北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特點(diǎn)與現(xiàn)狀分析

摘 要：文章旨在通過(guò)對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)及其現(xiàn)狀的分析，引起人們對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)注，進(jìn)而推動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更好地應(yīng)用于中國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防中，為中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星定位，衛(wèi)星導(dǎo)航，美國(guó)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：N04；P228；TN967.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

作者簡(jiǎn)介：李雪春（1977—），女，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局審查協(xié)作北京中心光電部應(yīng)用光學(xué)一室審查員，主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域?yàn)楣怆娡ㄐ牌骷?、材料等。通信方式：xuechli@sina.com。

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，位置相關(guān)信息的獲取和服務(wù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ詈蛧?guó)防建設(shè)中不可缺少的重要組成部分。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以在非常廣的區(qū)域范圍內(nèi)提供位置信息，是目前絕大多數(shù)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)采用的主流技術(shù)。中國(guó)政府設(shè)立了專(zhuān)門(mén)的計(jì)劃來(lái)發(fā)展中國(guó)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并命名為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它是我國(guó)自主建設(shè)的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，與美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星（GLONASS）以及歐洲的伽利略并稱(chēng)為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在其建設(shè)完成后可以提供全球區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)航、定位與授時(shí)服務(wù)。從北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的方案提出開(kāi)始，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展就引起了國(guó)內(nèi)外各界人士的廣泛關(guān)注。

一 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特點(diǎn)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由三部分組成，即空間站、地面站和用戶(hù)終端。全部建設(shè)完成后空間站將由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，而地面站則由主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)的若干個(gè)地面站點(diǎn)組成。用戶(hù)終端用來(lái)從導(dǎo)航衛(wèi)星獲取位置信息，并給用戶(hù)提供定位、導(dǎo)航和授時(shí)等各項(xiàng)服務(wù)的終端。目前開(kāi)發(fā)的支持北斗系統(tǒng)的終端常都是多系統(tǒng)兼容的導(dǎo)航終端，能同時(shí)支持美國(guó)GPS系統(tǒng)[1-3]。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基本工作原理是：空間站部分的各個(gè)衛(wèi)星不間斷地向地球發(fā)射廣播信號(hào)，地面站通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)并進(jìn)行處理后確定各個(gè)衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡，并將其反饋回衛(wèi)星，加入衛(wèi)星發(fā)射的廣播信號(hào)中；用戶(hù)終端接收多個(gè)衛(wèi)星的廣播信號(hào)后可以獲得多個(gè)衛(wèi)星的軌道信息，通過(guò)計(jì)算即可獲得接收者本身的空間地理位置，并可以同時(shí)得到衛(wèi)星原子鐘時(shí)間，完成定位、導(dǎo)航和授時(shí)功能。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)劃使用三個(gè)頻段（B1、B2和B3）播發(fā)導(dǎo)航信號(hào)，為全球用戶(hù)提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。其提供的服務(wù)可分為開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種，開(kāi)放服務(wù)向全球用戶(hù)免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度可以達(dá)到20m，測(cè)速精度為0.2m/s，授時(shí)精度為10ns。而授權(quán)服務(wù)則是為有高精度、高可靠導(dǎo)航需求的用戶(hù)提供定位、測(cè)速、授時(shí)和通信等服務(wù)。B1頻段用來(lái)提供開(kāi)放服務(wù)，其中心頻率為1561.098MHz，使用偽碼速率為2.046Mcps的正交相移鍵控（Quadrature Phase Shift Keying， QPSK）載波調(diào)制方式，碼片長(zhǎng)度為2046。B2頻段通過(guò)同時(shí)發(fā)射彼此正交的開(kāi)放服務(wù)信號(hào)（I路）和授權(quán)服務(wù)信號(hào)（Q路）達(dá)到同時(shí)提供開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)的目的。由于I路采用碼率為2.046Mcps的普通精度偽碼，而Q路采用速率為10.23Mcps的高精度偽碼，因此可以達(dá)到不同的定位精度。B2頻段的中心頻率為1207.14MHz，載波調(diào)制方式均為QPSK。B3頻段只用來(lái)提供軍用授權(quán)信號(hào)，其中心頻率為1268.52MHz，采用偽碼速率為10.23Mcps的QPSK載波調(diào)制方式。

需要說(shuō)明的是，上述頻段規(guī)劃僅是過(guò)渡性方案，在不久的將來(lái)將進(jìn)行現(xiàn)代化的改造，從而進(jìn)一步提高北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能。

二 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)狀

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的方案于1983年提出，并制定了三步走的戰(zhàn)略規(guī)劃[1-3]。第一步是建成北斗一代全天候區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，為用戶(hù)提供快速定位、簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)服務(wù)。目前中國(guó)分別于2000年10月31日、2000年12月21日、2003年5月25日及2007年2月3日發(fā)射了四顆北斗一代導(dǎo)航衛(wèi)星，組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，確保全天候、全天時(shí)提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息。

第二步是到2012年建成覆蓋亞太區(qū)域的北斗二代區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，目前中國(guó)共發(fā)射了16顆北斗二代導(dǎo)航衛(wèi)星，其中14顆衛(wèi)星順利組成由5顆靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和4顆中地球軌道衛(wèi)星組成的導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)。2012年12月27日，中國(guó)發(fā)布了“北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件正式版1.0”，正式開(kāi)始為亞太地區(qū)的用戶(hù)提供無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)等各項(xiàng)北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)。2013年12月27日，在國(guó)務(wù)院新聞辦公室召開(kāi)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)一周年新聞發(fā)布會(huì)上，又發(fā)布了“北斗系統(tǒng)公開(kāi)服務(wù)性能規(guī)范（1.0版）”和“北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件（2.0版）”兩個(gè)系統(tǒng)文件，標(biāo)志著中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始走向成熟的應(yīng)用階段。

第三步是到2020年建成由5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)而成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，提供全球的衛(wèi)星導(dǎo)航、定位和授時(shí)服務(wù)。目前中國(guó)正處于第三步戰(zhàn)略規(guī)劃的快速建設(shè)過(guò)程中。

經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，目前的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)初具規(guī)模，并開(kāi)始為亞太區(qū)域的用戶(hù)提供區(qū)域無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)，為戰(zhàn)時(shí)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全提供了有效保障。相信隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展完善，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能和可靠性將得到進(jìn)一步的提升，并日益深入人們生活和國(guó)防建設(shè)的方方面面，發(fā)揮其巨大的影響力。

參考文獻(xiàn)

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