我们习惯将BDS/GNSS中的最后一个“S”,称为“系统”—“System”,实际上,更加确切的说,应该称为“服务”—“Service”。因为,它们所提供的卫星定位导航授时服务。服务是系统的本质。卫星导航从GPS进入GNSS发展新阶段,标志着真正的卫星导航应用全球化时代的到来,具备长期、持续、稳定运营服务能力和机制,卫星导航将成为世界性的产业。所以应将GNSS的最后一个“S”,从“系统(system)”转变为“服务(service)”,也就是整个名称,从全球导航卫星系统转变为全球卫星导航服务,这是一种与时俱进的革命性的诠释,这种这种革命性转变的重大意义在于,实际上将一个技术系统转化成为一个产业系统,一个实用系统,一个真正为生产、生活和社会生态服务的系统。
GNSS(包括北斗导航系统在内)是个综合性概念,是个系统之系统的体系格局。泛指全球所有的卫星导航系统,包括全球系统、区域系统和广域增强系统(或者称为星基增强系统,SBAS)。在某种程度上来说,或者从现实与发展的观点而言,可以将广域增强系统的概念拓展为多模增强系统,更加具有包容性,更加符合实际和长远发展的需要。全球卫星导航系统及其产业,当前和今后一二十年间将经历前所未有的四大转折性变化:从单一的GPS时代转折为真正实质性的多星座并存兼容的GNSS新时代;从以卫星导航为应用主体转折为定位、导航、授时与移动通信和因特网等信息载体融合的新时期;从经销应用产品为主转折为运营服务为主的新局面;从室外导航转折为室内外无缝导航的新时空体系的新纪元。四大发展趋势的直接结果是使应用领域扩大,应用规模跃升,大众化市场和产业化服务迅速形成,从根本上改变人们的生活方式和社会生态,影响极其广泛深远。
今后的数年内,卫星导航能够提供时间和空间位置信息的基础功能将进一步发扬光大,成为所有车辆、飞机、舰船、卫星的标准配置,成为移动电话和便携式设备的标准配置,成为所有智能电子信息终端的标准配置,并集社交网络、本地搜索、云计算和移动应用于一体,造就无所不在的位置服务大产业,能够把物联网、移动互联网、数字地球和智慧城市等一系列重大题材串联在一起,成为集大成的新一代信息技术和智能信息产业的核心要素与公用基础,成为“大数据、智能化、无线革命”新时代的核心要素与公用基础。其应用服务将深入国民经济每个领域,深入社会生活每个角落,深入千家万户和亿万人群,从而改变人们的生产、生活方式,促进信息产业现代化的革命性转折。
随着GNSS应用与服务的广泛深入,其优点越来越明显,其缺点也越来越突出,特别是它的脆弱性。目前全球系统覆盖不了地球两极高纬度地区,区域是无法用来定位的,因此所谓的全球是打折扣的。由于卫星导航利用的无线电信号视距传播特性,使得任何物体遮挡都成为定位的阻碍,而且卫星定位必须同时收到四颗卫星信号才能得到三维位置和时间信息,从而分布在天空中不同方位的卫星布局及其受遮挡的情况和程度,决定了定位结果的成败与优劣。所以,严格地说现在的全球卫星导航系统能够保障的应用服务范围,是在赤道、低纬、中高纬度区域的开阔空间。更加值得指出的是,除了上述的地形地貌地物和人造建筑物环境影响外,太阳和地磁等日地物理扰动环境和电波传播的电磁环境,尤其是电磁干扰环境的影响,往往成为实现高精度定位和授时的重大障碍。
由此可见,GNSS需要整体上的创新,其整体组成应该从“老三段”转化为“新四段”,环境段则是重点。GNSS是在不断创新中实现功能性能的提高和升华,而其中的主线和重点是通过环境段实现精度、可用性、可靠性的不断改进。多种多样的差分技术与网络,天基、地基、局域增强系统,误差改正和缓减措施与方法,绝大多数是围绕解决环境影响产生的效应来加以安排部署的。事实上,在卫星导航系统总体的形成过程中,仅仅以空间段、运控段和用户段的“老三段”表述方式,已经远远不够了。所以,GNSS的总体上应该实现创新,形成“新四段”系统之系统的概念,这就是空间星座系统、环境增强系统、地面运控系统、应用服务系统。
泛在导航的需求势不可挡,急需根本性突破。为了真正实现无时不在、无处不在、无所不在的导航定位授时,在实现多个导航卫星系统兼容互操作的同时,还需要将多种传统的、新兴的、创新的技术手段和方法,实行一体化全方位多层次多模式的集成与融合,实现天地基一体、室内外一体,实现生产生活生态环境条件下各行各业应用与服务,实现技术、产品、市场、人才、产业、政策、标准、管理等层面的协调联动,以及不同技术系统的协同定位与授时,构建全源感知、普适传输和智能服务的全信息产业链,才能实现人们期盼的泛在导航。