北斗系统牛在哪

北斗工程自1994年正式立项以来，已经走过了20多个年头。如今，北斗系统基本建成，并在约10万参试人员的努力下实现了自主可控的要求。

现阶段全球导航卫星系统有美国GPS、中国北斗、欧洲伽利略和俄罗斯格洛纳斯4个成员。相比于国外的系统，中国北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）到底有多牛？

星间链路

一直以来，美国GPS系统之所以成为导航领域的“霸主”，很重要的一点是GPS全球布站，每一个地面站如同“防御塔”般遍布全球，让GPS卫星在任何位置都处在“防御塔”的辐射范围内，可“随意输出”。但北斗系统很难像GPS系统那样在全球范围内建立自己的“防御塔”，所以境外卫星的数据传输通道就成了问题。

北斗三号通过星间链路解决了这一难题。通过在卫星之间搭建通信测量链路，北斗系统采用Ka频段中速星间链路，实现星间、星地传输以及卫星与卫星、卫星与地面站的链路互通。

不仅如此，星间链路还能让卫星在太空中相互测距校准，自动保持队形。这就好比北斗卫星拉了一个“微信群”，大家可以愉快地在群里“聊天”。即使和地面中断联系，它们也能照常提供服务。

有了星间链路，我们就可以不依赖于全球建站与其他卫星相连，而是依靠境内的地面站管理全球的卫星，使北斗导航系统能够独立自主地运行，且具有很强的抗干扰性。

高精度原子钟

导航系统几乎都是依靠原子钟“掌握”时间精度，时间精度就是卫星导航的“命门”，天、地间时间越同步、误差越小，定位精度越高。

北斗三号高精度星载原子钟的稳定度达到E-14量级，这相当于300万年内只会出现1秒误差。这一技术进步直接推动了我国全球导航系统定位精度的发展，让导航系统的时频精度提高了一个量级，使原子钟能连续地工作。

北斗三号星载时频系统增加了卫星钟完好性监测与卫星钟自主平稳切换等功能，使多个原子钟保持同步，当主工作原子钟出现故障后，卫星能够自主诊断并平稳切换，保证卫星时频信号的连续性，极大地提高了导航信号与服务的可靠性。

新信号体制

2017年，中美双方签署了《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》，标志着中国北斗系统与美国GPS系统在国际电联框架下实现射频兼容，进而实现民用信号互操作。

从用户层面来讲，一般来说，接收机需同时收到至少4颗导航卫星信号才能实现定位。如果使用单一导航系统，由于某一区域上空的卫星数量有限，一旦接收机与某颗卫星断开联系就会影响定位服务的持续性。北斗系统与GPS系统实现互操作后，用户用一台接收机能同时接收两个系统的卫星信号，如果GPS卫星数量不够还有北斗卫星，定位的稳定性和精度会更高。

北斗三号新增了B1C公开信号，并对B2信号进行了升级，采用新设计的B2a信号替代原B2I信号，实现了信号性能的提升，更好地满足了兼容互操作。

“天罗地网”实现高精度

北斗系统由“天罗地网”组成，“天罗”由导航卫星组成，“地网”由超过1 800个地基增强站组成。在“天罗地网”的支持下，北斗系统的定位精度可达厘米级。

北斗卫星已经能实现导航定位功能，为什么还要地面网的支持？由于受卫星轨道误差、卫星钟差等因素影响，卫星导航系统的误差难以消除。这时可以通过在地面建立地基增强站，以定位算法获得定位数据差分信息，再进行大范围播发，帮助各类终端实现高精准定位。

北斗三号卫星

北斗三号系统的定位精度与之前相比提升了1至2倍，达到2.5米至5米水平。系统完全建成后，将为用户免费提供约10米精度的定位服务和每秒0.2米的测速服务。而随着北斗地基增强系统“地面网”的“加盟”，北斗系统的服务精度将达到厘米级。（据中国科普博览）