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工程测绘中北斗卫星导航系统运用

摘要：随着近几年来各国科学技术的快速发展和进步，许多国家在北斗导航定位方面都

取得了一定的成就，并且到目前为止，北斗导航定位系统已经被广泛地应用到了许多领域中，

并且它已经成为许多行业不可或缺的一部分。由于受我国科学技术水平的约束，我国在北斗

导航定位系统的应用方面始终不能得到大幅度的提升，为了尽快地改变这一现状，我国相关

政府必须要不断地提高对于北斗导航定位系统研究的重视程度，不断地加大对于北斗导航定

位系统研究的资金投入力度，积极引进其他国家先进的技术水平。

关键词：工程测绘；北斗卫星；导航系统

1.北斗卫星导航系统

北斗系统是基于国家安全和经济社会发展而自主建设运行和面向全球的卫星导航系统，

为全球用户提供导航、精确定位以及授时服务，是我国重要的空间基础设施。北斗系统运行

与发展以应用推广和产业发展为根本目标、以开放性和自主性为发展原则，为全球用户提供

先进的技术服务。北斗系统由3个部分组成分别为地面段、空间段和用户段。地面段主要为

负责接收北斗信号的控制端，由主控站、时间同步/注入站、监测站等组成；空间段由若干

个混合卫星导航星座组成，如地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫

星；用户段主要为用户提供服务，由应用软件与用户服务系统构成，还包括芯片、天线等基

础设备。

2.发展历程

2.1.北斗一号

北斗一号在国家经济技术缺乏的艰苦条件下建设。2002年欧盟开始自主研发导航系统，

启动了伽利略卫星导航计划；欧盟抓住了我国缺技术的弱点，向我国抛出了“橄榄枝”，我

国为此不惜代价，投入巨资，但却未得到收获，由此开始将研发力量转移到自主研发上。北

斗一号研发采用有源定位，用户端向卫星发射信号，由卫星发射到地面段，地面段进行解算

等技术服务，再发射到卫星由卫星传达到用户，为用户提供定位、授时、通信等服务。北斗

一号系统在技术上创造性地提出双星定位模式，这项新的突破是区别于其他卫星导航系统的

标志，成为国际上首个提出基于双星定位技术研发的有源卫星定位系统。

2.2.北斗二号

2004年8月，北斗导航卫星研制团队正式启动北斗二号卫星系统研发建设。经过团队

不懈努力后，2007年我国成功研制出国产的原子钟，肩负抢占频段使命的卫星，发射了第4

颗“北斗”一号导航卫星，激活了沉寂的“北斗”，实现了弯道超车。2007年底，我国在技

术上有了重大的突破，成功发射了第一颗“中轨道”导航系统卫星，但是北斗一号的精度只

能覆盖亚洲地区实现区域定位。经过8a的艰苦研发，2012年12月我国成功发射了14颗卫

星，并在北斗一号系统有源定位体制技术的基础上，增加了无源定位体制技术，使北斗二号

兼容2种体制。无源定位体制技术由用户向卫星发射信号，在用户端即可完成解算定位等服

务，相比有源定位体制技术虽然定位速度较慢，但定位精度高，并采取广播式服务，保留了

位置报告和短报文通信服务，与北斗一号相比，北斗二号定位精度有了大幅度提升。

2.3.北斗卫星科学研究现状

卫星的心脏就是原子钟，北斗三号配备了更高精度的氢原子钟和铷原子钟。星载原子钟

的设计特点是以北斗二号系统星载原子钟为技术基线，设计目标是提高原子信号信噪比、降

低微波相位噪声、减小物理环境效应，使铷原子钟的短期和长期稳定度指标得到全面改善。

近40a以来，铷原子钟的频率稳定度改善了近2个数量级，这种发展速度超过了预期，也引

发了人们探索铷原子钟稳定度极限的兴趣。

3.北斗导航定位系统的优势

3.1.北斗导航定位系统能够快速进行定位

对于北斗导航定位系统而言，它主要的功能之一就是能够快速并且准确地进行定位。与

其他普通的导航定位系统相比较，北斗导航定位系统不仅仅能够为服务区域的用户提供全天

候的服务，而且它的定位精度非常高，最主要的是，北斗导航定位系统能够快速实时地进行

定位服务，为服务区域内的用户提供了极大的方便，这也是北斗导航定位系统能够得到广泛

应用的主要原因之一。

3.2.北斗导航定位系统能够满足系统通信的需要

随着科技的快速进步，北斗导航定位系统的功能越来越齐全，同时，它的应用也越来越

广泛，它不仅仅能够快速地实现定位，而且还能够满足系统通信的需要，最终满足所有用户

的需求。例如，对于北斗导航定位系统而言，它可以在短时间之内实现对于车辆位置以及状

态信息数据的实时定位。

3.3.短报文通信

进行短报文通信是北斗导航定位系统在实际中