“北斗”卫星导航系统发展报告

中国卫星导航系统管理办公室

1 引言

卫星导航系统能够为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务，是拓展人类活动、促进社会发展的重要空间基础设施。卫星导航正在使世界政治、经济、军事、科技、文化发生革命性的变化。

中国有着悠久的历史和光辉灿烂的文化，是人类文明的重要发源地之一。中国自古就利用北斗七星来辨识方位，并发明了世界上最早的导航装置—司南，促进了人类文明的发展；今天，“北斗”卫星导航系统（以下简称“北斗”系统）将成为中国对人类社会的又一贡献。

20世纪80年代初，中国开始积极探索适合国情的卫星导航系统。2000年，建成“北斗”卫星导航试验系统，标志着中国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年12月，正式向亚太地区提供服务。2020年左右，将向全球提供服务。

“北斗”系统的建设、运行和应用管理，由多个部门共同参与。国家有关部门联合成立了中国卫星导航系统管理办公室，归口管理“北斗”系统建设、应用推广与产业化的有关工作。同时，成立了专家委员会和专家组，充分发挥专家作用，实施科学化管理与决策。

“北斗”系统的建设与发展将满足国家安全、经济建设、科技发展和社会进步等方面的需求，维护国家权益，增强综合国力。“北斗”系统将致力于为全球用户提供稳定、可靠、优质的卫星导航服务，并与世界其他卫星导航系统携手，共同推动全球卫星导航事业的发展，促进人类文明和社会进步，服务全球，造福人类。

2 系统概述

“北斗”系统是我国自主建设、独立运行，并与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。该系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。

空间星座部分由5颗地球静止轨道（GEO）卫星和30颗非地球静止轨道（Non-GEO）卫星组成。GEO卫星分别定点于58.75°（E）、80°（E）、110.5°（E）、140°（E）和160°（E）。Non-GEO卫星由27颗中圆地球轨道（MEO）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成。其中，MEO卫星轨道高度21500km，轨道倾角55°，均匀分布在3个轨道面上；IGSO卫星轨道高度36000km，均匀分布在3个倾斜地球同步轨道面上，轨道倾角55°，3颗IGSO卫星星下点轨迹重合，交叉点经度为118°（E），相位差120°。

地面控制部分由若干主控站、时间同步/注入站和监测站组成。主控站的主要任务包括收集各时间同步/注入站、监测站的观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文，向卫星注入导航电文参数，监测卫星有效载荷，完成任务规划与调度，实现系统运行控制与管理等；时间同步/注入站主要负责在主控站的统一调度下，完成卫星导航电文参数注入、与主控站的数据交换、时间同步测量等任务；监测站对导航卫星进行连续跟踪监测，接收导航信号，发送给主控站，为导航电文生成提供观测数据。

用户终端部分是指各类“北斗”用户终端，包括与其他卫星导航系统兼容的终端，以满足不同领域和行业的应用需求。

“北斗”系统的时间基准为北斗时（BDT）。BDT采用国际单位制（SI）秒为基本单位连续累计，不闰秒，起始历元为2006年1月1日协调世界时（UTC）00：00：00。BDT通过中国科学院国家授时中心保持的UTC，即UTC（NTSC）与国际UTC建立联系，BDT与UTC的偏差保持在100ns以内（模1s）。BDT与UTC之间的闰秒信息在导航电文中播报。“北斗”系统的坐标框架采用中国2000大地坐标系统（CGCS2000）。

“北斗”系统建成后将为全球用户提供卫星定位、测速和授时服务，并为我国及周边地区用户提供定位精度优于1m的广域差分服务和120个汉字/次的短报文通信服务。其主要功能和性能指标如下。

·主要功能：定位、测速、单双向授时、短报文通信；

·服务区域：全球；

·定位精度：优于10m；

·测速精度：优于0.2m/s；

·授时精度：20ns。

3 系统发展

系统规划

按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则，遵循“先区域、后全球”的总体思路，”北斗”系统正在按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体发展步骤如下：

第一步，“北斗”卫星导航试验系统。

1994年，中国启动“北斗”卫星导航试验系统建设；2000年相继发射2颗“北斗”导航试验卫星，建成“北斗”卫星导航试验系统，成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家；2003年发射第3颗“北斗”导航试验卫星，进一步增强了“北斗”卫星导航试验系统性能。

“北斗”卫星导航试验系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。空间星座部分包括3颗GEO卫星，分别定点于80°（E）、110.5°（E）和140°（E）赤道上空。地面控制部分由地面控制中心和若干标校站组成，地面控制中心主要完成卫星轨道确定、电离层校正、用户位置确定及用户短报文信息交换等任务；标校站主要为地面控制中心提供距离观测量和校正参数。用户终端部分由手持型、车载型和指挥型等各种类型的终端组成，具有发射定位申请和接收位置坐标信息等功能。“北斗”卫星导航试验系统主要功能和性能指标如下。

·主要功能：定位、单双向授时、短报文通信；

·服务区域：中国及周边地区；

·定位精度：优于20m；

·授时精度：单向100ns，双向20ns；

·短报文通信：120个汉字/次。

第二步，“北斗”系统区域服务。

2004年中国启动“北斗”系统工程建设，2012年底完成5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星组网，具备区域服务能力。“北斗”系统区域服务的主要功能和性能指标如下。

·主要功能：定位、测速、单双向授时、短报文通信；

·服务区域：中国及周边地区；

·定位精度：平面10m，高程10m；

·测速精度：优于0.2m/s；

·授时精度：单向50ns，双向20ns；

·短报文通信：120个汉字/次。

第三步，“北斗”系统全球服务。

2014年开始，继续开展后续组网卫星发射，提升区域服务性能，并向全球扩展。到2020年左右，共将发射约40颗“北斗”导航卫星，完成覆盖全球的系统建设目标。

“北斗”导航卫星示意图

系统现状

截至2012年10月25日，“北斗”系统已成功发射16颗卫星，并于2012年底组网运行，形成区域服务能力，面向我国及周边大部分地区提供无源定位、导航和授时等服务。“北斗”系统给亚太地区带来了更多的导航卫星资源，通过与其他系统兼容使用，可提供更可靠、稳定的服务。目前，“北斗”系统运行连续、稳定，服务区域内的系统性能满足指标要求，部分地区性能优于指标要求。

为了让用户更好地了解“北斗”系统，让该系统更好地服务用户，中国卫星导航系统管理办公室于2012年12月27日公布了“北斗”卫星导航系统空间信号接口控制文件（1.0版），于2013年12月27日公布了“北斗”卫星导航系统公开服务性能规范（1.0版）以及“北斗”卫星导航系统空间信号接口控制文件（2.0版）。中、英文两种版本文档可在北斗政府网站（h ttp://www.beidou.gov.cn）查看下载。

其中，“北斗”卫星导航系统公开服务性能规范（1.0版）详细描述了系统总体构成、空间信号特征及性能指标、系统服务性能特征及性能指标等。“北斗”卫星导航系统空间信号接口控制文件（2.0版）定义了“北斗”系统公开服务信号B1I/B2I的卫星与用户终端之间的接口关系，明确了“北斗”系统所采用的坐标和时间系统，规范了B1I/B2I信号结构和基本特性参数以及测距码等相关内容，给出了“北斗”导航电文。该文件的公布标志着“北斗”系统成为首个拥有两个民用频点并已经形成服务能力的系统。国内外相关企业将可据此开发“北斗”双频高精度接收机，使用户享受到精度更高的导航服务。

4 系统应用

自“北斗”系统提供服务以来，我国卫星导航应用在理论研究、应用技术研发、接收机制造及应用与服务等方面取得了长足进步。随着“北斗”系统建设和服务能力的发展，已形成了基础产品、应用终端、系统应用和运营服务比较完整的应用产业体系。国产“北斗”核心芯片、模块等关键技术全面突破，性能指标与国际同类产品相当。相关产品已逐步使用推广到交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾等诸多领域，正在产生广泛的社会和经济效益。特别是在南方冰冻灾害、四川汶川、芦山和青海玉树抗震救灾、北京奥运会以及上海世博会期间发挥了重要作用。

·在交通运输方面 “北斗”系统广泛应用于重点运输过程监控管理、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域。

·在海洋渔业方面 基于“北斗”系统，为渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。

·在水文监测方面 成功应用于多山地域水文测报信息的实时传输，提高灾情预报的准确性，为制订防洪抗旱调度方案提供重要支持。

·在气象预报方面 成功研制一系列气象测报型“北斗”终端设备，启动“大气海洋和空间监测预警示范应用”，形成实用可行的系统应用解决方案，实现气象站之间的数字报文自动传输。

·在森林防火方面 成功应用于森林防火，定位与短报文通信功能在实际应用中发挥了较大作用。

·在通信时统方面 成功开展“北斗”双向授时应用示范，突破光纤拉远等关键技术，研制出一体化卫星授时系统。

·在电力调度方面 成功开展基于“北斗”的电力时间同步应用示范，为电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件。

·在救灾减灾方面 基于“北斗”系统的导航定位、短报文通信以及位置报告功能，提供全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

中国正在制定一系列加强卫星导航应用的政策。作为战略性新兴产业，“北斗”系统应用推广工作得到了国家部委和地方政府大力支持。2013年8月，国务院发布《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》，明确将“北斗”应用作为国家重点培育的信息消费领域予以支持。2013年9月，国务院发布了《国家卫星导航产业中长期发展规划》，从国家层面对卫星导航产业长期发展进行了总体部署。

“北斗”系统助推中国卫星导航与位置服务产业开始进入新纪元，后续将为民航、航运、铁路、金融、邮政、国土资源、农业、旅游等行业提供更高性能的定位、导航、授时和短报文通信服务。

5 国际交流与合作

“北斗”系统贯彻中国对外方针政策，围绕中国建设卫星导航系统的基本任务和战略目标，统筹国内外市场和资源，开展积极务实的国际交流与合作。按照中国卫星导航系统发展的总体部署，分阶段、有重点地开展国际交流与合作。卫星导航的国际交流与合作应在平等互利、优势互补、取长补短、和平利用、共同发展以及公认的国际法原则的基础上进行。

中国在卫星导航领域的国际交流与合作始于20世纪90年代，近20年来，开展了多种形式的国际活动，取得了广泛的成果。“北斗”系统坚持开放合作、资源共享的发展思路，秉承“中国的北斗、世界的北斗”的发展理念，与已经拥有卫星导航系统的国家开展密切的交流和协商，推动全球卫星导航系统间的兼容与互操作；与未拥有卫星导航系统的国家开展广泛的沟通与合作，与其共享卫星导航发展成果。

1994年，在国际电信联盟（ITU）的框架下，启动了“北斗”系统的频率协调工作。根据系统建设规划和进展，为“北斗”系统申报卫星网络资料，分阶段、有步骤、有重点地开展国际频率协调工作。积极与欧洲、美国和俄罗斯等开展双边频率协调，并积极参与世界无线电通信大会以及ITU研究组、工作组会议。2012年，我国派出代表团参加了世界无线电通信大会，积极推动S频段无线电卫星测定业务全球扩展，为卫星导航系统争取新的可用频段，并与各国代表一起努力，成功将S频段（2483.5～2500MHz）推动成为新的卫星导航频段。

作为全球卫星导航系统国际委员会（ICG）重要成员，参加了历次ICG大会和ICG供应商论坛，并于2007年成为该组织确定的四大核心供应商之一。在第六届ICG大会上，发起国际全球导航卫星系统（GNSS）性能监测评估、“北斗”／GNSS应用演示与用户体验活动（BADEC）等倡议，推动成立国际GNSS监测评估子工作组、应用子工作组，并担任这两个子工作组的联合主席。2012年11月，中国主办了第七届ICG大会，来自16个国家和地区以及18个国际组织的200余名代表参加了会议，会议推进议题20余项，并首次发表了全球卫星导航系统共同宣言。

与世界其他卫星导航系统开展了以兼容与互操作为核心的广泛交流与合作，在系统性能监测评估、服务性能规范等方面开展合作，共同努力为世界提供更好服务。

与部分亚太地区国家建立了卫星导航领域合作机制，在精细农业、防灾减灾、交通旅游和教育培训、系统监测评估等方面开展广泛合作。在巴基斯坦、韩国等国家成功举办“北斗亚太行”活动，将“北斗东盟行”纳入中国与东盟建立战略合作伙伴关系十周年系列活动。2013年5月，在中国与巴基斯坦两国领导人的见证下，中巴双方签署了关于“北斗”系统应用合作的协议。

鼓励和支持国内科研机构、企业、高等院校和社会团体，在国家有关政策的指导下，在兼容与互操作、卫星导航标准、坐标框架、时间基准、应用开发和科学研究等方面与世界各有关国家和相关国际组织开展交流、协调与合作，积极推动开展国际GNSS开放服务监测与评估服务、“北斗”/GNSS国际应用演示与用户体验等工作，加快推动“北斗”系统进入国际民航组织、国际海事组织和第三代移动通信标准化伙伴项目等，推动卫星导航技术发展，提高系统服务性能。

积极承办、组织和参与卫星导航国际学术交流活动。自2010年起，每年举办面向国际的中国卫星导航学术年会等相关学术交流活动，并邀请各大卫星导航系统供应商和相关国际组织代表和专家参加，使国际社会更好地了解“北斗”、应用“北斗”。

中国政府重视卫星导航领域的人才培养，积极推动并开展国际GNSS教育培训工作，已建立北斗国际交流培训中心。在联合国外空事务办公室支持下，已经建成联合国附属空间科技教育区域中心。

链接：

“北斗”导航卫星发射记录

2000年10月31日，发射第1颗“北斗”导航试验卫星。

2000年12月21日，发射第2颗“北斗”导航试验卫星。

2003年5月25日，发射第3颗“北斗”导航试验卫星。

2007年2月3日，发射第4颗“北斗”导航试验卫星。

2007年4月14日，发射第1颗“北斗”导航卫星。

2009年4月15日，发射第2颗“北斗”导航卫星。

2010年1月17日，发射第3颗“北斗”导航卫星。

2010年6月2日，发射第4颗“北斗”导航卫星。

2010年8月1日，发射第5颗“北斗”导航卫星。

2010年11月1日，发射第6颗“北斗”导航卫星。

2010年12月18日，发射第7颗“北斗”导航卫星。

2011年4月10日，发射第8颗“北斗”导航卫星。

2011年7月27日，发射第9颗“北斗”导航卫星。

2011年12月2日，发射第10颗“北斗”导航卫星。

2012年2月25日，发射第11颗“北斗”导航卫星。

2012年4月30日，发射第12、13颗“北斗”导航卫星。

2012年9月19日，发射第14、15颗“北斗”导航卫星。

2012年10月25日，发射第16颗“北斗”导航卫星。

6 结束语

“北斗”系统的快速发展，得益于中国综合国力的提升和经济的持续发展。中国将一如既往地推动卫星导航系统建设和产业发展，鼓励运用卫星导航新技术，不断拓展应用领域，满足人们日益增长的多样化需求；积极推动国际交流与合作，实现“北斗”系统与世界其他卫星导航系统的兼容与互操作，为全球用户提供高性能、高可靠的定位、导航与授时服务。

（北斗政府网站提供）