北斗卫星导航系统简介

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。与美国北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧洲“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。中国此前已成功发射十六颗北斗导航卫星和四颗北斗导航试验卫星，将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全世界卫星导航系统。北斗卫星导航系统的目标是建成独立自主、技术先进、稳定可靠、开放兼容、覆盖全球的导航系统。 北斗卫星导航系统，促进北斗卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位服务。中国今后生产定位服务设备的产商，都将会提供对GPS和北斗系统的支持，进而提高定位的精确度。而北斗系统特有的短报文服务功能将会收费，这个功能的实用性还有待观测。 2011年12月27日起，开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。北斗已经宣布在2012年底前向亚太地区正式提供服务，民用服务与GPS一样免费。 2012年10月下旬一个导航卫星网络将构建完成，届时会覆盖中国以及大部分亚太地区。明年上半年，北斗将正式提供系统服务。                             

  北斗导航终端与GPS、“伽利略”和“格洛纳斯”相比，优势在于短信服务和导航结合，增加了通讯功能； 全天候快速定位，只有极少的通信盲区，精度与GPS相当，而在增强区域也就是亚太地区，甚至会超过GPS；特别适合公司或集团用户大范围监控与管理，以及无依托地区数据采集和用户数据传输应用；独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计，可同时解决“我在哪？”和“你在哪？”问题；向全世界提供的服务都是免费的，在提供无源定位导航和授时等服务时，与北斗手机号定位GPS兼容，且用户数量没有限制；自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用。

  卫星导航系统是重要的空间信息基础设施，中国高度重视卫星导航系统的建设， 一直在

努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于森林防火、测绘、水利、渔业、电信、交通运输、公共安全和减灾救灾等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了相当重要的作用。

  从古至今，人类在生产和生活实践中发明了多种导航方法。例如，天文导航是通过观测天体的位置来确定自身的位置和航向，此法设备简单，但经常受到气象条件的限制；无线电导航是接收海岸电台发出的无线电波来确定舰船自身的位置，它虽然不受气象条件的影响，但是由于无线电波的传播距离的有限性，故用于远航时就会出现困难；其他导航方法也不尽人意。从目前的技术水平和可以预测的将来看，卫星导航技术是比较理想的导航工具。卫星导航技术是指利用一组导航卫星，对地面、海洋和空间全用户进行精确的定位。它具有全时空、全天候、高精度、连续实时地提供导航、定位和授时的特点，已成为应用广泛的导航定位技术。卫星

导航定位系统是重要的空间基础设施，可提供高精度的定位、测速和授时服务，能带来巨大的社会和经济效益。我国高度重视卫星导航系统的建设，一直努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。在20世纪80年代到90年代，我国就结合国情，科学合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划：第一步是试验阶段，即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务，为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才，研制一些地面应用基础设施设备等等；第二步是到2012年，计划发射十几颗颗卫星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统；第三步是到2020年，建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组建而成的全球导航系统。

    北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放，为全球用户提供高质量的免费服务，积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作，促进各卫星导航系统间的兼容与互操作，推动卫星导航技术与产业的发展。

  在全球卫星导航系统国际委员会（ICG）和国际电联（ITU）框架下，使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作，使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。

2000年以来，中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”，建成北斗导航试验系统（第一代系统）。这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能，并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥着重要作用。中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务（属于第二代系统）。开放

北斗卫星导航系统的工作过程是：首先由中心控制系统向卫星1和卫星2同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户进行广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调发来的信号，然后根据申请服务内容进行数据处理。 对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：第一是从中心控制系统发出询问信号，由某一颗卫星转发到用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟；第二是从中心控制发出询问信号，经上述同一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统

和两颗卫星的位置均是已知的，因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星的距离之和，从而知道用户处于以第一颗卫星为球心的球面和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发给用户。

  “北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似，如：弹道导弹机动发射车、多管火箭发射车与自行火炮等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位飞机、水面舰艇、导弹和潜艇的定位导航等。用在军事上，可主动进行各级部队的定位，也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统，除了可供自身定位导航外，高层指挥部也可及时通过“北斗”系统掌握部队位置，并传递命令，对任务的执行有相当大的好处。

    北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进我国气候变化监测和预测、天气分析和数值天气预报，也可以提高空间天气预警业务水平，提升我国气象防灾减灾的能力。除此之外，北斗导航卫星系统的气象应用对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展也具有重要的作用。