北斗卫星定位系统的过去，现在与未来

白巧花

我国的北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。

1 北斗导航系统的构成

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，目标是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，并具有短报文通信能力，用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米。

北斗二代计划在2020年前发射35颗卫星，形成全球性的定位导航系统，比GPS还多5颗。多出的这5颗是在赤道上空的静止高轨道卫星，主要是完成短信任务，其它30颗跟美国GPS的30颗一样，都是中轨道的运动卫星。

2 北斗一代

中国在卫星定位方面，从70年代就开始有所考虑了，到80年代初期，以“两弹一星”元勋成芳允院士为首的专家团体提出了双星定位方案，但因经济条件等种种原因又搁置了十年。1991年，美国的GPS在海湾战争中的应用非常成功，决策层深刻意识到以后打仗没导航系统是不行的，于是，被搁置十年的双星定位方案启动。

双星定位只有两颗星，轨道低了覆盖面就小，因此只能搞高轨道的，而且还得是静止的，这样才能覆盖中国大陆的上空。北斗一代静止高轨道是双星定位的必须选择，但却埋下了性能不强的隐患。

3 北斗与伽利略的频率之争

北斗二代的规模与GPS相当，申请的轨道和频率与欧洲伽利略有重叠部分，这就不可避免地遇到了卫星轨道和频率争夺的问题。国际规则是卫星轨道和空间频率是人类共有的资源，谁先占用谁使用。2005年伽利略计划的第一颗卫星上天了，但并没有开通，只是占了轨道但没占频率。中国北斗二代的第一颗星也随后上天了，而且上去就开通了。

欧洲伽利略因多国协商始终不决，卫星的发射进程一拖再拖，而中国的北斗二代定位卫星一个接一个地不停发射卫星。2015年年初，中国卫星导航定位应用管理中心与欧盟代表团在捷克布拉格举行了北斗与伽利略卫星导航系统第四次频率磋商会谈。在本次会谈中，中欧卫星导航系统终于结束了长达八年之久的频率协调工作，欧盟代表团接受了中国卫星导航定位应用管理中心提出的频率共用理念，同意在国际电联框架下完成卫星导航频率协调。

4 北斗定位导航的推广

1、亚太地区推广。目前，虽然现在还没有把35颗卫星组网完毕，但亚太地区的北斗二代定位导航网络已经建起来了，并已投入了使用。北斗二代网眼最密处在中国上空，所以，对于亚太国家来说，北斗比GPS更有优势。亚太国家认识到了北斗的覆盖优势，中国政府也积极推动北斗二代在亚太地区的应用。

2、在渔业的推广。北斗二代在亚太地区布网后，渔民有了一个新选择，那就是装北斗卫星船载终端，北斗的双向短信功能在渔船救险方面得到了完美应用，遇到险情后一键求救，终端会自动把附带着定位信息的求救短信通过卫星发给岸上的救援队，实现了GPS+海事卫星电话的功能，而且更加方便。

3、特种车辆的推广。对特种车辆的卫星监控，以前要求使用GPS，现在被推广要求使用北斗二代。道路班线客运、旅行包车、危险货物运输车等特种车辆都必须安装电子定位装置，并将运行信息及时接入到全国的联网联控系统中。

4、北斗二代的政府推广。政府使用利益杠杆，出面组建了北斗产业联盟。对内的推广政策很有成效，对外积极谈合作已有成果，还有国际电信联盟的支持，北斗二代的前景非常乐观。

5 北斗卫星导航系统的优势：

1、安全。这是组建北斗系统最重要的原因。GPS卫星信号在国内也可接受到，并可利用这些信息实现定位和导航，但是，如果是战争时期呢？美国完全可以关闭卫星信号或使用干扰技术，使定位不能实现或偏差太大，所以，我国必须有自己的卫星定位系统。

2、三频信号。北斗使用的是三频信号，三频信号可以更好的消除高阶电离层延迟影响，提高定位可靠性，增强数据预处理能力，大大提高模糊度的固定效率。而且如果一个频率信号出现问题，可使用传统方法利用另外两个频率进行定位，提高了定位的可靠性和抗干扰能力。

3、短报文通信服务。北斗定位系统不但能定位自己所在位置，还能通过短报文通信功能让别人知道自己所在位置。

6 北斗卫星导航系统未来面临的挑战

1、部署进度的比拼。GPS在这方面遥遥领先，格洛纳斯正在恢复建设中，伽利略遭遇资金困境，北斗系统若要抢占市场，在系统部署方面面临挑战。

2、卫星轨道精度需提高。卫星的实际运行轨道与设计轨道有一定的差距。只有卫星轨道精度提高了定位精度才会高。卫星的轨道是通过监控站的观测数据拟合出来的，观测时间越久，累积的数据越多，拟合的轨道越精确。北斗需要时间。

3、中国的原子钟需进一步深入研发。卫星导定位中，时间系统有着极其重要的意义，中国的原子钟相对国外产品，体积大、质量重、精度还差了一个量级。

4、卫星质量不高，寿命比较短。GPS卫星的寿命一般在8年，北斗卫星的寿命在5年左右，已发射的16颗卫星中，已有2颗老旧卫星失效。

5、芯片价格较高。这是由于芯片的生产特點决定的，芯片在研发阶段投入非常大，一旦研制成功，后续的生产成本就比较低了。北斗刚投入使用，用户还比较少，所以价格高。

参考文献

[1]陈伦杰. 北斗导航与GPS定位技术在航海定位中的对比分析 [J].科技传播，2016（19）

[2]郭晋. 北斗与GPS导航定位系统对比分析研究. Science & Technology Information ， 2011（28）endprint