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北斗卫星导航定位系统的现状及发展前景分析

文章基于国际上成熟的卫星导航系统的现状，重点闸述了北斗卫星导航系统发展历程，

摘要：

介绍了北斗卫星导航系统构成、功能等关键技术，闸述了北斗卫星导航系统在智慧城市、交

通运输等领域的应用现状，最后分析了北斗卫星导航系统未来的发展前景。

关键词：卫星导航系统;北斗卫星导航系统;应用;发展前景

1.引言

随着卫星导航系统的发展壮大，卫星导航系统进入了与定位、导航、授时、

移动通信和因特网等多源信息载体融合的新时期，卫星导航系统成了国民经济发

展的重要基础设施。一直以来，我国探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系

统，随着北斗卫星导航系统的成功建设，使我国成为了拥有自主建设、独立运行

卫星导航系统的国家，填补了我国卫星导航领域的空白。该系统可为全球用户提

供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，能与其他卫星导航系统兼

容，是我国重要的空间基础设施。为此，对北斗卫星导航系统的现状及其发展前

景进行分析具有重要意义。

2.北斗卫星导航系统发展历程及构成

北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem）是我国自主建设、

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[1]。

2.1北斗卫星导航系统发展历程

1985年至1994年，我国进入自主卫星导航系统的演示论证期。1994年至

2002年，进入北斗卫星导航实验系统研制的建设期。1994年，启动北斗一号系

统工程建设，北斗一号的服务区域在东经70-140度之间、北纬5-55度之间，定

位精度优于20米。北斗一号的建成解决了当时的国家对PNT服务的急需，它不

仅可以定位授时，还可以进行短报文通信，为发展后续的北斗二号、北斗三号全

球系统奠定了坚实基础。）2012年年底，北斗二号系统（16颗卫星），建设完成，

向亚太地区提供服务。该系统保留了北斗一号系统的双向位置报告等功能，与

GPS系统在很多方面都有着相似之处，且增加了无源定位体系。2009年，启动北

斗三号系统建设。2012年，完成14颗卫星的组网，建成了覆盖亚太区域、形成

1

区域无源服务能力的北斗区域卫星导航系统。2018年底，完成19颗卫星的组网，

实现中国北斗三号基本系统的组网建设，北斗三号系统由区域扩展为全球服务，

北斗卫星导航系统正式迈入全球时代[1-3]。

2019年，北斗卫星导航系统继续进行高密度全球组网建设，进一步完善全

球系统星座布局。2020年年底完成30颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统，

形成全球无源服务能力，达到世界一流水平[2-3]。2035年，我国还将围绕北斗

卫星导航系统这个核心内容，完成更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定

位导航授时（PNT）体系。届时北斗系统精度将进一步提升，且北斗特有的短报

文通信功能将进一步提升，容量提升10倍，单次报文长度1000个汉字。

结合国情，我国积极探索卫星导航系统的建设道路，已逐步完成了“三步走”

的发展战略。第一步：2000年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务。第二

步：2012年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务。第三步：在2020年

前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务[1]。

2.2北斗卫星导航系统构成

北斗卫星导航系统由三大部分组成，包括空间星座（空间段）、地面控制（地

面段）和用户终端（用户段）[1]。

2.2.1.空间星座（空间段）

空间星座是若干卫星持续发射载有导航电文的无线电波，由地球上的各种接

收机来接收信息并进行应用。若干卫星是混合导航星座，由静止轨道卫星、倾斜

地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成。截止2018年12月，

北斗卫星导航系统有15颗北斗二号和18颗北斗三号卫星在轨工作，为全球提供

服务。

2.2.2.地面控制（地面段）

地面控制包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站，以及星间

链路运行管理设施，用来追踪及控制北斗导航卫星的运转。地面控制主要是监视

系统状态，调度卫星;通过收集到的卫星数据，计算导航信息，修正与维护每颗

卫星的各项参数数据等，使空间星座的卫星能正常运行。

主控站：主要是收集数据、