北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统示意图 北斗卫星导航系统是是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)，是除美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性这4项原则。 简介 北斗卫星导航系统,BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System,是 北斗卫星导航系统示意图 中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。 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四颗北斗导航试验卫星和七颗北斗导航卫星，将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。 建设目标 北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的 北斗卫星导航系统示意图 北斗卫星导航系统，促进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。 目前全世界有4套卫星导航系统:中国北斗、美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”。 卫星导航系统是重要的空间基础设施，为人类带来了巨大的社会经济效益。中国作为发展中国家，拥有广阔的领土和海域，高度重视卫星导航系统的建设，努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。 2000年以来，中国已成功发射了7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,,,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)。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度0(2米,秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。我国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射七颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 历程 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 北斗卫星导航系统示意图 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测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，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重要作用。为更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。 “北斗”卫星导航系统:中国版GPS发展历程揭密“北斗”卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，包括“北斗”卫星导航试验系统(“北斗一号”)和“北斗”卫星导航定位系统(“北斗二号”)。继2007年4月和2009年4月第一、二颗“北斗二号”卫星成功发射后，今年年初，在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭将第三颗“北斗二号”卫星成功送入太空预定轨道，这标志着四大全球卫星导航系统之一的中国“北斗”卫星导航系统工程建设又迈出重要一步。“北斗二号”卫星发射时间间隔越来越短，预示着“北斗”卫星导航系统组网正按计划稳步推进。 我国卫星导航系统的发展历程 导航定位是人类社会所必需的。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，它虽不受气象条件的影响，但由于无线电波的传播距离有限，故用于远航时有困难。其他导航方法也不尽如人意。从目前的技术水平和可以预见的将来看，卫星导航技术是一种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、海洋和空间用全户进行精确的定位。它具有全时空、全天候、高精度、连续事实地提供导航、定位和授时的地点，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。 早在上世纪60年代末，我国就开展了卫星导航系统的研制工作，但由于诸多原因而夭折。自20世纪70年代后期以来，国内开展了探讨适合国情的卫星导航系统的体制研究，先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，以及多星的全球系统的设想，并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是由于种种原因，这些方案和设想都没能得以实现。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;第二步是到2012年，计划发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统(即“北斗二号”区域系统);第三步是到2020年，建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。 2000年，中国“北斗”导航系统建成运行，成为继美国、俄罗斯之后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测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域，经济效益和社会效益显著，特别是在2008年中国南方冰冻灾害、汶川特大地震抗震救灾和北京奥运会中发挥出非常重要的作用。 北斗一号 “北斗”卫星导航试验系统(“北斗一号”) “北斗”卫星导航试验系统(也称“双星定位导航系统”)为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”，其方案于1983年提出。2003年5月25日零时34分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功地将第三颗“北斗一号”卫星送入太空。前两颗卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空，运行至今导航定位系统工作稳定，状态良好。这次发射 的是导航定位系统的备份星，它与前两颗“北斗一号”工作星组成了完整的卫星导航定位系统，确保全天候、全天时提供卫星导航信息。这标志着我国成为继美国GPS和俄罗斯的GLONASS后，在世界上第三个建立了完善的卫星导航系统的国家，该系统的建立对我国国民国防和经济建设将起到积极作用。2007年2月3日，“北斗一号”第四颗卫星发射成功，该卫星不仅作为早期三颗卫星的备份，同时还将进行“北斗”卫星导航定位系统的相关试验。目前，“北斗一号”已有四颗卫星在太空遨游，组成了完整的卫星导航定位系统，确保全天候、全天时提供卫星导航资讯。 “北斗一号”是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。系统由两颗地球静止卫星(800E和1400E)、一颗在轨备份卫星(110.50E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。其覆盖范围是北纬5 -55 ，东经70 -140 之间的心脏地区，上大下小，最宽处在北纬35 左右。定位精度为水平精度100米(1 )，设立标校站之后为20米(类似差分状态)，工作频率为2491.75MHz，系统能容纳的用户数为每小时540000户。“北斗一号”具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。 “北斗一号”就性能来说，和美国GPS相比差距甚大。第一，覆盖范围也不过是初步具备了我国周边地区的定位能力，与GPS的全球定位相差甚远。第二，定位精度低，定位精度最高20米，而GPS可以到10米以内。第三，由于采用卫星无线电测定体制，用户终端机工作时要发送无线电信号，会被敌方无线电侦测设备发现，不适合军用。第四，无法在高速移动平台上使用，这限制了它在航空和陆地运输上的应用。但最重要的是，“北斗一号”是我国独立自主建立的卫星导航系统，它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位，解决了中国自主卫星导航系统的有无问题。它是一个成功的、实用的、投资很少的初步起步系统。此外，该系统并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。以“北斗”导航试验系统为基础，我国开始逐步实施“北斗”卫星导航系统的建设，首先满足中国及其周边地区的导航定位需求，并进行系统的组网和测试，逐步扩展为全球卫星导航定位系统。 北斗二号 “北斗”卫星导航定位系统(“北斗二号”) 《2006年中国航天白皮书》宣布将在未来5年启动五大航天工程，其中具有军事用途的第二代“北斗”卫星导航系统将在4年内完成部署。有专家 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示，二代“北斗”卫星系统部署完成后，中国将能对小目标发动精准攻击，而美国也有媒体认为中国用北斗计划来压制美国卫星的军事优势。随着我国综合国力的提升和卫星导航定位系统全面渗透普通人的生活，还有科索沃战争和第二次海湾战争美国GPS制导高精度打击武器的诱惑，构建一个类似 GPS的全球卫星导航定位系统开始提上日程，从2007年开始正式建设“北斗”卫星导航定位系统(“北斗二号”)。 “北斗”卫星导航定位系统需要发射35颗卫星，足足要比GPS多出11颗。按照规划，“北斗”卫星导航定位系统将有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，采用“东方红”-3号卫星平台。30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星组成，27颗MEO卫星平均分布在倾角55度的三个平面上，轨道高度21500公里。“北斗“卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务在服务区免费提供定位，测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务则是军事用途的马甲，将向授权用户提供更安全与更高精度的定位，测速，授时服务，外加继承自北斗试验系统的通信服务功能。 2010年1月17日凌晨，我国“北斗二号”卫星导航系统的第三颗卫星成功发射。此前，第一第、二颗“北斗二号”卫星分别于2007年4月和2009年4月发射。卫星发射时间间隔越来越短，预示着“北斗二号”正在加速组网。 “北斗”卫星导航系统的原则求合作 “北斗”卫星导航系统的建设与发展遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性四项原则，中国愿意与其他国家合作，共同发展卫星导航事业。四项原则包括:开放性，“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。自主性，中国将自主建设和运行“北斗”卫星导航系统，“北斗”卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。兼容性，在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)和国际电信联盟(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。渐进性，中国将积极稳妥地推进“北斗”卫星导航系统的建设与发展，不断完善服务质量，并实现各阶段的无缝衔接。 为使“北斗”卫星导航系统更好地为全球服务，加强“北斗”卫星导航系统与其他卫星导航系统之间的兼容与互操作，促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用，中国愿意与其他国家合作，共同发展卫星导航事业。同时，中国在频率协调、兼容与互操作、卫星导航 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 等方面积极开展国际交流与合作，以推动世界卫星导航领域技术和应用的发展。 目前，中国正在开展与美国GPS、俄罗斯GLONASS和欧洲GALILEO等卫星导航系统的频率协调，并参与ITU工作组、研究组和世界无线电通信大会的各项活动。“北斗”卫星导航系统作为ICG的重要成员，参加了ICG历届大会和供应商论坛，与有关国家、区域机构和国际组织开展广泛交流，推动卫星导航系统及其应用的发展。2007年，“北斗”卫星导航系统成为ICG确 定的四大全球导航卫星系统核心供应商之一。2009年第四届ICG大会期间，中国全面介绍北斗卫星导航系统的建设、应用与发展情况，并表达了主办2012年第七届ICG大会的意愿。作为拥有自主卫星导航系统的国家，中国希望通过ICG等国际多边和双边渠道，积极探讨在兼容与互操作、卫星导航标准制定、卫星导航性能增强、时间空间基准、应用开发、科学研究等方面开展国际合作的可能，以推动世界卫星导航事业蓬勃发展。(窦豆/谢武) 导航卫星 概况 日期 火箭 卫星 轨道 目前状系统 态 2000年10长征三北斗-地球静止轨道 59?E 结束任北斗月31日 号甲 1A 务 一号 2000年12长征三北斗-地球静止轨道 80?E 正常 北斗月21日 号甲 1B 一号 2003年5月长征三北斗-地球静止轨道 110.5?E 正常 北斗25日 号甲 1C 一号 2007年2月长征三北斗-超同步转移轨道 失效 ? 北斗3日 号甲 1D 一号 2007年4月长征三北斗-中地球轨道 ~21500km 正常 北斗14日 号甲 M1 二号 2009年4月长征三北斗-地球静止轨道(预定) 失效北斗15日 号丙 G2 , 二号 2010年1月长征三北斗-地球静止轨道 144.5?E 正常 北斗17日 号丙 G1 二号 2010年6月长征三北斗-地球静止轨道 84?E 正常 北斗2日 号丙 G3 二号 2010年8月长征三北斗-I倾斜地球同步轨道 11正常 北斗1日 号甲 1 8?E,倾角55? 二号 2010年11长征三北斗-地球静止轨道 160?E 正常 北斗月1日 号丙 G4 二号 2010年12长征三北斗-I倾斜地球同步轨道 正常 北斗月18日 号甲 2 二号 北斗一号(北斗导航试验卫星) 第1颗(北斗-1A) 2000年10月31日，中国自行研制的第一颗导航定位卫星“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心发射成功。这颗卫星采用的是“长征三号甲”运载火箭。 该卫星已圆满结束任务。 第2颗(北斗-1B) 2000年12月21日，20世纪中国航天最后一次发射获得圆满成功。中国航天人以全年5战5捷的优异成绩向20世纪道别。 2000年12月21日21日0时20分，我国自行研制的第二颗“北斗导航试验卫星”，在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”火箭发射升空，并准确进入预定轨道。它与同年10月31日发射的第一颗“北斗导航试验卫星”一起，构成了“北斗导航系统”。这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。 “北斗导航试验卫星”和“长征三号甲”运载火箭，由航天科技集团所属空间技术研究院和运载火箭技术研究院研制。这次发射是我国长征系列运载火箭第六十四次飞行，也是自1996年10月以来，我国航天发射连续第二十二次获得成功。 第3颗(北斗-1C) 2003年5月25日，我国在西昌卫星发射中心用长征3A运载火箭，成功地将第三颗北斗导航定位卫星送入太空。这标志着我国已自主建立了完善的卫星导航系统，对我国国民经济建设将起到积极作用。 第4颗(北斗-1D) 2007年2月3日零时28分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将北斗导航试验卫星送入太空。 该北斗导航试验卫星在西昌卫星发射中心发射升空后,因太阳帆板展开时发生故障,造成卫星不能正常运行。 2007年4月11日，经过航天科研人员60天的鏖战，2月3日发射升空的北斗导航试验卫星故障已被排除，卫星运行姿态良好，星上仪器工作正常，已转入在轨长期管理。 该卫星现在疑已脱离轨道失效。 北斗卫星(7张) 北斗二号(北斗导航定位卫星) 第1颗(北斗-M1) 2007年4月,,日,时,,分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将一颗北斗导航卫星送入太空。 约,,分钟后，星箭分离。西安卫星测控中心传来的数据表明，卫星准确进入预定轨道。 这次发射的北斗导航卫星(,,,,,,,,,,)，是中国北斗导航系统(,,,,,,,)建设计划的一颗卫星，飞行在高度为,,,,,千米的中圆轨道。这颗卫星的发射成功，标志着我国自行研制的北斗卫星导航系统进入新的发展建设阶段。 这次发射的卫星和用于发射的“长征三号甲”运载火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭的第,,次飞行。 北斗卫星导航系统示意图 第2颗(北斗-G2) 2009年4月15日零时16分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。 中国卫星导航工程中心负责人介绍，这次发射的北斗导航卫星(COMPASS,G2)，是中国北斗卫星导航系统(COMPASS，中文音译名称BeiDou)建设计划中的第二颗组网卫星，是地球同步静止轨道卫星。这颗卫星的成功发射，对于北斗卫星导航系统建设具有十分重要的意义。 卫星导航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。中国已建成的北斗导航试验系统，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发挥着重要作用。目前，正在实施建设北斗卫星导航系统。 这次发射的卫星和运载火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭的第116次飞行。 卫星疑已脱离轨道失效。 第3颗(北斗-G1) 2010年1月17日0时12分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道，这标志着北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步，卫星组网正按计划稳步推进。 据中国卫星导航工程中心负责人介绍，我国正在实施北斗卫星导航系统(,,,,,,,，中文音译名称为,,,,,,)建设工作，规划相继发射,颗静止轨道卫星和,,颗非静止轨道卫星， 北斗卫星导航系统示意图 建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。此前，已成功发射了两颗北斗导航卫星，这一颗卫星为静止轨道卫星。按照建设规划，2012年左右，北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的导航、授时和短报文通信服务能力。,,,,年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 第4颗(北斗-G3) 2010年6月2日晚23时53分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将第四颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道，这标志着北斗 卫星导航系统组网建设又迈出重要一步,中国卫星导航系统专项管理办公室负责人表示，目前，中国北斗导航卫星已进入密集发射组网阶段。 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，其建设目标为:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进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。 第5颗(北斗-I1) 2010年8月1日5时30分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功发射第五颗北斗导航卫星。 这是一颗倾斜地球同步轨道卫星，也是中国今年连续发射的第3颗北斗导航系统组网卫星。 据中国卫星导航系统专项管理办公室负责人介绍，北斗卫星导航系统(英文简称COMPASS，中文音译名称BeiDou)作为中国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统，是国家正在建设的重要空间信息基础设施，可广泛用于经济社会的各个领域。 中国北斗卫星导航系统能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，具有导航和通信相结合的服务特色。该系统经过19年的发展，在测绘、渔业、交通运输、电信、水利、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域得到应用，已产生显著的经济效益和社会效益，特别是在四川汶川、青海玉树抗震救灾中发挥出非常重要的作用。 按照“三步走”的发展战略，中国北斗卫星导航系统将于2012年前具备亚太地区区域服务能力，2020年左右，建成由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的、覆盖全球的大型航天系统。北斗卫星导航系统技术复杂、规模庞大，它的建设应用，将实现中国航天从单星研制向组批生产、从保单星成功向保组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业用户向面向大众用户的历史性转型，开启中国航天事业的新征程。 此次发射的卫星及其运载火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。本次卫星发射也是中国“长征”系列运载火箭第126次航天飞行。 第6颗(北斗-G4) 北京时间2010年11月1日0时26分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功将第六颗北斗导航卫星送入太空，这是我国今年连续发射的第4颗北斗导航系统组网卫星。 经过,,年的不断发展和建设，北斗卫星导航系统在测绘、渔业、交通运输、电信、水利、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域得到应用，产生了显著的经济效益和社会效益，特别是在四川汶川、青海玉树抗震救灾中发挥了非常重要的作用。 在这次发射中，中国卫星导航系统管理办公室首次在运载火箭上使用了北斗卫星导航系统标志。蓝色圆形标志包含有北斗七星、司南、网格化地球等元素以及北斗卫星导航系统的中英文名称，表明北斗系统星地一体，为全球提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务的行业特点，展示其开放兼容、走向世界、服务全球的建设宗旨。 这次发射的卫星和运载火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭的第,,,次飞行。 第7颗(北斗-I2) 北京时间2010年12月18日4时20分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号甲运载火箭，成功将第7颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。至此，2010年我国共进行了15次成功发射，创历史新高，而这样的发射密度在国际上已于美俄相当。 本次发射的第七颗北斗导航卫星是一颗倾斜地球同步轨道卫星，也是我国今年连续发射的第5颗北斗导航系统组网卫星。北斗卫星导航系统是我国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统，按照“三步走”的发展战略，北斗卫星导航系统将于2012年前具备亚太地区区域服务能力，2020年左右，建成由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的、覆盖全球的大型航天系统。第七颗北斗导航卫星的成功发射，表明北斗卫星导航系统组网建设正按计划顺利推进，今后几年将持续进行组网发射。 工作原理 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I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。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用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。 对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟:即从中心控制系统发出询问信号，经某一颗卫星转发到达用户，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;和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 北斗卫星导航系统示意图 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距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而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送给用户。 短报文通信:一次可传送多达120个汉字的讯息。 精密授时:精度达10纳秒。 定位精度:水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率:2491.75MHz。 系统容量:每小时540000户。 建设原则 北斗卫星导航系统的建设与发展，以应用推广和产业发展为根本目标，不仅要建成系统，更要用好系统，强调质量、安全、应用、效益，遵循以下建设原则: 1、开放性。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。 2、自主性。中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统，北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。 3、兼容性。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。 4、渐进性。中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展，不断完善服务质量，并实现各阶段的无缝衔接。 与GPS系统比较 覆盖范围: 北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70?-140?，北纬5?-55?。GPS是覆盖全球的全天候导航系统，能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实 北斗卫星导航系统优点示意图 际上最多能观测到11颗)。 卫星数量和轨道特性 北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星，卫星的赤道角距约60?。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55?，轨道面赤道角距60?。GPS导航卫星轨道为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。 定位原理 北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。 定位精度 北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度目前约20ns。 用户容量 北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的。 生存能力 和所有导航定位卫星系统一样，“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号” 系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。 实时性 “北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。此外，“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点，其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。 服务介绍 北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务，加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作，促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用，中国愿意与其它国家合作，共同发展卫星导航事业。 系统优劣势 优势: 1、和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS相比，增加了通讯功能。 2、全天候快速定位，与GPS精度相当。 劣势: 1、北斗系统属于有源定位系统，系统容量有限，定位终端比较复杂。 2、北斗系统属于区域定位系统，目前只能为中国以及周边地区提供定位服务。 应用优势 同时具备定位与通信功能，无需其他通信系统支持; 覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无通信盲区; 特别适合集团用户大范围监控与管理，以及无依托地区数据采集用户数据传输应用; 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,”; 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。 应用领域 北斗导航定位系统服务区域为中国及周边国家和地区，它可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户确定其所在的地理经纬度信息，并提供双向短报文通信和精密授时服务。北斗系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业，以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。 北斗导航定位系统对美国GPS?构成了挑战。 5月19日，中国首届卫星导航学术年会在北京召开。在会议上，北斗卫星导航系统总设计师孙家栋院士宣布，中国的北斗卫星导航系统将在2020年左右建成覆盖全球的卫星导航系统。 在年会现场，北斗卫星导航系统工程副总设计师谭述森研究员告诉记者，目前，世界上已经建成和正在建设的共有4大卫星导航系统，分别为美国的GPS卫星导航系统、俄罗斯的Glonass卫星导航系统、欧盟的伽利略卫星导航系统和中国的北斗卫星导航系统。除了GPS系统已经建成外，其他几个系统仍然处于建设阶段，而未来10年是各系统建设的关键时期。“也就是说，在2020年左右，我们的生活中将出现4大卫星导航系统并存的情况，共有100多颗卫星在空中为全球的民众提供卫星导航服务。”这种局面的出现，对于全人类来说是巨大的福祉，我们的生活将变得更加便利。但是，卫星导航系统领域的竞争也会异常激烈，“技术和性能领先的系统将成为主导，而技术性能落后的系统将被逐渐边缘化。” 谭述森研究员表示，与现在在世界上被广为接受的美国GPS卫星导航系统相比，北斗在未来的设计应用上主要存在3大难点。第一，如果要保持卫星导航的高精度，卫星上必须配有高稳定性、高精度的原子钟，“在原子钟的技术精度和稳定性上，我们和美国还有差距，需要花大力气进行自主研发。”第二，作为当今世界唯一的超级大国，美国拥有雄厚的经济实力，并掌握着其他国家难以企及的战略资源。这些都可以保证美国实现在全球范围内布控卫星监控网络。而中国则只能在本国区域内布网，这对于卫星上天后的测控和维护是一大难点。第三，GPS在问世的近30年时间里积累了大量的空间实验数据，而其中最重要的太阳光压变化对于卫星所产生影响的数据，已经建立起数据模型，精度很高。“而中国的北斗系统还处于起步阶段，还需要在摸索中前进。” 孙家栋向记者表示，与其他系统相比，北斗卫星导航系统最大的创新在于其把导航与通信紧密地结合起来。“也就是说，既能知道„我在哪里?，也能知道„你在哪里?。”以海洋渔业为例，“我在哪里”使渔民通过船载设备实现自主定位;“你在哪里”则使岸上的人通过监控知道渔船在哪里。 孙家栋告诉记者，现在，GPS在我国的占有率达到了95,左右，而北斗卫星导航系统的主要用户还是一些相关的国家机关和大型企业。在未来，随着北斗系统的发展，其用户的范围也将越来越广，将拓展到国家的电力、金融、通讯等各个领域，与普通百姓的生活将密切相关。而10年后，北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的大型航天系统，其建设应用将实现我国航天从单星研制向组批生产、从保单星向保组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业用户向面向大众用户的历史性转型。 北斗导航卫星升级覆盖全球 “第一代卫星导航系统在我国卫星导航系统建设中是一个起步阶段，可以说是用很少的资金投入，打破了国外卫星导航领域的垄断，填补了我国 卫星导航领域的空白。但是由于本身原理上的限制，只能是一个区域卫星导航定位系统，无法发展成像GPS那样的全球卫星系统。所以在第一代导航系统建设的同时，中国也同时开始了第二代卫星导航系统的建设论证。”李长江介绍道:“从1997年底开始起步，经过充分、周密的论证，2004年9月，第二代导航系统——北斗卫星导航系统建设被批准实施。” “我们的策略是„解决急需，兼顾长远;先区域，后全球?”。谢军说，因此，第二代系统的建设分为几步走:首先，完成一期工程，建成区域卫星导航系统。在我国重点地区提供基本的导航、定位、授时服务，满足急需。同时为应用开发全球系统建设奠定基础。 “这一阶段，对于我们搞卫星系统的来说，就是要在2012年把区域系统的卫星全部发射上天，其中包括地球静止轨道(GEO)卫星、倾斜同步轨道(IGSO)卫星、中圆轨道(MEO)卫星。到目前为止，我们已经发射了7颗北斗导航卫星。2011年将发射4颗，2012年发射5颗。按照规划，当2011年4月第三颗倾斜同步轨道(IGSO)卫星发射后，北斗系统就已经可以形成区域导航定位能力。当2012年完成所有区域系统卫星发射后，一是我们的区域导航将更加稳固，可靠性稳健性将更强。卫星更多，自然可提供更快更准的服务。二是在全球轨道上部署了我们的导航卫星，占有全球卫星导航频率资源。” 对于这一点，谢军解释说:“首先，卫星上天需要轨道位置，就好比停车要有个停车位;其次，系统运行需要频率资源。而这两样，现在都是资源紧张，争夺激烈。比如说，导航卫星的频率资源大部分被美国的GPS占有，俄罗斯的格罗纳斯也占了一部分，中国和欧盟就只能见缝插针，因此北斗系统和伽利略系统计划使用的频率互有重叠。在这种情况下，谁先使用这个频率谁就占据了这个频率资源。” 其次，在2015年前，完成全球系统建设的在轨飞行技术试验工作，全面解决二期工程的关键技术。之后，2020年前，完成二期工程，建成与国外先进卫星导航系统技术服务相当的全球卫星导航系统。到时，北斗系统的空间段将由30多颗不同轨道类型的卫星组成。据了解，目前二期工程的建设工作已经启动。对于北斗系统具有的特点和优势，李长江分析说，在一期工程完成之后: 第一，北斗导航系统可以提供导航定位服务，其精度可以达到重点地区水平10米，高程10米，其他大部分地区水平20米，高程20米;测速精度优于0.2米/秒。这和美国GPS的水平是差不多的。 第二，授时服务。授时精度可达到单向优于50纳秒，双向优于10纳秒。 第三，短报文通信服务。这一功能能够保证在我国及周边地区具备每次120个汉字的短信息交换能力。“一代系统的用户不少，用得也很好，我们不能建设了二代系统，一代就废了。所以，我们要做到二代兼有一代的功能，也有短报文通信能力。” 第四，具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力;系统的导航定位用户容量不再受到限制，并且保证用户设备的体积小、质量轻、功耗低，满足手持、机载、星载、弹载等各种载体需要。 在二期工程完成之后，北斗导航系统服务范围将由我国及周边地区向全球扩展，导航定位精度将提高，全球区域达到水平5米，高程8米。此外，系统安全性能将进一步提高，短报文通信性能也将得到进一步改善。 李长江说:“系统建成后，最重要的当然是应用了。在民用领域，我估计2012年完成区域系统的卫星发射后，到2013年，老百姓就可以开始使用北斗系统。目前，在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外，用户应用系统也在大力建设之中。我国已经把北斗系统用户终端机的开发作为推广应用的重要内容，不少国内厂商都在积极研制基于北斗系统的轻便、实用的用户终端设备。” 孙家栋院士撰文指出，在与国外导航系统竞争的情况下，在较短时间内完成北斗在国家经济安全领域的推广应用和在大众市场的迅速扩展，还面临不少挑战:首先就是必须拥有核心自主知识产权的接收机芯片——自主知识产权的挑战是不言而喻的。目前，在卫星导航芯片这一核心技术领域，我国的专利还寥寥无几，而国外厂商仅基带芯片已拥有2000多项专利。我们完全有理由担忧，在不远的将来，会不会出现又一个“有机无芯”的产业。解决这一问题，十分紧迫，需要创造更好的机制，鼓励在基础研究、产品开发等方面自主创新，掌握核心技术，保护自主知识产权，提高核心竞争力。 其次，必须提出有竞争力的应用解决方案和规模推广策略——目前，GPS已占据我国卫星导航应用绝大部分市场，在这种情况下，北斗系统产业化面临巨大挑战。我国拥有全球卫星导航应用的最大市场，紧紧抓住应用的基础市场，充分发挥北斗服务特色，创造性地提出应用解决方案和规模化推广策略，是北斗系统应用推广和产业化的关键。