北斗衛星定位系統的過去，現在與未來

白巧花

我國的北斗衛星導航系統是中國自行研制的全球衛星導航系統。是繼美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）之后第三個成熟的衛星導航系統。

1 北斗導航系統的構成

北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，目標是可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具有短報文通信能力，用戶終端具有雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息，已經初步具備區域導航、定位和授時能力，定位精度10米。

北斗二代計劃在2020年前發射35顆衛星，形成全球性的定位導航系統，比GPS還多5顆。多出的這5顆是在赤道上空的靜止高軌道衛星，主要是完成短信任務，其它30顆跟美國GPS的30顆一樣，都是中軌道的運動衛星。

2 北斗一代

中國在衛星定位方面，從70年代就開始有所考慮了，到80年代初期，以“兩彈一星”元勛成芳允院士為首的專家團體提出了雙星定位方案，但因經濟條件等種種原因又擱置了十年。1991年，美國的GPS在海灣戰爭中的應用非常成功，決策層深刻意識到以后打仗沒導航系統是不行的，于是，被擱置十年的雙星定位方案啟動。

雙星定位只有兩顆星，軌道低了覆蓋面就小，因此只能搞高軌道的，而且還得是靜止的，這樣才能覆蓋中國大陸的上空。北斗一代靜止高軌道是雙星定位的必須選擇，但卻埋下了性能不強的隱患。

3 北斗與伽利略的頻率之爭

北斗二代的規模與GPS相當，申請的軌道和頻率與歐洲伽利略有重疊部分，這就不可避免地遇到了衛星軌道和頻率爭奪的問題。國際規則是衛星軌道和空間頻率是人類共有的資源，誰先占用誰使用。2005年伽利略計劃的第一顆衛星上天了，但并沒有開通，只是占了軌道但沒占頻率。中國北斗二代的第一顆星也隨后上天了，而且上去就開通了。

歐洲伽利略因多國協商始終不決，衛星的發射進程一拖再拖，而中國的北斗二代定位衛星一個接一個地不停發射衛星。2015年年初，中國衛星導航定位應用管理中心與歐盟代表團在捷克布拉格舉行了北斗與伽利略衛星導航系統第四次頻率磋商會談。在本次會談中，中歐衛星導航系統終于結束了長達八年之久的頻率協調工作，歐盟代表團接受了中國衛星導航定位應用管理中心提出的頻率共用理念，同意在國際電聯框架下完成衛星導航頻率協調。

4 北斗定位導航的推廣

1、亞太地區推廣。目前，雖然現在還沒有把35顆衛星組網完畢，但亞太地區的北斗二代定位導航網絡已經建起來了，并已投入了使用。北斗二代網眼最密處在中國上空，所以，對于亞太國家來說，北斗比GPS更有優勢。亞太國家認識到了北斗的覆蓋優勢，中國政府也積極推動北斗二代在亞太地區的應用。

2、在漁業的推廣。北斗二代在亞太地區布網后，漁民有了一個新選擇，那就是裝北斗衛星船載終端，北斗的雙向短信功能在漁船救險方面得到了完美應用，遇到險情后一鍵求救，終端會自動把附帶著定位信息的求救短信通過衛星發給岸上的救援隊，實現了GPS+海事衛星電話的功能，而且更加方便。

3、特種車輛的推廣。對特種車輛的衛星監控，以前要求使用GPS，現在被推廣要求使用北斗二代。道路班線客運、旅行包車、危險貨物運輸車等特種車輛都必須安裝電子定位裝置，并將運行信息及時接入到全國的聯網聯控系統中。

4、北斗二代的政府推廣。政府使用利益杠桿，出面組建了北斗產業聯盟。對內的推廣政策很有成效，對外積極談合作已有成果，還有國際電信聯盟的支持，北斗二代的前景非常樂觀。

5 北斗衛星導航系統的優勢：

1、安全。這是組建北斗系統最重要的原因。GPS衛星信號在國內也可接受到，并可利用這些信息實現定位和導航，但是，如果是戰爭時期呢？美國完全可以關閉衛星信號或使用干擾技術，使定位不能實現或偏差太大，所以，我國必須有自己的衛星定位系統。

2、三頻信號。北斗使用的是三頻信號，三頻信號可以更好的消除高階電離層延遲影響，提高定位可靠性，增強數據預處理能力，大大提高模糊度的固定效率。而且如果一個頻率信號出現問題，可使用傳統方法利用另外兩個頻率進行定位，提高了定位的可靠性和抗干擾能力。

3、短報文通信服務。北斗定位系統不但能定位自己所在位置，還能通過短報文通信功能讓別人知道自己所在位置。

6 北斗衛星導航系統未來面臨的挑戰

1、部署進度的比拼。GPS在這方面遙遙領先，格洛納斯正在恢復建設中，伽利略遭遇資金困境，北斗系統若要搶占市場，在系統部署方面面臨挑戰。

2、衛星軌道精度需提高。衛星的實際運行軌道與設計軌道有一定的差距。只有衛星軌道精度提高了定位精度才會高。衛星的軌道是通過監控站的觀測數據擬合出來的，觀測時間越久，累積的數據越多，擬合的軌道越精確。北斗需要時間。

3、中國的原子鐘需進一步深入研發。衛星導定位中，時間系統有著極其重要的意義，中國的原子鐘相對國外產品，體積大、質量重、精度還差了一個量級。

4、衛星質量不高，壽命比較短。GPS衛星的壽命一般在8年，北斗衛星的壽命在5年左右，已發射的16顆衛星中，已有2顆老舊衛星失效。

5、芯片價格較高。這是由于芯片的生產特點決定的，芯片在研發階段投入非常大，一旦研制成功，后續的生產成本就比較低了。北斗剛投入使用，用戶還比較少，所以價格高。

參考文獻

[1]陳倫杰. 北斗導航與GPS定位技術在航海定位中的對比分析 [J].科技傳播，2016（19）

[2]郭晉. 北斗與GPS導航定位系統對比分析研究. Science & Technology Information ， 2011（28）endprint