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北斗导航系统
 

北斗卫星导航系统(英文名称:BeiDou Navigation Satellite System,简称BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 [1]

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。

北斗卫星导航系统是全球四大卫星导航核心供应商之一,在轨卫星已达39颗。从2017年底开始,北斗三号系统建设进入了超高密度发射。北斗系统正式向全球提供RNSS服务,在轨卫星共39颗。2019年还将再发射5-7颗,2020年再发射2-4颗卫星后,北斗全球系统建设将全面完成。 [2]

中文名:北斗卫星导航系统

外文名:BeiDou Navigation Satellite System

简   称:BDS研制

国家:中国

定位精度:10米

测速精度:0.2米/秒

授时精度:10纳秒

建设原则:自主、开放、兼容、渐进

概述

 

北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

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、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域,逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面,为全球经济和社会发展注入新的活力。 [3]

1、导航系统组成

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。

2、发射卫星:10颗北斗导航卫星

中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十颗北斗导航卫星(其中,北斗-1A已经结束任务),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。

3、服务性能:25米精度

经前期系统测试,北斗系统试运行服务期间主要性能如下: 1.服务区:东经84度到160度,南纬55度到北纬55度之间的大部分区域。 2.位置精度:平面25米、高程30米。 3.测速精度:每秒0.4米。 4.授时精度:50纳秒。

2012年,覆盖区内定位精度达到10米。

4、覆盖范围:

从2011年12月27日开始,向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。2012年,再发射6颗组网卫星,形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。2020年,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

5、兼容性:

中国将推动北斗系统与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略系统兼容共用,目前已着手终端产品研发工作。[4]

系统特点

1、北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多,抗遮挡能力强,尤其低纬度地区性能特点更为明显。

2、北斗系统提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。

3、北斗系统创新融合了导航与通信能力,具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。  [5]

发展步骤

——第一步,建设北斗一号系统。1994 年,启动北斗一号系统工程建设;2000 年,发射 2 颗地球静止轨道卫星,建成系统并投入使用,采用有源定位体制,为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务;2003 年,发射第 3 颗地球静止轨道卫星,进一步增强系统性能。

——第二步,建设北斗二号系统。2004 年,启动北斗二号系统工程建设;2012 年年底,完成 14 颗卫星(5 颗地球静止轨道卫星、5 颗倾斜地球同步轨道卫星和 4 颗中圆地球轨道卫星)发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上,增加无源定位体制,为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

——第三步,建设北斗三号系统。2009 年,启动北斗三号系统建设;2018 年年底,完成 19 颗卫星发射组网,完成基本系统建设,向全球提供服务;计划 2020 年年底前,完成 30 颗卫星发射组网,全面建成北斗三号系统。北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制,能够为全球用户提供基本导航(定位、测速、授时)、全球短报文通信、国际搜救服务,中国及周边地区用户还可享有区域短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务。[6]

应用与产业化情况

北斗提供全球服务以来,国家各行各业应用北斗的信心倍增,全面布局北斗产业," 北斗+""+北斗 " 的产业生态体系进一步丰富完善,北斗规模化、产业化和国际化应用再上新台阶。

1、新信号催生新产品。支持北斗三号新信号的 22 纳米工艺射频基带一体化导航定位芯片,体积更小、功耗更低、精度更高,已实现规模化应用。同时,新一代北斗高精度天线、板卡、宽带射频芯片等系列产品完成研发,性能指标持续提升,已具备大规模应用推广条件。此外,国外主流厂商也纷纷推出支持北斗三号新信号的基础产品。

2、融合应用拓展新领域。在工业互联网物联网车联网等新兴应用领域,自动驾驶、自动泊车、自动物流等创新应用层出不穷。随着 5G 商用时代的到来,北斗正在与新一代通信、区块链、人工智能等新技术加速融合,北斗应用新模式、新业态、新经济不断涌现。

3、传统应用增添新活力。北斗与交通运输、农林牧渔、电力能源等传统应用领域业务融合不断深化,规模进一步扩大,成效进一步显现,如交通运输部建设运行的营运车辆动态监管系统,入网车辆已超过 650 万辆,正在向铁路运输、内河航运、远洋航海、航空运输及交通基础设施建设管理方面纵深推进。在庆祝新中国成立七十周年阅兵仪式上,无论是在装备方队、空中梯队、还是步兵方队,北斗的高精度定位都得到广泛使用。

4、保障环境支撑新发展。积极推进国家卫星导航法治建设,已基本完成《中华人民共和国卫星导航条例》意见征集。近年来,我国卫星导航专利申请呈快速增长态势,截至今年底,累计申请 7 万件,位居全球第一;北斗国家标准和专项标准陆续发布,应用产业保障环境逐步完善。[7]

国际合作与交流情况

北斗迈入全球服务新时代,为建设人类命运共同体、时空服务共同体贡献北斗力量。

一是双边合作走深走实。中俄卫星导航政府间合作协定正式生效,为中俄互建监测站等合作提供组织与法律保障;中美深化信号互操作协调;中欧开展频率协调。持续推动系统兼容共用,让全球用户更好地享用多系统带来的好处。

二是多边合作成果显著。在联合国全球卫星导航系统国际委员会(ICG)等多边平台上积极发声。成功举办第二届中阿北斗合作论坛、第一届中国 - 中亚北斗合作论坛,与 " 一带一路 " 国家和国际组织的合作更加广泛,持续扩大北斗 " 朋友圈 "。

三是北斗应用落地海外。国产北斗基础产品已出口 120 余个国家和地区,基于北斗的土地确权、精准农业、数字施工、智慧港口等,已在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等得到成功应用。

四是国际标准快速推进。北斗全球信号技术指标基本完成验证,计划明年进入国际民航组织标准;支持北斗三号新信号的首个 5G 移动通信国际标准成功立项;正在开展北斗中轨搜救载荷相关标准文件制定和入网测试;首个北斗船载终端检测标准通过国际电工委员会审议。[8]

重要意义

1、军队不必受到美国导航的制约

在“北斗”导航系统研发之前,中国军方在导航系统上,同样是使用的GPS系统。也正是因为如此,在过去的多年时间中,中国并没有少在这方面吃亏。而全面推动“北斗”系统之后,中国必将不会再在这个方面吃亏。

2、建立更强的民用导航体系

在现代化高速发展的中国,不仅是军事用途中,需要强大的导航系统,即使是在民用上,同样也不会例外。尤其是对于沿海地区的渔民而言,导航系统更是意义非凡。“北斗”系统的全面发展与普及,将为中国带来更加强大的民用导航体系。

3、进一步促进中国经济的发展

在经济社会中,不仅是在渔业中需要使用到导航系统。在人们的日常生活中,需要使用到导航系统的时候,也并不算少。从目前的一些相关资料上来看,中国导航系统的需求异常强大。如果能够让“北斗”系统全面普及,必将促进中国经济的进一步发展。[9]

相关视频

1、北斗导航系统彰显中国智慧,“北斗特色”都有哪些

2、北斗导航系统

參考來源