北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的過去，現(xiàn)在與未來

白巧花

我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

1 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，目標(biāo)是可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具有短報文通信能力，用戶終端具有雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r能力，定位精度10米。

北斗二代計劃在2020年前發(fā)射35顆衛(wèi)星，形成全球性的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，比GPS還多5顆。多出的這5顆是在赤道上空的靜止高軌道衛(wèi)星，主要是完成短信任務(wù)，其它30顆跟美國GPS的30顆一樣，都是中軌道的運(yùn)動衛(wèi)星。

2 北斗一代

中國在衛(wèi)星定位方面，從70年代就開始有所考慮了，到80年代初期，以“兩彈一星”元勛成芳允院士為首的專家團(tuán)體提出了雙星定位方案，但因經(jīng)濟(jì)條件等種種原因又?jǐn)R置了十年。1991年，美國的GPS在海灣戰(zhàn)爭中的應(yīng)用非常成功，決策層深刻意識到以后打仗沒導(dǎo)航系統(tǒng)是不行的，于是，被擱置十年的雙星定位方案啟動。

雙星定位只有兩顆星，軌道低了覆蓋面就小，因此只能搞高軌道的，而且還得是靜止的，這樣才能覆蓋中國大陸的上空。北斗一代靜止高軌道是雙星定位的必須選擇，但卻埋下了性能不強(qiáng)的隱患。

3 北斗與伽利略的頻率之爭

北斗二代的規(guī)模與GPS相當(dāng)，申請的軌道和頻率與歐洲伽利略有重疊部分，這就不可避免地遇到了衛(wèi)星軌道和頻率爭奪的問題。國際規(guī)則是衛(wèi)星軌道和空間頻率是人類共有的資源，誰先占用誰使用。2005年伽利略計劃的第一顆衛(wèi)星上天了，但并沒有開通，只是占了軌道但沒占頻率。中國北斗二代的第一顆星也隨后上天了，而且上去就開通了。

歐洲伽利略因多國協(xié)商始終不決，衛(wèi)星的發(fā)射進(jìn)程一拖再拖，而中國的北斗二代定位衛(wèi)星一個接一個地不停發(fā)射衛(wèi)星。2015年年初，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心與歐盟代表團(tuán)在捷克布拉格舉行了北斗與伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第四次頻率磋商會談。在本次會談中，中歐衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終于結(jié)束了長達(dá)八年之久的頻率協(xié)調(diào)工作，歐盟代表團(tuán)接受了中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心提出的頻率共用理念，同意在國際電聯(lián)框架下完成衛(wèi)星導(dǎo)航頻率協(xié)調(diào)。

4 北斗定位導(dǎo)航的推廣

1、亞太地區(qū)推廣。目前，雖然現(xiàn)在還沒有把35顆衛(wèi)星組網(wǎng)完畢，但亞太地區(qū)的北斗二代定位導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建起來了，并已投入了使用。北斗二代網(wǎng)眼最密處在中國上空，所以，對于亞太國家來說，北斗比GPS更有優(yōu)勢。亞太國家認(rèn)識到了北斗的覆蓋優(yōu)勢，中國政府也積極推動北斗二代在亞太地區(qū)的應(yīng)用。

2、在漁業(yè)的推廣。北斗二代在亞太地區(qū)布網(wǎng)后，漁民有了一個新選擇，那就是裝北斗衛(wèi)星船載終端，北斗的雙向短信功能在漁船救險方面得到了完美應(yīng)用，遇到險情后一鍵求救，終端會自動把附帶著定位信息的求救短信通過衛(wèi)星發(fā)給岸上的救援隊，實現(xiàn)了GPS+海事衛(wèi)星電話的功能，而且更加方便。

3、特種車輛的推廣。對特種車輛的衛(wèi)星監(jiān)控，以前要求使用GPS，現(xiàn)在被推廣要求使用北斗二代。道路班線客運(yùn)、旅行包車、危險貨物運(yùn)輸車等特種車輛都必須安裝電子定位裝置，并將運(yùn)行信息及時接入到全國的聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)中。

4、北斗二代的政府推廣。政府使用利益杠桿，出面組建了北斗產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。對內(nèi)的推廣政策很有成效，對外積極談合作已有成果，還有國際電信聯(lián)盟的支持，北斗二代的前景非常樂觀。

5 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢：

1、安全。這是組建北斗系統(tǒng)最重要的原因。GPS衛(wèi)星信號在國內(nèi)也可接受到，并可利用這些信息實現(xiàn)定位和導(dǎo)航，但是，如果是戰(zhàn)爭時期呢？美國完全可以關(guān)閉衛(wèi)星信號或使用干擾技術(shù)，使定位不能實現(xiàn)或偏差太大，所以，我國必須有自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

2、三頻信號。北斗使用的是三頻信號，三頻信號可以更好的消除高階電離層延遲影響，提高定位可靠性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，大大提高模糊度的固定效率。而且如果一個頻率信號出現(xiàn)問題，可使用傳統(tǒng)方法利用另外兩個頻率進(jìn)行定位，提高了定位的可靠性和抗干擾能力。

3、短報文通信服務(wù)。北斗定位系統(tǒng)不但能定位自己所在位置，還能通過短報文通信功能讓別人知道自己所在位置。

6 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)未來面臨的挑戰(zhàn)

1、部署進(jìn)度的比拼。GPS在這方面遙遙領(lǐng)先，格洛納斯正在恢復(fù)建設(shè)中，伽利略遭遇資金困境，北斗系統(tǒng)若要搶占市場，在系統(tǒng)部署方面面臨挑戰(zhàn)。

2、衛(wèi)星軌道精度需提高。衛(wèi)星的實際運(yùn)行軌道與設(shè)計軌道有一定的差距。只有衛(wèi)星軌道精度提高了定位精度才會高。衛(wèi)星的軌道是通過監(jiān)控站的觀測數(shù)據(jù)擬合出來的，觀測時間越久，累積的數(shù)據(jù)越多，擬合的軌道越精確。北斗需要時間。

3、中國的原子鐘需進(jìn)一步深入研發(fā)。衛(wèi)星導(dǎo)定位中，時間系統(tǒng)有著極其重要的意義，中國的原子鐘相對國外產(chǎn)品，體積大、質(zhì)量重、精度還差了一個量級。

4、衛(wèi)星質(zhì)量不高，壽命比較短。GPS衛(wèi)星的壽命一般在8年，北斗衛(wèi)星的壽命在5年左右，已發(fā)射的16顆衛(wèi)星中，已有2顆老舊衛(wèi)星失效。

5、芯片價格較高。這是由于芯片的生產(chǎn)特點決定的，芯片在研發(fā)階段投入非常大，一旦研制成功，后續(xù)的生產(chǎn)成本就比較低了。北斗剛投入使用，用戶還比較少，所以價格高。

參考文獻(xiàn)

[1]陳倫杰. 北斗導(dǎo)航與GPS定位技術(shù)在航海定位中的對比分析 [J].科技傳播，2016（19）

[2]郭晉. 北斗與GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)對比分析研究. Science & Technology Information ， 2011（28）endprint