综合导航应用产业脆弱性分析

李云志

（北京理工大学管理与经济学院，北京 100081）

1 引言

随着航天、电子信息技术发展和军事、商业领域的巨大需求，全球导航定位应用技术和导航定位产业也得到迅猛发展。

目前，已基本形成以四大系统为主的多模式全球导航卫星系统，包括美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧盟GALILEO系统，以及我国正在建设的北斗系统。此外还包括区域导航卫星系统，如日本的QZSS和印度的IRNSS等，以及美国的WAAS、日本的MSAS、欧洲的EGNOS等广域增强系统。卫星导航带动的产业经济已经成为全球经济的一个重要支柱。此外，公共安全、生产安全、应急救援、物联网、特殊人群监护、大型场馆管理等领域需求也在促进室内导航定位技术和产业发展。导航定位产业逐渐形成技术多元化、应用综合化的发展趋势，同时也面临着技术日趋复杂、应用推广影响因素多、商业运营市场风险大的问题。此外，现代综合导航定位系统以卫星、电子仪器等高科技装备为主要载体，投资规模大、周期长、不确定因素多，更需要从技术、成本、政治、市场收益、资产管理等多方面来识别和应对潜在的风险，确保项目的一次性成功[1，2]。

综合导航应用产业作为我国新兴战略产业的一部分，处于产业初期发展阶段，目前国内外相关研究多集中在企业竞争优势、产业效益、关键技术等方面的分析[3-5]，缺少全寿命周期的系统性风险研究，难以保证具体项目的一次性成功。基于此，本文面向综合导航产业项目的全寿命周期风险保障需求，多角度识别并分析产业存在的脆弱性，对于制定产业风险防范措施，促进产业健康发展具有极其重要的意义。

2 综合导航概念的提出

除了卫星导航技术外，地面无线定位技术逐渐普及，包括基于蓝牙（Bluetooth）、紫蜂（Zigbee）、Wi-Fi、超宽带无线电（UWB）等技术的室内无线定位系统，以及基于移动通信网络的辅助GPS（A-GPS）、伪卫星（Pseudolite）、地面数字通信及广播网络定位系统等广域室内定位系统[6]。其次，传统的惯性导航系统已实现微型化和电子化，逐步走向大众应用。另外，我们常用的网络监控系统也可以用于定位，比如通过门禁监控系统，可在轮船、地下室等较为密闭的空间内知道目标的区域位置，以及通过计算机局域网的IP地址判断相对固定的计算机设备及操作者物理位置等。

导航技术呈现多信息源、多功能融合趋势。多信息源导航是指采用卫星导航数据及其他设备生成的导航数据进行信息综合的技术，比如惯性导航和卫星导航相结合的组合式多信息导航定位，可以将惯性导航的抗干扰优点和卫星导航的全球覆盖优点相结合，完成在复杂环境下的导航定位任务。多功能导航是指将导航和通信等功能融为一体的技术，比如采用GPS导航的物流监控系统，可以将车载导航设备产生的定位信息通过移动通信发给监控点，以实现对物流轨迹的实时跟踪。

未来，由卫星导航、室内无线导航等方式互补的无缝导航技术将成为主要趋势，同时，导航、通信、观测等多功能组合信息技术也将成为主流，最终形成全天候、全方位的天地多功能信息网络[7]。在此，本文将具有多信息源和多功能的导航定位技术定义为综合导航技术，研究其产业应用所存在的风险脆弱性，为导航产业快速健康发展提供风险防范理论参考。

3 综合导航的市场应用脆弱性分析

随着物联网技术和天地一体化通信技术的发展，未来的信息网络系统将是由空间、地面网络一体的集信息感知（采集）、定位、通信、处理于一体的多功能泛在网络[8]，导航定位信息服务是其中的重要组成部分。通过导航技术组合和多功能融合，可以在诸多领域得到应用。除了利用组合技术实现优势互补以外，系统对于多功能的实现、克服分系统固有弱点方面还面临许多挑战。

（1）体系结构

各种技术之间存在兼容和标准化问题。卫星导航、遥感、通信各系统间，地面无线通信、定位、传感网络系统间，以及卫星网络和地面网络间，均存在系统间干扰、信号体制不同、物理接口不同、时空基准不同等问题，是信息融合最需要解决的关键技术[9-12]。比如2012年2月，美国联邦通信委员会裁定LightSquare公司开发的4G移动宽带网络对GPS系统产生干扰，导致其项目终止并申请破产保护。另外，系统协同工作对于海量的数据交换和存储也对网络体系的容量和稳定性提出新的要求。

（2）系统总体性能

由于各类技术的应用环境的限制，综合系统在解决时空覆盖问题的同时，对提升系统精度和定位效果的作用有限，这主要是由技术自身的弱点或信息难以融合处理造成的[13-15]。比如GPS与地面蜂窝网相结合的无缝定位，但是蜂窝网的自身缺陷导致定位精度较低，会影响整个无缝定位系统的精度。由于融合定位的算法缺陷，算法过于简单或缺少平滑处理，也会导致实时性和定位效果不佳情况。

（3）功耗和体积

综合性系统往往具有应用环境复杂、呈分布式特点，比如野外监测、消防、紧急救援等场合，对系统的便携性、可靠性、智能化及功耗都有很高的要求。当前技术难以解决智能设备的能量受限问题，需要设计低能耗芯片，甚至能够自供能量的设备。智能节点和终端的嵌入式应用，需要智能设备更加小型化和微型化。另外，系统对于这些应用需求的满足，在设计上存在矛盾互斥性，要采用系统工程的方法合理取舍。

（4）资源自适应

技术综合和多功能带来系统复杂性的显著增加，使得维护和管理更加困难，需要系统资源具有自配置、自管理和自恢复等功能。来自系统外部的干扰、威胁以及设备自身故障，需要系统具有一定的容错性和抗毁能力，以保证持续运行能力。在复杂多变的应用场合，系统应具有根据传感器信息和数据流量等参数判断工作强度，并根据强度大小自动分配节点资源、调节工作模式，以达到提升应用效率和降低资源消耗的目的。

（5）成本

成本主要包括研发、制造、工程建设、运行维护和第三方服务等产生的费用。根据行业和用户的具体需要，设计出合理的系统集成方案和人机界面，解决关键技术难题，将产生一定规模的开发成本。设备制造、软件编写调试、检验测试会产生制造方面成本。在工程建设时会产生卫星地面站、移动基站的建设及土地费用、网络节点安装布线和物业改造费用、信号干扰防护费用、系统调试验收和认证费用等，运行维成本护包括水电费用、日常维修费用以及附属的机房设施维护费用等，第三方服务成本包括网络和设备租赁费用、独立机构安全检测费用、内容提供商收取费用等。另外，系统对外提供位置及通信综合服务的价格，以及用户连带购买终端设备的价格，是决定系统应用推广的一个最重要的因素。

4 综合导航应用的法律性约束

4.1 卫星系统涉及的法律问题

卫星技术作为高新科学技术，目前只被少数国家掌握，而且在军事领域应用广泛，因此属于管制技术。另外，太空轨道资源和无线电频谱资源的有限性也要求人们在利用卫星技术是必需要考虑相关法律问题。

4.1.1 军民两用

目前，美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和中国的北斗都是军民两用导航卫星系统，欧洲GALILEO是专门民用的。由于军用和民用的不同，与导航应用的大众化需求之间存在制约关系，因此在制定综合导航应用技术方案的同时，要考虑政府技术管制带来的影响。《美国法典》针对GPS军民两用的政府职责分配、用途管制、和平利用方面专门作了规定[16]。另外美国出口管制法律体系完备，高分辨率卫星图像产品出售、通信卫星租赁也受到政府的严格审查，确保商业行为不损害美国的国家利益。

美国联邦1994年颁布的关于商业遥感数据销售的PDD-23号法令规定，美国的商业遥感企业只有在得到美国政府许可之后，才能制造和经营高分辨率商业遥感卫星并对外公开销售其卫星图像。该政策同时还规定当国家安全、国际义务或外交政策可能受到危害时，美国政府有权限制商业遥感图像的获取和销售，甚至有权征用这些图像供政府使用。

4.1.2 轨道资源和频率资源

由于卫星轨道资源和分配的无线电频谱资源有限，同时太空空间不受国家主权支配，因此，相关卫星资源管理法规是协调、分配和使用卫星资源的基本依据和准则，包括国际法规和国家法规。遵循这些法规，是合理有序利用卫星资源的必要前提。

卫星频率和轨道分配应遵守的国际法规，主要包括联合国《外层空间条约》、《国际电信联盟组织法》、《国际电信联盟公约》及国际电信联盟的《无线电规则》、《程序规则》、《建议书》等。根据国际法规，各国拥有和平探索和利用外空活动的权利，无线电频率和卫星轨道是有限的自然资源，必须平等、合理、经济、有效地使用;应采用有效的干扰控制机制以充分利用频率和轨道资源。

根据《无线电规则》规定，卫星频率和轨道分配机制主要有两类：一是协调法，即通过申报与协调的手段合法地“先登先占”，即对于非规划频段的卫星频率和轨道分配，需经过申报、协调和通知三个阶段，以获得所需要的卫星频率和轨道，并且能得到国际保护；二是规划法，即通过规划的手段“平等”分配、规划卫星业务资源[17]。其中，卫星频率经审查合格并登记在国际频率登记总表后，其他各主管部门新建的卫星网络不得对其产生有害干扰，即使受到它的干扰也不得提出申诉。

4.2 无线技术涉及的法律问题

无线电业务之间产生相互干扰的情况时有发生，严重的干扰可能会危及通信、广播、民航、铁路、应急、医疗等重要频率的正常使用，给人民生命财产安全和无线电通信安全造成威胁。干扰一般分为同频率干扰、邻频道干扰、带外干扰、互调干扰和阻塞干扰等，可导致系统定位精度降低、信号中断、通信阻塞等质量下降问题。美国对GPS实施SA政策时，人为加入的噪声使得根据星历进行定位的精度降低到百米级，而2000年取消SA后，GPS单频用户定位误差约为米级左右。

综合导航技术包括对卫星、移动通信、局域无线通信及专业无线电设备的利用，无线电干扰是其面临的一个主要问题，世界各国对此十分重视，系统在设计建设时必需符合有关法律法规要求。比如，2012年美国的《2012年国防授权法案》第911-b节规定：美国国防部在未来的两年内每隔90天就商业性通信服务干扰军用接收器的问题开展一次审查，并将审查报告通知国会。

我国现行的无线电管理相关法律法规主要包括一般性法律和专门法规两部分。《中华人民共和国刑法》、《中华人民共和国物权法》等一般性法律对违反国家规定的无线电违法事实和处罚措施均有明确规定。《中华人民共和国无线电管理条例》是我国无线电管理的最高行政法规，对无线电频率资源、电台设置等具体行为均有规定，此外还有《中华人民共和国无线电频率划分规定》等一系列法规。同时，我国的各类无线电业务还必须遵守我国已缔结或参加的国际条约，如国际电信联盟的《无线电规则》等无线电管理方面的“国际法”。相关的国际技术标准和国家技术标准也作为补充归属于我国无线电管理的法规体系。

由于电磁波对人健康存在有害辐射的可能，以及公众对电磁环境污染的关注，许多国家制定了的电磁防护标准。无线基站信号、无线传感器节点信号是以电磁波形式对外传播，当建设在学校、幼儿园、居民区时，往往容易导致敏感问题的出现。系统建设必需严格执行电磁辐射国家技术标准，同时尽可能通过与公众沟通，消除相关方疑虑。

4.3 产品专利授权及准入认证问题

涉及的产品专利授权主要包括技术引进和特许经营等方式。在开发定位及通信应用技术时，需要通过合同行为获得向技术持有人的授权，即购买技术专利。特许经营权是知识产权与特定经营模式相结合的产物，是一种新型的知识产权[18]。被授权人有履行保守商业秘密和不竞争的义务。对于综合导航系统商业运营业务，商业秘密的内容涉及较广，包括相关技术、专利、营销计划、服务模式、商业数据等，需要在系统的运行过程中加以保密管理。

在应用时还要考虑相关行业的准入认证问题，包括民航导航、测绘、消防、通信以及对信息保密有特殊要求的领域。比如，在我国，凡属于空管用途的通信、导航及监视设备，必需符合《民用航空空中交通通信导航监视设备使用许可管理办法（CCAR-87）》、《民用航空空中交通管理设备开放、运行管理规则（CCAR-85）》、《中国民用航空通信导航监视系统运行维护规程（AP-115TM-134-R1）》及2000系列附件要求，并通过相关机构验收和民航空管部门批准，方可投入运行。

在政府、国防等信息涉密部门建设具有导航通信功能的网络设施约束性条件较多，在规划方案时需要按《中华人民共和国保守国家秘密法》、《国防科技工业安全保密监督监督管理规定》、《中华人民共和国电信条例》以及相关法规和技术标准执行，同时入网的各类设备还要取得《国家信息安全测评证书》、《电磁泄露发射防护产品检测证书》等证明文件。

需要注意的是，各类产品准入和认证要求应在产品规划及研发时应作为必要的约束输入，以避免后期无法通过验收的风险。

4.4 公众隐私保护问题

含有定位功能的手机，可以用于跟踪他人，并获取他人的生活行动信息，而这类信息通常属于隐私的范畴。未经他人许可，利用这一技术跟踪他人，侵害了被跟踪者的私生活秘密权、空间隐私权和私生活安宁权[19]。因为个人被跟踪定位或位置信息被泄露而产生的法律诉讼日渐增多，另外，由于网络的开放性，通过网络漏洞获取他人信息的案件也屡见不鲜，引起社会对于包括家庭、健康、位置等个人信息安全的重视。

目前，最为热门的综合导航多功能技术应用是基于位置服务（LBS），即在用户授权下通过无线通讯技术和定位技术获得移动用户的位置信息，并将此信息提供给移动用户本人或特定的应用系统，以实现各种与当前用户位置相关的信息服务。LBS给大众生活带来便利的同时，也产生了位置隐私的安全问题。所谓“位置隐私”，是指由行为人所支配和控制的、自己所处的空间位置信息和对应的时间信息[20]。

《中华人民共和国侵权责任法》规定：“网络用户、网络服务提供者利用网络侵害他人民事权益的，应当承担侵权责任。网络用户利用网络服务实施侵权行为的，被侵权人有权通知网络服务提供者采取删除、屏蔽、断开链接等必要措施”。在LBS环境中，侵犯位置隐私的主体主要包括个人侵权、网络服务提供者侵权和第三方数据利用者侵权。其中，网络服务提供者侵权较为普遍，主要表现在用户接受某种特定的网络服务、登录某网站或安装特定的软件时，未经用户同意秘密收集用户的位置数据。第三方数据利用者侵权主要表现为，明知数据的来源是非法的依然继续使用，或者数据的来源合法但在没有获得用户同意的情况下使用的行为。

另一种被普及的定位与通信技术是RFID技术。RFID阅读器无需接触物体，就可直接读取信息至数据库内，且同时可以处理多个标签，RFID还具有微型化、多样化、非接触性、数据存储量大等特点，因此它会不经意地泄露个人相关信息，而这些信息往往涉及个人生活的方方面面[21]。美国联邦的《电子权利法案》以及各州的法律均对使用RFID射频识别技术明确规定，包括禁止在未告知消费者的情况下收集、储存和公开通过RFID技术获得的信息，禁止厂商或个人在未征求消费者同意的情况下读取RFID标签中的信息，使用RFID设备获取信息的厂商必须使用产业标准来确保信息安全，禁止将RFID标签链接到个人信息，等等。

5 结束语

综合导航是导航技术发展趋势，涉及电子信息技术、导航技术、空间技术等多种学科技术，为工农业生产和大众生活带来了位置、通信和感知信息获取的便利，但技术实现更加复杂，带来更多的技术风险。同时社会也面临着技术引发的伦理及法律问题，需要寻求新的应对办法和管理思路。本文识别并分析了综合导航产业的在技术、社会应用、法律等主要方面存在的脆弱性，为解决产业内在矛盾，防范产业风险提供了技术经济分析和全寿命周期保障研究的依据。在此基础上，可以开展相关的产业脆弱性评估、系统全寿命周期风险预防等技术研究，以保障产业健康发展，最终实现推进科技进步和经济发展的战略目标。

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