的一些航天的理念，作为我们有自己知识产权特色的这样一个卫星发展的一些空间技术的发展的一些路，原来是一个重点实验室，现在发展到一个重点微小卫星工程中心，现在已经发射了几颗星，有创新一号01星发射成功，中科院、上海市共建，江绵恒担任理事长。还有创新一号02星发射成功，还参与了神七伴星发射工作。我们曾经有一度对美国的国际空间站，70公里，最后他们打电话通过外交部打电话，当时我还在当主任，外交部直接问我，说你们怎么会跑到170公里左右，已经形成了一个国际的，他认为我们是不是要对他的空间站做一些什么事情，其实我说这是轨道自行飞行，与他们远着呢，让他们放心，就是空间的控制，很多技术上是一个综合的技术。
微小卫星中心我们马上要搬到中国科学院在浦东有一个高技术研究基地。发言完毕，谢谢大家！
