北斗导航系统的发展历程及前景浅议
关键词:北斗导航系统，发展历程，技术特点，应用领域。
一、北斗导航系统的发展的国际背景
北斗手机号定位上世纪90年代，世界上建成并提供服务的卫星导航系统，有美国GPS、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）和我国建立的北斗卫星导航系统。美国建立的GPS卫星导航系统可向全球提供军用与民用服务；俄罗斯建立的格洛纳斯卫星导航早期也可提供此类服务，后期因经济衰退使卫星补网出现了困难，最少时只有7颗在轨卫星，使卫星导航服务大打折扣，但是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯牢牢占据了先发优势，先后完成全球卫星组网，实现“一步建全球”。
二、北斗导航系统的特点
2000年建成北斗一号试验卫星导航系统，使我国成为世界上第三个拥有完全自主知识产权的卫
星导航系统的国家。2000年发射了2颗地球静止轨道卫星，初步建成系统并投入使用，该系统采用有源定位体制，为中国用户可提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年又发射了第三颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。
2012年建成为亚太地区提供服务北斗二号区域卫星导航系统。2004年启动北斗二号系统工程建设于2012年底完成地球静止轨道卫星5颗、倾斜地球同步轨道卫星5颗和中圆地球轨道卫星4颗的发射组网，该系统在兼容北斗一号技术基础上，增加无源定位体制，可为亚太地区用户提供定位、测速、授时、广域差分和短报文通信服务。
2020年建成为全球服务北斗三号全球卫星导航系统。2009年启动北斗系统建设，在继承北斗一号和北斗二号有源服务和无源服务两种技术体系。 2018年，面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务；2020年前后完成全部35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。
三、北斗导航系统的自主创新
在北斗卫星导航系统20多年的建设过程中，我国卫星导航研制人员走出了一条自主创新、追求极致的发展道路，面对西方国家的技术封锁，在没有自己的原子钟和导航芯片、全球建站
困难等条件下，取得了一个个的技术突破，实现全球服务。如图1北斗系统组成，北斗一号系统的自主创新，主要解决了导航卫星最基本的技术问题，如供配电的太阳帆板等，实现核心产品的国产化。使我国卫星导航系统的建设从“受制于人”实现了“自主可控”。
图1 北斗系统组成
北斗二号系统在国际上首个提出高中轨道混合星座新体制，攻克了以高精度星载原子钟为代表的多项关键技术，在国际上属于首创，实现了定位、短报文通信、差分增强三种服务融为一体的新模式。为进一步提高技术，打下了坚实基础。
北斗三号系统由整个系统的核心空间段卫星星座、地面段系统（包括主控站、监测站、上行注入站等）和用户终端（用户机）等三部分组成。
实现了星间链路、自主定轨等关键技术并拥有几乎全部的知识产权，使北斗导航卫星单机和关键元器件国产化率达到100%的完全自主。可以说北斗系统的核心竞争力。正是在于我国强大的自主创新体系能力和举国体制优势，使北斗全球卫星导航系统在创新中发展、在发展中提升。
四、北斗导航系统应用与发展
北斗系统技术应用上日益完善，已经深入到国民经济各个领域。具体如下：
1）国内智能手机生产的销售中，北斗已经成为标配，并且世界主流手机芯片大都支持北斗，使北斗系统日益走近百姓生活。与其他卫星导航系统相比，北斗能够实现秒级定位精度提高到±1.2m，装配专业天线时精度可达到厘米级，而±1.2m的高精度，意味着车道级定位得以实现；授时精度优于±20纳秒；在亚太区域授时精度优于10纳秒，北斗系统除了具备全球定位导航与授时服务功能外，还具备有全球短报文通信、区域短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位、地基增强等七种功能服务，能更好地满足不同用户的需求。
2）北斗系统的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商广泛采用，已
经进入到大众消费、共享经济和民生等领域，在国民经济众多领域时刻改变着人们的生产生活方式。
3）截至2022年，在交通运输方面中国境内有超过900多万辆的各种营运车辆、4万多辆邮政和快递车辆，40多个城市约10万多辆公交车4000多座内河导航设施、3000多座海上导航设施，都应用北斗系统的导航服务，大大提升了我国道路运输安全水平和监管效率。
4）北斗不但为传统应用领域注入新血液，还在我国各类新兴产业中大放异彩。在未来，北斗将与5G移动通信、物联网（NB-IOT）低功耗广域网技术、人工智能技术等领域进行深度融合，不仅在5G芯片中嵌入北斗高效率、高精度的定位能力，还要助力手机、汽车、机器人和物联网终端实现自动地图生成、智能路径规划、自动环境识别、远程平台监控等功能，还将打造固定资产跟踪、人员定位、蜂窝辅助定位、汽车自动驾驶、冷链运输、智能井盖等各种产品上的应用。
5）在国际应用方面，卫星导航系统已在东盟国家的土地确权、矿山开采、交通管理、仓储物流等方面大量应用，还在中西亚国家的建筑施工，南亚国家的机场授时、海上打桩，东欧国家的电力巡检，非洲国家的国土测量等不同领域得到广泛应用。
五、结束语
北斗卫星导航系统已经全面建成，不仅是我国重要的空间信息基础设施，而且是联合国认可的四大全球卫星导航系统之一，现在与美国、俄罗斯、欧盟卫星导航系统的兼容与互操作及系统间合作正在持续深化。相继进入到民航、海事、搜救卫星、移动通信等多个国际组织进行应用，并且多个支持北斗系统的国际标准已发布。北斗圆梦全球，追梦永不止步。展望未来北斗将向全球用户提供更加优质、更加完善的时空信息服务，特别是在2035年前，北斗系统将建设完善“更加泛在、更加融合、更加智能”综合时空体系的新要求。使中国北斗迈进了高质量服务全球、造福人类的新时代。
参考文献
[l]洪大永．GPS全球定位系统技术及其应用．厦门大学出版社，1998
[2]童铠．中国导航定位卫星系统的进展．中国航天，2002．
[3]高路．双星定位导航系统．现代通信，1997．
作者简介：高永生(1970-),男（汉族），内蒙古呼和浩特市，本科，内蒙古自治区计量测试研究院，职称：高级工程师；研究方向：计量检测。
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