北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

杜鑫 斯園園

摘要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是目前我國(guó)最有影響力的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，已經(jīng)被覆蓋到全國(guó)區(qū)域，為我國(guó)信息化發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，并對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)發(fā)展起到了積極作用，由此可見(jiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性。對(duì)此，本文根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng);發(fā)展歷程及現(xiàn)狀;前景分析

世界范圍內(nèi)，關(guān)于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)不斷壯大，并實(shí)現(xiàn)了定位信息載體、導(dǎo)航信息載體、授時(shí)信息載體、移動(dòng)通信信息載體和因特網(wǎng)信息載體等的融合，成為很多國(guó)家經(jīng)濟(jì)及技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，很多發(fā)達(dá)國(guó)家都有屬于自己的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主建設(shè)的導(dǎo)航系統(tǒng)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和獨(dú)立運(yùn)行主權(quán)，有效填補(bǔ)我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的空白。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不僅能夠?yàn)槿蛴脩籼峁┤旌?、全天時(shí)的定位服務(wù)，還能夠提供高精度的導(dǎo)航服務(wù)和授時(shí)服務(wù)，并與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容，故成為我國(guó)重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。所以下文先簡(jiǎn)單改善了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，然后分析了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展前景。

1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

1.1發(fā)展歷程

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)英文全稱為“Bei Dou Navigation Satellite System”是我國(guó)自主建設(shè)且獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

1.2現(xiàn)狀分析

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)范圍為全球，包括“一帶一路”國(guó)家和地區(qū)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)肝功能已經(jīng)完善且運(yùn)行穩(wěn)定，相應(yīng)的全球區(qū)域定位精度、亞太區(qū)域定位精度分別優(yōu)于10米和5米。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間星座（空間段）、地面控制（地面段）和用戶終端（用戶段）組成，其中①“空間星座”的主要功能是持續(xù)發(fā)射無(wú)線電波，并接收各種信息。多數(shù)情況下若干衛(wèi)星都是混合導(dǎo)航星座，主要由靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星組成。②“地面控制”不僅設(shè)置有主控站，還設(shè)置有時(shí)間同步、注入站、監(jiān)測(cè)站、星間鏈路運(yùn)行管理基礎(chǔ)設(shè)施等，從而有效追蹤和控制衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)。值得注意的是這里提到的“主控站”能夠高效收集、處理、分析和管理數(shù)據(jù)，并對(duì)衛(wèi)星的電文參數(shù)、有效載荷等進(jìn)行監(jiān)測(cè);“時(shí)間同步/注入站”則能夠統(tǒng)一調(diào)度電文參數(shù)、主控站數(shù)據(jù)，并測(cè)量時(shí)間等;“監(jiān)測(cè)站”的主要功能則在于連續(xù)跟蹤和監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)，并將接收到的信號(hào)輸送到主控站[1-2]。③用戶終端不僅設(shè)置有終端設(shè)備，還設(shè)置有基礎(chǔ)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，能夠與其他衛(wèi)星芯片、模塊和天線等兼容。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除了具有很強(qiáng)的開放性及穩(wěn)定性特點(diǎn)以外，還具有很高的可靠性即安全性，能夠有效保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高、定位、導(dǎo)航、授時(shí)及短報(bào)文功能等功能的應(yīng)用價(jià)值。具體如下：①定位功能：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之前我國(guó)各類導(dǎo)航任務(wù)開展工作多數(shù)都依靠于GPS，在技術(shù)方面比較受制于發(fā)達(dá)國(guó)家，但隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)成功及廣泛應(yīng)用以后就逐漸結(jié)束完全依靠GPS的時(shí)代，定位誤差<10米，部分精度甚至毫米級(jí)[2]。②導(dǎo)航功能：北斗衛(wèi)星的導(dǎo)航功能與GPS相似，都能夠有效解決單一信號(hào)不足的問(wèn)題，提高導(dǎo)航精度、可靠性。③授時(shí)功能：為滿足用戶各種需求北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還提供高精度授時(shí)服務(wù)（50ns），諸如通信行業(yè)、金融行業(yè)、電力行業(yè)等方面的用戶，都需要高精度授時(shí)服務(wù)。④短報(bào)文功能：與GPS系統(tǒng)不同，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還根據(jù)實(shí)際需要增設(shè)比較特殊的短報(bào)文功能，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)雙向報(bào)文通信，還能夠增加信息傳輸量，一次可傳輸40～60個(gè)漢字，被廣泛應(yīng)用于航空、航海、搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域[3]。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除了被應(yīng)用于航空航海領(lǐng)域，還被應(yīng)用于大眾定位、智慧城市建設(shè)、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)漁業(yè)、氣象探測(cè)、通信和電力等領(lǐng)域。具體如下：

①大眾定位：主要應(yīng)用于個(gè)人位置服務(wù)，諸如智能手機(jī)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等都實(shí)現(xiàn)了大眾定位，2020年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全球位置服務(wù)。②智慧城市建設(shè)：諸如環(huán)衛(wèi)車輛在線監(jiān)管、公交綜合信息實(shí)時(shí)發(fā)布、公務(wù)車管理、120急救指揮和調(diào)度等都是智慧城市體系組成部分，都依賴于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[4]。③交通運(yùn)輸：諸如交通安全監(jiān)控、運(yùn)輸過(guò)程監(jiān)控、時(shí)定位調(diào)度監(jiān)控、國(guó)內(nèi)營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)行、快遞車輛運(yùn)行、城市公交車運(yùn)行等在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的作用下得到了有效監(jiān)督及管理。④農(nóng)業(yè)漁業(yè)：主要用于森林防火管理、船位實(shí)時(shí)監(jiān)控、漁船出入港信息監(jiān)測(cè)等。⑤氣象探測(cè)：短報(bào)文通信功能提供可視化應(yīng)急通信保障，對(duì)各種氣象數(shù)據(jù)信息進(jìn)行探測(cè)和播報(bào)，主要由高空氣象探空系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)[5]。⑥通信：可用來(lái)彌補(bǔ)突破光纖拉遠(yuǎn)等技術(shù)的不足，構(gòu)建一體化衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙向授時(shí)。⑦電力：除了應(yīng)用于授時(shí)，還可以應(yīng)用于電力時(shí)間監(jiān)測(cè)、電力系統(tǒng)保護(hù)、電力異常事故分析、電力預(yù)警等。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展至今，在服務(wù)性能方面已經(jīng)完善，并逐漸產(chǎn)業(yè)化，開辟我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化新篇章，除上文提到的功能及應(yīng)用領(lǐng)域以外，還在水文監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探、災(zāi)害情報(bào)領(lǐng)域、救援調(diào)度等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。但我國(guó)還沒(méi)有形成規(guī)范的導(dǎo)航市場(chǎng)，沒(méi)有建立起有秩序、規(guī)范化的產(chǎn)業(yè)鏈條，導(dǎo)致部分企業(yè)發(fā)開的產(chǎn)品出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，造成重復(fù)投資。

2發(fā)展前景

首先，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)功能逐漸多元化，例如三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理及信號(hào)傳輸?shù)?能夠提供多個(gè)頻點(diǎn)導(dǎo)航信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多方位、多頻點(diǎn)的信號(hào)組合，從而為用戶提供更高精準(zhǔn)度的服務(wù);融合導(dǎo)航能力與通信能力，實(shí)現(xiàn)基本導(dǎo)航功能、短報(bào)文通信功能、星基增強(qiáng)功能、國(guó)際搜救功能等一體化服務(wù)[6]。

其次，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)逐漸走向全球服務(wù)發(fā)展道路，并完善世界衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展模式，縮短與國(guó)外成熟衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的距離。盡管如此，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端建設(shè)依然還處于發(fā)展階段，很多產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、技術(shù)系統(tǒng)尚未完善、受GPS導(dǎo)航設(shè)備影響，增加快速發(fā)展難度[7]。

最后，星際導(dǎo)航服務(wù)在未來(lái)不斷走向全時(shí)空、全區(qū)域、無(wú)盲區(qū)和高精度發(fā)展道路，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度、抗干擾能力、應(yīng)用效率也不斷得到提升。

結(jié)語(yǔ)

總之，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成熟，并在我國(guó)各大領(lǐng)域得到了應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果，促進(jìn)推動(dòng)各領(lǐng)域長(zhǎng)足發(fā)展。為充分發(fā)揮北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)功能的作用及價(jià)值，不僅要繼續(xù)完善星座布局和提升系統(tǒng)性能，還需要提高系統(tǒng)應(yīng)用效率及與其他導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容行，更要積極強(qiáng)化衛(wèi)星導(dǎo)航國(guó)際合作，推動(dòng)世界衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展。

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