北斗卫星导航系统特点与现状分析

摘 要：文章旨在通过对北斗卫星导航系统的特点及其现状的分析，引起人们对北斗卫星导航系统的关注，进而推动北斗卫星导航系统更好地应用于中国的国民经济和国防中，为中国的经济发展和国防建设贡献力量。

关键词：北斗卫星导航系统，卫星定位，卫星导航，美国全球卫星定位系统

中图分类号：N04；P228；TN967.1 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0119-02

Introduction to Beidou Navigation Satellite System（BDS）

LI Xuechun

Abstract： This paper aims to analyze the Chinese BDS and its status quo， hoping to draw peoples attention on this system and contribute to economic and military developments of China.

Keywords： Beidou navigation satellite system （BDS）， satellite positioning， satellite navigation， American GPS

收稿日期：2014-06-15

作者简介：李雪春（1977—），女，国家知识产权局专利局审查协作北京中心光电部应用光学一室审查员，主要业务领域为光电通信器件、材料等。通信方式：xuechli@sina.com。

随着经济和社会的发展，位置相关信息的获取和服务已经成为人们日常生活和国防建设中不可缺少的重要组成部分。卫星导航系统可以在非常广的区域范围内提供位置信息，是目前绝大多数定位和导航系统采用的主流技术。中国政府设立了专门的计划来发展中国自己的卫星导航系统，并命名为北斗卫星导航系统。它是我国自主建设的全球卫星定位与通信系统，与美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的全球导航卫星（GLONASS）以及欧洲的伽利略并称为全球四大卫星导航系统，在其建设完成后可以提供全球区域内的导航、定位与授时服务。从北斗卫星导航系统的方案提出开始，北斗导航系统的发展就引起了国内外各界人士的广泛关注。

一 北斗卫星导航系统特点

北斗卫星导航系统由三部分组成，即空间站、地面站和用户终端。全部建设完成后空间站将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，而地面站则由主控站、注入站和监测站等对整个系统进行控制和监测的若干个地面站点组成。用户终端用来从导航卫星获取位置信息，并给用户提供定位、导航和授时等各项服务的终端。目前开发的支持北斗系统的终端常都是多系统兼容的导航终端，能同时支持美国GPS系统[1-3]。

北斗卫星导航系统的基本工作原理是：空间站部分的各个卫星不间断地向地球发射广播信号，地面站通过接收卫星发射的信号并进行处理后确定各个卫星的运行轨迹，并将其反馈回卫星，加入卫星发射的广播信号中；用户终端接收多个卫星的广播信号后可以获得多个卫星的轨道信息，通过计算即可获得接收者本身的空间地理位置，并可以同时得到卫星原子钟时间，完成定位、导航和授时功能。

北斗卫星导航系统计划使用三个频段（B1、B2和B3）播发导航信号，为全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。其提供的服务可分为开放服务和授权服务两种，开放服务向全球用户免费提供定位、测速和授时服务，定位精度可以达到20m，测速精度为0.2m/s，授时精度为10ns。而授权服务则是为有高精度、高可靠导航需求的用户提供定位、测速、授时和通信等服务。B1频段用来提供开放服务，其中心频率为1561.098MHz，使用伪码速率为2.046Mcps的正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying， QPSK）载波调制方式，码片长度为2046。B2频段通过同时发射彼此正交的开放服务信号（I路）和授权服务信号（Q路）达到同时提供开放服务和授权服务的目的。由于I路采用码率为2.046Mcps的普通精度伪码，而Q路采用速率为10.23Mcps的高精度伪码，因此可以达到不同的定位精度。B2频段的中心频率为1207.14MHz，载波调制方式均为QPSK。B3频段只用来提供军用授权信号，其中心频率为1268.52MHz，采用伪码速率为10.23Mcps的QPSK载波调制方式。

需要说明的是，上述频段规划仅是过渡性方案，在不久的将来将进行现代化的改造，从而进一步提高北斗卫星导航系统的性能。

二 北斗卫星导航系统现状

北斗卫星导航系统的方案于1983年提出，并制定了三步走的战略规划[1-3]。第一步是建成北斗一代全天候区域性的卫星定位系统，为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务。目前中国分别于2000年10月31日、2000年12月21日、2003年5月25日及2007年2月3日发射了四颗北斗一代导航卫星，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。

第二步是到2012年建成覆盖亚太区域的北斗二代区域导航定位系统，目前中国共发射了16颗北斗二代导航卫星，其中14颗卫星顺利组成由5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中地球轨道卫星组成的导航网络。2012年12月27日，中国发布了“北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0”，正式开始为亚太地区的用户提供无源定位、导航、授时等各项北斗导航业务。2013年12月27日，在国务院新闻办公室召开的北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会上，又发布了“北斗系统公开服务性能规范（1.0版）”和“北斗系统空间信号接口控制文件（2.0版）”两个系统文件，标志着中国北斗卫星导航系统开始走向成熟的应用阶段。

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网而成的全球卫星导航系统，提供全球的卫星导航、定位和授时服务。目前中国正处于第三步战略规划的快速建设过程中。

经过多年的建设，目前的北斗卫星导航系统已经初具规模，并开始为亚太区域的用户提供区域无源定位、导航、授时等各项业务，为战时中国的经济和国防安全提供了有效保障。相信随着北斗卫星导航系统的进一步建设和发展完善，北斗卫星导航系统的性能和可靠性将得到进一步的提升，并日益深入人们生活和国防建设的方方面面，发挥其巨大的影响力。

参考文献

[1] 杨元喜.北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战[J].测绘学报，2010，39（1）：1-6.

[2] 刘基余.北斗卫星导航系统的现况与发展[J].遥测遥控，2013，34（3）：1-8.

[3] 贠敏，葛榜军.北斗卫星导航系统及其应用[J].卫星应用，2012，（8）：19-23.