中国北斗导航卫星的发展历程

1313艰苦卓绝的庞之浩 王东（北京神舟航天文化创意传媒有限责任公司）“北斗”发展历程经过26年的努力，2020年6月23日，我国第55颗“北斗”导航卫星顺利升空，6月30日成功定点于地球静止轨道（GEO），终于使北斗三号全球卫星导航系统星座在太空落成。

它是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航与授时（PNT）服务的国家重要时空基础设施。

2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行。

习近平总书记铿锵有力地宣布：“北斗三号全球卫星导航系统正式开通！”回首中国“北斗”自主创新的发展历程，中国空间技术研究院研制团队作为“北斗”导航卫星研制的“国家队”，汇聚了各方力量，同舟共济，携手拼搏，走出了一条独特的探索道路。

132020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星由长征三号乙火箭发射升空由2颗北斗一号导航试验卫星组成的“双星定位”系统示意图北斗二号区域卫星导航星座1515北斗三号全球卫星导航星座性能明显提高与北斗二号系统相比，北斗三号系统除了把服务区域由区域扩大到全球覆盖外，在定位精度和授时精度明显提高，短信字数、卫星寿命大大增加。

例如，卫星寿命由8年提高到10～12年，区域短报文提升至1000个汉字。

北斗三号系统还按照国际标准，增加了全球搜救、全球位置报告和星基增强等拓展服务。

由于有星基增强服务功能，所以可为应急通信、飞机起降提升热点服务能力，满足特殊用户的需求。

北斗三号系统的服务能力较北斗二号拓展了10倍，在通信、电力、金融、测绘交通、渔业、农业、林业等领域，更多的人可以享受到北斗三号系统的普惠服务。

北斗三号系统有不少重大技术创新或改进，突破了新型导航信号生成、星间链路、卫星自主健康管理、全桁架式卫星平台、导航卫星高精度光压建模、导航星座健康评估及预测等关键技术，实现了导航大型星座高效管理和我国导航卫星能力的提升和跨越。

中国北斗传阅读理解摘要：一、引言二、北斗卫星导航系统的介绍1.北斗卫星导航系统的发展历程2.北斗卫星导航系统的主要功能三、北斗卫星导航系统在我国的应用1.民用领域2.军事领域四、北斗卫星导航系统在国际上的影响与地位1.与其他卫星导航系统的竞争与合作2.北斗卫星导航系统的国际市场前景五、北斗卫星导航系统的未来发展规划1.系统升级与优化2.拓展应用领域六、结论正文：中国北斗传阅读理解随着我国科技实力的日益增强，北斗卫星导航系统成为了中国在国际舞台上的一张亮丽名片。

本文将详细介绍北斗卫星导航系统的发展历程、主要功能以及在民用和军事领域的应用，分析其在国际竞争中的地位及未来发展前景。

北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，经历了从北斗一号到北斗三号的跨越式发展。

目前，北斗卫星导航系统已具备全球覆盖能力，为全球用户提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。

北斗卫星导航系统在我国的应用广泛，不仅涵盖了民用领域，如交通运输、气象预报、电力调度等，还在军事领域发挥着重要作用，如战场指挥、武器导航、侦察监视等。

这极大地提高了我国国防实力和民生水平，为国家的现代化建设提供了有力保障。

在国际上，北斗卫星导航系统与其他卫星导航系统展开竞争与合作。

在全球卫星导航市场中，北斗卫星导航系统以其独特的优势逐渐崭露头角，吸引了越来越多的国际用户。

同时，北斗卫星导航系统还积极参与国际卫星导航领域的合作与交流，与其他卫星导航系统携手共进，共同推动全球卫星导航事业的发展。

展望未来，北斗卫星导航系统将继续完善和升级，提高系统性能和服务质量，拓展在航空、航海、应急救援等领域的应用。

此外，北斗卫星导航系统还将助力我国无人驾驶、物联网等新兴产业的发展，为国家经济转型升级提供强大动力。

总之，北斗卫星导航系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统，不仅为我国国民经济发展和国防建设提供了有力支持，还在国际舞台上展示了中国的科技实力。

北斗导航系统发展史摘要：2016年6月12日，中国在西昌成功发射了第23颗北斗导航卫星。

此次成功发射的卫星将与其他的在轨卫星共同提供服务，为北斗导航系统从亚太区域系统转向全球服务奠定了基础。

作为我国自主开发建设的全球卫星导航系统，北斗与俄罗斯的GLONASS，美国的GPS以及欧洲的GALILEO并誉为四大全球卫星导航系统。

虽然在这四大导航系统中，北斗是最“年轻”的,但其正借着后发优势迎头赶上。

北斗已经同高铁一样，成为中国在世界上一张亮眼的名片。

回顾北斗系统发展的历程，不仅能让人体会到个中艰辛。

更能为我国科技建设提供值得参考的经验。

1. 全球卫星导航系统的起源1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星sputnik。

这颗卫星的构造非常简单，只是在密封的铝制外壳密封了一个化学电池、一只温度计和一台双频发报机。

但在当时，这颗卫星却引起了全世界科学家的关注。

美国约翰.霍普金斯大学的W.Guier和G.Wieffembach博士通过跟踪、检测该卫星所发出的信号发现：由于卫星与地面之间有着相对运动，接收到的电磁波信号存在多普勒频移。

如果在地面上位置已知点检测接收到的多普勒频移曲线，就可以计算出卫星的运行轨道。

但是反过来，如果已知了卫星的运行轨道，就能通过多普勒算出用户的位置，这就是卫星导航系统的最初构想。

如何在茫茫大海上定位军舰，对于美国海军来说一直是个大问题。

在苏联发射第一颗卫星之前，海军使用的是罗兰无线电远程导航系统。

罗兰是一种陆基双曲无线电导航系统，船舶通过计算出接收陆地上两个发射台信号的时间到达差，就可以将自己位置确定在以两个发射台为焦点的双曲线上。

再利用另外两个发射台，可以将位置确定在另一条双曲线上。

通过计算出双曲线的两个交点，采用估计位置排除出其中一个即可实现定位。

相较GPS，罗兰系统的作用范围有限（最远2000km），定位精度低（百米级），而且只能提供二维定位，在GPS出现后很快就逐渐被淘汰。

第一代北斗卫星导航定位系统一代的北斗卫星导航系统属于区域性的有源导航定位系统。

特点是投资小、建成快，只需要两颗地球同步轨道卫星（GEO 卫星）即可进行导航定位。

在有源导航定位系统中，用户终端对两颗GEO卫星发射信号，通过记录时间差和两颗卫星在空间的距离，地面中心站（DEM)通过距离交会法求得用户的平面位置（注意是只有平面位置，没有海拔高程），地面中心站再通过卫星将计算结果告诉用户。

以上就是有源导航定位系统的工作原理，不难发现这里面有三个很严重的问题：1、地面中心站承担了很大部分的任务，资源占用高，结果就是用户数量收到限制，无法推广开来；2、用户终端必须发射信号，这在战时很容易就会暴露位置，也很容易使系统失效（只要向卫星发送错误的信号即可）；3、计算速度慢，而且进度不高。

第二代北斗卫星导航定位系统二代北斗卫星导航系统卫星星座包含14颗卫星，包括5颗地球同步轨道卫星（GEO卫星：通讯卫星，也可用于定位），5颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO卫星：备用卫星），4颗中地球轨道卫星（MEO卫星：定位解算功能）。

由于是用伪距单点定位模型进行定位，并不需要地面中心站进行计算，定位解算是在用户终端上进行的，所以用户数量不再受限，于是便能推广开来。

但二代北斗并没有抛弃有源导航定位的方法而是作为一种特殊功能保留了下来，只不过一般的接收机不支持这种功能，北斗二号于2013年正式提供服务。

第三代北斗卫星导航定位系统三代北斗卫星导航系统理论上包含5颗GEO卫星，3颗IGSO卫星，27颗MEO卫星，总计35颗卫星。

与GPS采用六轨星座系统（6*4）不同，三代BDS采用三轨星座系统,每个轨道面9颗MEO卫星，轨道面之间相隔120度均匀分布。

正如我们所见，从2017年年底开始，其实已经开始了2017年11月5日中国成功以一箭双星方式发射北斗三号组网卫星，北斗三号卫星将陆续发射，2020年将完成全球化的卫星星座部署，届时将为全球提供导航定位服务。

北斗导航系统的发展历程及前景浅议摘要:介绍了我国拥有自主知识产权的北斗卫星（BDS）全球定位导航系统，研制的国际背景以及该系统的技术特点、主要应用领域和发展历程。

关键词:北斗导航系统，发展历程，技术特点，应用领域。

一、北斗导航系统的发展的国际背景上世纪90年代，世界上建成并提供服务的卫星导航系统，有美国GPS、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）和我国建立的北斗卫星导航系统。

美国建立的GPS卫星导航系统可向全球提供军用与民用服务；俄罗斯建立的格洛纳斯卫星导航早期也可提供此类服务，后期因经济衰退使卫星补网出现了困难，最少时只有7颗在轨卫星，使卫星导航服务大打折扣，但是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯牢牢占据了先发优势，先后完成全球卫星组网，实现“一步建全球”。

二、北斗导航系统的特点2000年建成北斗一号试验卫星导航系统，使我国成为世界上第三个拥有完全自主知识产权的卫星导航系统的国家。

2000年发射了2颗地球静止轨道卫星，初步建成系统并投入使用，该系统采用有源定位体制，为中国用户可提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年又发射了第三颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。

2012年建成为亚太地区提供服务北斗二号区域卫星导航系统。

2004年启动北斗二号系统工程建设于2012年底完成地球静止轨道卫星5颗、倾斜地球同步轨道卫星5颗和中圆地球轨道卫星4颗的发射组网，该系统在兼容北斗一号技术基础上，增加无源定位体制，可为亚太地区用户提供定位、测速、授时、广域差分和短报文通信服务。

2020年建成为全球服务北斗三号全球卫星导航系统。

2009年启动北斗系统建设，在继承北斗一号和北斗二号有源服务和无源服务两种技术体系。

2018年，面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务；2020年前后完成全部35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。

三、北斗导航系统的自主创新在北斗卫星导航系统20多年的建设过程中，我国卫星导航研制人员走出了一条自主创新、追求极致的发展道路，面对西方国家的技术封锁，在没有自己的原子钟和导航芯片、全球建站困难等条件下，取得了一个个的技术突破，实现全球服务。

北斗导航系统发展史摘要：2016年6月12日，中国在西昌成功发射了第23颗北斗导航卫星。

此次成功发射的卫星将与其他的在轨卫星共同提供服务，为北斗导航系统从亚太区域系统转向全球服务奠定了基础。

作为我国自主开发建设的全球卫星导航系统，北斗与俄罗斯的GLONASS，美国的GPS以及欧洲的GALILEO并誉为四大全球卫星导航系统。

虽然在这四大导航系统中，北斗是最“年轻”的,但其正借着后发优势迎头赶上。

北斗已经同高铁一样，成为中国在世界上一张亮眼的名片。

回顾北斗系统发展的历程，不仅能让人体会到个中艰辛。

更能为我国科技建设提供值得参考的经验。

1. 全球卫星导航系统的起源1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星sputnik。

这颗卫星的构造非常简单，只是在密封的铝制外壳密封了一个化学电池、一只温度计和一台双频发报机。

但在当时，这颗卫星却引起了全世界科学家的关注。

美国约翰.霍普金斯大学的W.Guier和G.Wieffembach博士通过跟踪、检测该卫星所发出的信号发现：由于卫星与地面之间有着相对运动，接收到的电磁波信号存在多普勒频移。

如果在地面上位置已知点检测接收到的多普勒频移曲线，就可以计算出卫星的运行轨道。

但是反过来，如果已知了卫星的运行轨道，就能通过多普勒算出用户的位置，这就是卫星导航系统的最初构想。

如何在茫茫大海上定位军舰，对于美国海军来说一直是个大问题。

在苏联发射第一颗卫星之前，海军使用的是罗兰无线电远程导航系统。

罗兰是一种陆基双曲无线电导航系统，船舶通过计算出接收陆地上两个发射台信号的时间到达差，就可以将自己位置确定在以两个发射台为焦点的双曲线上。

再利用另外两个发射台，可以将位置确定在另一条双曲线上。

通过计算出双曲线的两个交点，采用估计位置排除出其中一个即可实现定位。

相较GPS，罗兰系统的作用范围有限（最远2000km），定位精度低（百米级），而且只能提供二维定位，在GPS出现后很快就逐渐被淘汰。