北斗导航系统发展及战略贡献

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1、Space & Aeronautics天与航文章编号：1009-8119 (2018) 06 (2) -0001-02北斗导航系统发展及战略贡献毕烽（西安电子科技大学，西安 710100）摘要我国自主研发的北斗卫星导航系统贡献和战略意义，并结合世界先进卫星导航系统关键词北斗导航系统；贡献；GPS（BDS）现已进入高速发展的建设阶段。本文主要介绍北斗系统发展所带来的突出GPS对北斗导航系统结构、发展进行了解。引言北斗导航系统高速发展并投入应用以来，受到世界极大的关注和挑战。北斗导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，完全自主建设运行的卫星导航系统，具有长远的战略意义及贡献。北斗卫星导航系

2、统具有精确定位导航，短报文通信，精密授时三大功能。将极大提升我国的信息化程度和国防实力。随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、工程测绘、通信系统统、能源调动、救灾减灾、 应急搜救等领域，从各方面服务国家建设和社会发展，为经济和社会发展注入新的活力。1北斗系统构成及建设原则1.1系统组成我国北斗系统基本构成主要包括三个部分，组成为空间星座部分，地面控制部分，和用户接受部分。1.1.1 空间部分北斗系统空间部分由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。其中北斗卫星导航系统由空间段计划由35颗卫星组

3、成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。它将能为全球用户进 行精确定位导航。1.1.2 地面部分北斗系统地面段包括主控站、定位校准基站、时间同步注入站和 监测站等若干地面站。与GPS相似北斗导航系统通过地面基站的监 测校准和控制实现对北斗系统的运行，保证其导航定位服务可靠性。1.1.3用户接收部分北斗系统用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等。相比GPS用户接收机，北斗系统接受部分更为复杂，需要对其接受模块和应用系统性能进行提升。1.2北斗建设原则我国北斗导航系统一贯以“自主、开放、兼容、渐进”的原则建设

4、和发展，以图求北斗建设的发展和长期的战略意义和贡献。（1） 开放性：面向全球提供民用定位信号。（2）独立性：再考虑国家安全的前提下基于国家建设独立自主 的卫星导航服务，加速其发展。（3） 兼容性：在导航系统应用过程中，可与世界其他导航系统兼容互通，提高自身定位导航能力。（4）渐进性：为了控制风险，“北斗”系统的发展将采用循序渐进的方式，他的建设将建立在中国经济和科技的发展基础之上。不断提咼其性能。2系统特性分析及优势2.1系统特性分析2.1.1精确定位导航北斗系统定位精度由水平25m、高程30m，提高至目前水平10m、高程10m，测速精度由每秒 0.4米，提高至0.2m，受时精度优 于20ns

5、，目前在中国及周边地区，北斗系统服务性能与GPS相当，这是北斗导航在亚太地区的平均定位精度。北斗系统的差分技术是基于同步同轨性原理，这是针对动态测量的技术，把定位精度由10至40m提高到小于3m。精度达到 mm级是静态的长时间的优质观测 条件下的绝对定位。2.1.2快速定位、精密授时北斗系统采用差分定位技术，可有效将定位精度提高到10m以内，可向用户提供20ns-100ns 时间同步精度，与GPS相当。北斗 每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获 得从卫星至接收机的到达时间差进行快速定位踪卫星的轨道位置和 系统时间，对导航目标进行快速定位以及对卫星系统的精密授时。2.1.3

6、实时数据通信短报文通信功能是北斗所具有的特殊通信功能。通信服务频度为1min，通信数据量为98个ASCII码/分；可以进行双向报文通信，用户最多一次可以传输60bit （民用）、120bit （军用）的报文信息。能够替代Inmarsat-C和ARGOS系统在短报文通信应用。2.2相较于GP优势2.2.1安全性可依靠北斗系统是完全由我国自主知识产权研发设计并实施建设。拥有自主的轨道和通信频段，不依赖其他导航系统，也不受国外势力影响。2.2.2数据通信方面优越北斗系统采用三频信号，而GPS使用的是双频信号。三频信号 可以更好的消除高阶电离层延迟影响，提高定位可靠性，增强数据预处理能力，大大提高模糊

7、度的固定效率 。而且如果一个频率信号出现 问题，可使用传统方法利用另外两个频率进行定位，提高了定位的可靠性和抗干扰能力。北斗是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航 系统。这也使得北斗导航系统在未来导航通信方面占领优势。2.2.3有源定位与无源定位有源定位需要接收机自行发射信息与卫星通信。有源定位技术只要2颗卫星就可以完成定位，但需要信息中心 DEM （数字高程模型） 数据库支持并参与解算，无源定位不需要信息中心参与解算。北斗卫星系统使用无源定位与有源定位辅助，能够保障在卫星信号差、数量少时进行定位。GPS系统只采用无源定位系统，北斗导航系统独到的设计使得其在此方面处于世界领先地位。3结束语从总

8、方面来说，建设北斗卫星导航定位系统是我国的一项国家 战略，目前正处于平稳建设过程中，北斗有希望成为 GNSS中的一个重要成员，我国也鼓励通过国际合作来促进与其他GNSS系统的兼容性与互动性。与当前仍在运行的卫星导航系统相比较，北斗系统在众多方面具有优势，能够有效避免遭受电磁干扰和攻击，实现无源定位，并在精度方面大大提高。尽管目前北斗系统仍处于成长阶段，但我国北斗系统的实际理念和服务模式为全球卫星导航带来了新的活力与机遇。“北斗”系统独创的汇集有源、无源方式，兼备定位、报告、授时功能，开辟了 卫星导航集成应用的新路径。同时，“北斗”系统积极与国际上优秀 的卫星导航系统寻求合作，GPS，GLONASS 及GALILEO 卫星定位系统进行卫星频率交流商榷，探讨实际应用上兼容性及相互操作性的新途径。2018 6 （下） 军民两用技术与产品