实际应用

军用功能

“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似，如：飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。

这项功能用在军事上，意味着可主动进行各级部队的定位，也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统，除了可供自身定位导航外，高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置，并传递相关命令，对任务的执行有相当大的助益。换言之，大陆可利用“北斗”卫星导航定位系统执行部队指挥与管制及战场管理。

民用功能

个人位置服务——当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。

气象应用——北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，也可以提高空间天气预警业务水平，提升我国气象防灾减灾的能力。

除此之外，北斗导航卫星系统的气象应用对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展也具有重要的影响。

道路交通管理——卫星导航将有利于减缓交通阻塞，提升道路交通管理水平。通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。

铁路智能交通——卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如，在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极大缩短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。未来，北斗卫星导航系统将提供高可靠、高精度的定位、测速、授时服务，促进铁路交通的现代化，实现传统调度向智能交通管理的转型。

海运和水运——海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一，也是卫星导航最早应用的领域之一。目前在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星导航终端设备，使海上和水路运输更为高效和安全。北斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时，北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。

航空运输——当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势，可实时确定飞机的瞬时位置，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。通过将北斗卫星导航系统与其他系统的有效结合，将为航空运输提供更多的安全保障。

应急救援——卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统除导航定位外，还具备短报文通信功能，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。

覆盖全球

“第一代卫星导航系统在我国卫星导航系统建设中是一个起步阶段，可以说是用很少的资金投入，打破了国外卫星导航领域的垄断，填补了我国卫星导航领域的空白。但是由于本身原理上的限制，只能是一个区域卫星导航定位系统，无法发展成像GPS那样的全球卫星系统。所以在第一代导航系统建设的同时，中国也同时开始了第二代卫星导航系统的建设论证。”李长江介绍道：“从1997年底开始起步，经过充分、周密的论证，2004年9月，第二代导航系统——北斗卫星导航系统建设被批准实施。”

“我们的策略是‘解决急需，兼顾长远；先区域，后全球’。”谢军说，因此，第二代系统的建设分为几步走：首先，完成一期工程，建成区域卫星导航系统。在我国重点地区提供基本的导航、定位、授时服务，满足急需。同时为应用开发全球系统建设奠定基础。

“这一阶段，对于我们搞卫星系统的来说，就是要在2012年把区域系统的卫星全部发射上天，其中包括地球静止轨道（GEO）卫星、倾斜同步轨道（IGSO）卫星、中圆轨道（MEO）卫星。到目前为止，我们已经发射了7颗北斗导航卫星。2011年将发射4颗，2012年发射5颗。按照规划，当2011年4月第三颗倾斜同步轨道（IGSO）卫星发射后，北斗系统就已经可以形成区域导航定位能力。当2012年完成所有区域系统卫星发射后，一是我们的区域导航将更加稳固，可靠性稳健性将更强。卫星更多，自然可提供更快更准的服务。二是在全球轨道上部署了我们的导航卫星，占有全球卫星导航频率资源。”

对于这一点，谢军解释说：“首先，卫星上天需要轨道位置，就好比停车要有个停车位；其次，系统运行需要频率资源。而这两样，现在都是资源紧张，争夺激烈。比如说，导航卫星的频率资源大部分被美国的GPS占有，俄罗斯的格罗纳斯也占了一部分，中国和欧盟就只能见缝插针，因此北斗系统和伽利略系统计划使用的频率互有重叠。在这种情况下，谁先使用这个频率谁就占据了这个频率资源。”

其次，在2015年前，完成全球系统建设的在轨飞行技术试验工作，全面解决二期工程的关键技术。之后，2020年前，完成二期工程，建成与国外先进卫星导航系统技术服务相当的全球卫星导航系统。到时，北斗系统的空间段将由30多颗不同轨道类型的卫星组成。据了解，目前二期工程的建设工作已经启动。对于北斗系统具有的特点和优势，李长江分析说，在一期工程完成之后：

第一，北斗导航系统可以提供导航定位服务，其精度可以达到重点地区水平10米，高程10米，其他大部分地区水平20米，高程20米；测速精度优于0.2米/秒。这和美国GPS的水平是差不多的。

第二，授时服务。授时精度可达到单向优于50纳秒，双向优于10纳秒。

第三，短报文通信服务。这一功能能够保证在我国及周边地区具备每次120个汉字的短信息交换能力。“一代系统的用户不少，用得也很好，我们不能建设了二代系统，一代就废了。所以，我们要做到二代兼有一代的功能，也有短报文通信能力。”

第四，具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力；系统的导航定位用户容量不再受到限制，并且保证用户设备的体积小、质量轻、功耗低，满足手持、机载、星载、弹载等各种载体需要。

在二期工程完成之后，北斗导航系统服务范围将由我国及周边地区向全球扩展，导航定位精度将提高，全球区域达到水平5米，高程8米。此外，系统安全性能将进一步提高，短报文通信性能也将得到进一步改善。

李长江说：“系统建成后，最重要的当然是应用了。在民用领域，我估计2012年完成区域系统的卫星发射后，到2013年，老百姓就可以开始使用北斗系统。目前，在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外，用户应用系统也在大力建设之中。我国已经把北斗系统用户终端机的开发作为推广应用的重要内容，不少国内厂商都在积极研制基于北斗系统的轻便、实用的用户终端设备。”

孙家栋院士撰文指出，在与国外导航系统竞争的情况下，在较短时间内完成北斗在国家经济安全领域的推广应用和在大众市场的迅速扩展，还面临不少挑战：首先就是必须拥有核心自主知识产权的接收机芯片——自主知识产权的挑战是不言而喻的。

其次，必须提出有竞争力的应用解决方案和规模推广策略——目前，GPS已占据我国卫星导航应用绝大部分市场，在这种情况下，北斗系统产业化面临巨大挑战。我国拥有全球卫星导航应用的最大市场，紧紧抓住应用的基础市场，充分发挥北斗服务特色，创造性地提出应用解决方案和规模化推广策略，是北斗系统应用推广和产业化的关键。

未来发展

发展进程

较“北斗一号”，“北斗二号”在诸多方面具有优势，可以有效避免遭受电磁干扰和攻击，实现无源定位，精确度大大提高，“北斗一号”精确度在10米之内，而“北斗二号”可以精确到“厘米”之内。

随着北斗2号的发射成功，中国自主研制的北斗卫星导航系统从2009年起进入了组网高峰期，预计在2020年左右形成覆盖全球的卫星导航定位系统。2009年将有多颗卫星发射升空，3年内完成系统组网，并具备基本的运行能力。在此基础上将逐步发展到为全球服务。

在建的北斗卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供即开放服务和授权服务。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，军事定位达到厘米级，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/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。随着“北斗一号”卫星导航定位系统的推广应用，中国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统（CNSS）。

中国将本着开放、独立、兼容、渐进的原则，发展自主的全球卫星导航系统，其“三步走”发展路线图为：第一步，从2000年到2003年，我国建成由3颗卫星组成的北斗卫星导航试验系统，成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步，建设北斗卫星导航系统，于2012年前形成我国及周边地区的覆盖能力。第三步，于2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的大型航天系统，技术复杂、规模庞大，其建设应用将实现我国航天从单星研制向组批生产、从保单星成功向组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业用户向大众用户的历史性转型，开启我国航天事业的新征程，并将对维护我国国家安全、推动经济社会科技文化全面发展提供重要保障。

面临挑战

一、部署进度的比拼。四大全球系统部署的时间进度是个重大考验，捷足先登是成功的第一步。GPS在这方面遥遥领先，GLONASS正在恢复建设中，Galileo遭遇资金困境，北斗系统若要抢占市场，在系统部署方面面临挑战。

二、卫星性能的竞争。导航卫星设计和研制水平决定着系统的性能，目前北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水平，在未来发展中要不断自主创新，争取在国际导航卫星研制领域处于领先地位。

三、系统发展的博弈。未来卫星导航系统需要持续的发展建设，以满足用户要求；需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广，以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中占据优势地位。

合作交流

为使北斗卫星导航系统为全球提供高质量的定位、导航和授时服务，推动世界卫星导航领域技术和应用的发展，我国在频率协调、兼容与互操作、卫星导航标准等方面积极开展了国际交流与合作。

目前，我国正在开展与GPS、GLONASS和GALILEO等其他卫星导航系统的频率协调，参与国际电信联盟（ITU）工作组、研究组和世界无线电通信大会（WRC）的各项活动。

北斗卫星导航系统作为全球导航卫星系统国际委员会（ICG）的重要成员，参加了ICG历届大会和供应商论坛，与有关国家、区域机构和国际组织开展了广泛交流，推动了卫星导航系统及其应用的发展。2007年，北斗卫星导航系统成为ICG确定的四大全球导航卫星系统核心供应商之一。2009年第四届ICG大会期间，我国全面介绍了北斗卫星导航系统的建设、应用与发展情况，并表达了主办2012年第七届ICG大会的意愿。

作为拥有自主卫星导航系统的国家，中国希望通过ICG等国际多边和双边渠道，积极探讨在兼容与互操作、卫星导航标准制定、卫星导航性能增强、时间空间基准、应用开发、科学研究等方面开展国际合作的可能，以推动世界卫星导航事业的蓬勃发展。

战略意义

北斗当年论证的时候，国家地震局地震研究所的一位研究员出了论证报告就谈这个问题的，北斗系统将成为一个生命线工程，就和人类生存活动相关的一些工程，比如说大地震，地震后我们所有的有线系统都可能失去功能，而北斗系统作为一个卫星监视系统既可以有及时的位置报告，又可通信，比如说海啸，实际上是由地震引起的，北斗去做救援是非常有用的，它可以及时地发送位置和与位置有关的相关信息，我们可把信息发送给有关部门。价格问题，随着用户业务的开展，成本一定会降下来。所以说"北斗"是平民化的。

北斗一号"的潜力所在，主要在定位通信综合领域上，对这种综合功能有需求的领域都会得到充分的应用，现在仅有定位需要的客户，对北斗的需要不迫切。但是对于既需要位置又需要把位置传递出去的用户，北斗卫星导航定位系统是非常有用的。

相比GPS

GPS简介

GPS英文全称为“Global Positioning System”，中文翻译为“全球定位系统”，又称“全球卫星定位系统”，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中4颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越精确。

短报文服务

2012年12月27日上午，北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其表示，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。这是北斗系统建设和应用的一个里程碑。[16]

覆盖范围

北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°~140°，北纬5°~55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统，能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星（实际上最多能观测到11颗）。

数量轨道

北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星，卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。GPS导航卫星轨道为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。

定位原理

北斗导航系统是主动式双向测距二维导航，地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航，由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。

定位精度

北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前已由16m提高到6m，C/A码目前已由25-100m提高到12m，授时精度目前约20ns。

用户容量

北斗导航系统由于是主动双向测距的询问——应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的。

实时效果

“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。此外，“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点，其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。

终端配套

2012年12月27日，国家正式宣布北斗卫星导航系统试运行启动，标志着我国自主卫星导航产业发展进入崭新的发展阶段。其中，卫星导航专用ASIC硬件结合国产应用处理器的方案，成为北斗卫星导航芯片一项重大突破。该处理器由我国本土IC设计公司研发，具有完全自主知识产权并已实现规模应用，一举打破了电子终端产品行业普遍采用国外处理器局面。

卫星导航终端中采用的导航基带及射频芯片，是技术含量及附加值最高的环节，直接影响到整个产业的发展。在导航基带中，一般通过导航专用ASIC硬件电路结合应用处理器的方案来实现。此前的应用处理器多选用国外公司ARM处理器芯片核，需向国外支付IP核使用许可费用的同时，技术还受制于人，无法彻底解决产业安全及保密安全问题。

而通过设立重大专项应用推广与产业化项目等方式，北斗多模导航基带及射频芯片国产化现已实现，中国人自己的应用处理器也在北斗多模导航芯片中得到规模应用。

目前的BD/GPS多模基带芯片解决方案中，卫星导航专用ASIC硬件结合国产应用处理器打造出了一颗真正意义的“中国芯”。该应用处理器为国内完全自主开发的CPU/DSP核，包括指令集、编译器等软件工具链以及所有关键技术，均拥有100%的中国自主知识产权。其拥有国际领先水平的多线程处理器架构，可共享很多硬件资源，并在提供相当多核处理器处理能力的同时，节省芯片成本。

而基于该国产处理器卫星导航芯片方案的模块，是目前全球体积最小的BD/GPS双模模块，具有定位精度高、启动时间快及功耗低等特点。

频道之争

中欧这场卫星定位系统频道之争，源于欧盟于2002年起决定以伽利略定位系统（Galileo Positioning System），来打破美国的全球定位系统（GPS）在民用导航领域的垄断局面，并于来年邀请中国加入伽利略计划，让中国成为第一个非欧盟的参与国。

根据中欧双方合作协议，中方承诺投入2.3亿欧元的巨额资金。但进入2005年，据中通社报道，德国总理默克尔及法国总统萨科奇等亲美政治人物上台，美国同意在技术上支持伽利略的开发，继之欧盟排挤中国，投入巨额资金，中国进不到伽利略计划的决策机构，在技术合作开发上也被欧洲航天局故意设置阻挡。

中国遂开始把注意力转移到沉寂数年的北斗卫星导航定位系统上。中国于2006年11月对外宣布，将开发自己的全球卫星导航和定位系统，到2007年底，覆盖全球的北斗二号系统计划浮出水面。但欧盟却直至2008年，伽利略系统的第二颗实验卫星才升空，比最初计划推迟整整五年。

此外，北斗卫星导航定位系统技术上比伽利略更先进，定位精度甚至达到0.5公尺级。但由于北斗卫星导航定位系统的频道与伽利略计划重叠，引发欧盟官员抗议。按照国际电信联盟通用的程序，中国已经向该组织通报了准备使用的卫星发射频率，这一频率正好是伽利略系统准备用于公共管理服务的频率。中国航空技术专家指出，按照“先用先赢”的国际法原则，中国和欧盟成了此频率的竞争者。

检测认证

试运行

2011年12月27日，国务院新闻办公室举行“北斗卫星导航系统试运行情况”新闻发布会，会上北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其宣布，从2011年12月27日开始，向中国及周边地区提供连续的无源导航、定位和授时服务。

北斗系统的建设经费投入由我国政府重大专项支持，到目前为止，建设总经费约几百亿元，与其他卫星导航相比还要略低一点。

启动建设

2012年8月3日，解放军总参谋部与国家认证认可监督管理委员会在北京举行战略合作协议签约仪式。我国将用3年时间建立起一个“法规配套、标准统一、布局合理、军民结合”的“北斗”导航检测认证体系，以期全面提升“北斗”导航定位产品的核心竞争力，确保“北斗”导航系统运行安全。

“北斗”导航定位系统已经有11颗卫星在轨运行，拥有12万军民用户。到2020年前，“北斗”导航定位系