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北斗卫星导航系统(一)
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北斗卫星导航系统(英文名称:Compass)是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成,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,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度优于20m,授时精度优于100ns20121227日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。


系统介绍


北斗卫星导航系统?BeiDouCOMPASSNavigation Satellite System?是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS[1-2],与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统,并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统20121227日起提供连续导航定位与授时服务。

北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)、欧盟“伽利略”(GALILEO)等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星(其中,北斗-1A已经结束任务),将在系统组网和试验基础上,逐步扩展为全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。

北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。中国以后生产定位服务设备的生产商,都将会提供对GPS和北斗系统的支持,会提高定位的精确度。而北斗系统特有的短报文服务功能将收费,这个功能的实用性还有待观察。

科技部印发《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》提出,“十二五”末,导航与位置服务产业要形成1000亿元以上的规模,初步建立5个高新技术产业化基地,培育30家创新型企业。这意味着国家对导航与位置服务产业相关扶持政策的进一步落实。

目前,我国导航与位置服务的核心技术尚不完备,制约了产业的健康快速发展。智研咨询数据统计,“十二五”期间,导航与位置服务产业要重点解决技术瓶颈,主要是突破三大核心技术:泛在精确定位、全息导航地图、智能位置服务;开展三类应用示范:研制导航与位置服务应用系统,开展公众、行业及区域应用示范,为政府、企业、公众用户随时提供所需内容丰富的位置信息服务;构建一个体系框架:面向未来导航与位置服务需求,构建国家定位导航授时体系框架。

科技部等部委将以企业为主体,加大国家科技引导投入,统筹多渠道资源,多种资助模式相结合,以产业需求为导向,加强部门联合、军民结合、科技计划与北斗系统建设的协同攻关,持续推动以北斗应用为核心的导航与位置服务技术研究和产品开发。作为科技含量极高、人力资本密集的战略性新兴产业,北斗导航卫星产业化的市场空间极富想象力。

20111227日起,开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。

20121227日起,北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上,向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务;民用服务与GPS一样免费。

目前,北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。中国科技部20134月份表示,老挝和文莱将通过研究与合作协议初步采用该导航系统。3月底,泰国和中国签署了类似协议,泰国成为中国国产导航系统的首个海外顾客。


北斗卫星系统标志的设计寓意:

该标志设计寓意是:圆形构型象征“圆满”,与太极阴阳鱼共同蕴含了我国传统文化;深蓝色太空和浅蓝色地球代表航天事业;北斗七星是自远古时起人们用来辨识方位的依据,司南是我国古代发明的也是世界上最早的 导航装置,两者结合既彰显了我国古代科学技术成就,又象征着卫星导航系统星地一体,同时还蕴含着我国自主卫星导航系统的名字“北斗”;网络化地球和中英文文字代表了北斗系统开放兼容、服务全球的愿景。


系统服务


北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位,导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 导航精度上不逊于欧美之外,北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地的问题,这就是北斗的特色服务,靠北斗一个终端你就可以走遍天下。


发展趋势


据消息人士透露,国务院总理李克强22日至23日访问巴基斯坦期间,中巴双方将签署有关北斗系统在巴使用的合作协议。日前,巴基斯坦媒体报道,中国北京北斗星通导航技术股份有限公司将斥资数千万美元,在巴基斯坦建立地面站网,强化北斗系统的定位精确度。

其次,全国政协副主席、中国科学技术部部长万钢日前透露,2013年将中国在东盟各国合作建设北斗系统地面站网。而根据中国卫星导航定位协会最新预测数据,到2015年,我国卫星导航与位置服务产业产值将超过2250亿元,至2020年则将超过4000亿元。


系统评价


北斗导航终端与GPS、“伽利略”和“格洛纳斯”相比,优势在于短信服务和导航结合,增加了通讯功能; 全天候快速定位,极少的通信盲区,精度与GPS相当。向全世界提供的服务都是免费的,在提供无源定位导航和授时等服务时,用户数量没有限制,且与GPS兼容;特别适合集团用户大范围监控与管理,以及无依托地区数据采集用户数据传输应用;独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计,可同时解决“我在哪?”和“你在哪?”;自主系统,高强度加密设计,安全、可靠、稳定,适合关键部门应用。


发展历程


卫星导航系统是重要的空间信息基础设施,中国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。


建设原则


北斗卫星导航系统的建设与发展,以应用推广和产业发展为根本目标,不仅要建成系统,更要用好系统,强调质量、安全、应用、效益,遵循以下建设原则:


开放性——北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放,为全球用户提供高质量的免费服务,积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作,促进各卫星导航系统间的兼容与互操作,推动卫星导航技术与产业的发展。


自主性——中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统,北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。


兼容性——在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)和国际电联(ITU)框架下,使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作,使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。


渐进性——中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展,不断完善服务质量,并实现各阶段的无缝衔接。


建设计划


“北斗”卫星导航试验系统(也称“双星定位导航系统”)为我国“九五”列项,其工程代号取名为“北斗一号”,其方案于1983年提出。我国结合国情,科学、合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划:第一步是试验阶段,即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务,为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才,研制一些地面应用基础设施设备等;第二步是到2012年,计划发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统(即“北斗二号[6]”区域系统);第三步是到2020年,建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。


建设目标


中国作为发展中国家,拥有广阔的领土和海域,高度重视卫星导航系统的建设,努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。2000年以来,中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统(第一代系统)。这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥着重要作用。

中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为10纳秒,测速精度02/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。


中国计划2012年左右,“北斗”系统将覆盖亚太地区,2020年左右覆盖全球。我国正在实施北斗卫星导航系统建设,已成功发射十六颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。


系统的应用


车辆定位——2013114日,交通运输部有消息传出,20133月底前,江苏、安徽、河北、陕西、山东、湖南、宁夏、贵州、天津9个示范省市区80%以上的大客车、旅游包车和危险品运输车辆,都要安装北斗导航系统的车载终端。这是我国北斗卫星导航系统专项启动后首个民用示范工程。该项目作为全国北斗应用的“试验田”,计划用2年时间,在9个示范省市区建设7个应用系统和一套支撑平台,安装8万台北斗终端。


地质灾害监测——2013年北斗导航将对北京全市范围内的1141个地质灾害点,完成地质灾害监测预警全覆盖。北斗导航技术的地质灾害监测预警已在密云设立了32个监测点,作为北京市完成“全覆盖”前的示范工程。随着预警系统的建成和完善,北斗导航将能实现对5毫米以上地面变动的监测和预警,让有关部门和市民提前做好防灾准备。



发射时间

发射日期

卫星编号

轨道

使用状况

2000/10/31

北斗-1A

废弃卫星轨道

停止工作

2000/12/21

北斗-1B

废弃卫星轨道

停止工作

2003/5/25

北斗-1C

地球静止轨道 85.3°E

正常

2007/2/3

北斗-1D

废弃卫星轨道

失效

2007/4/14

北斗-M1

中地球轨道~21500km

正常,测试星

2009/4/15

北斗-G2

35594 x 36036 km 漂移

失效

2010/1/17

北斗-G1

地球静止轨道 140°E

正常

2010/6/2

北斗-G3

地球静止轨道 84°E

正常

2010/8/1

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