北斗系統牛在哪

北斗工程自1994年正式立項以來，已經走過了20多個年頭。如今，北斗系統基本建成，并在約10萬參試人員的努力下實現了自主可控的要求。

現階段全球導航衛星系統有美國GPS、中國北斗、歐洲伽利略和俄羅斯格洛納斯4個成員。相比于國外的系統，中國北斗衛星導航系統（以下簡稱北斗系統）到底有多牛？

一直以來，美國GPS系統之所以成為導航領域的“霸主”，很重要的一點是GPS全球布站，每一個地面站如同“防御塔”般遍布全球，讓GPS衛星在任何位置都處在“防御塔”的輻射范圍內，可“隨意輸出”。但北斗系統很難像GPS系統那樣在全球范圍內建立自己的“防御塔”，所以境外衛星的數據傳輸通道就成了問題。

北斗三號通過星間鏈路解決了這一難題。通過在衛星之間搭建通信測量鏈路，北斗系統采用Ka頻段中速星間鏈路，實現星間、星地傳輸以及衛星與衛星、衛星與地面站的鏈路互通。

不僅如此，星間鏈路還能讓衛星在太空中相互測距校準，自動保持隊形。這就好比北斗衛星拉了一個“微信群”，大家可以愉快地在群里“聊天”。即使和地面中斷聯系，它們也能照常提供服務。

有了星間鏈路，我們就可以不依賴于全球建站與其他衛星相連，而是依靠境內的地面站管理全球的衛星，使北斗導航系統能夠獨立自主地運行，且具有很強的抗干擾性。

導航系統幾乎都是依靠原子鐘“掌握”時間精度，時間精度就是衛星導航的“命門”，天、地間時間越同步、誤差越小，定位精度越高。

北斗三號高精度星載原子鐘的穩定度達到E-14量級，這相當于300萬年內只會出現1秒誤差。這一技術進步直接推動了我國全球導航系統定位精度的發展，讓導航系統的時頻精度提高了一個量級，使原子鐘能連續地工作。

北斗三號星載時頻系統增加了衛星鐘完好性監測與衛星鐘自主平穩切換等功能，使多個原子鐘保持同步，當主工作原子鐘出現故障后，衛星能夠自主診斷并平穩切換，保證衛星時頻信號的連續性，極大地提高了導航信號與服務的可靠性。

2017年，中美雙方簽署了《北斗與GPS信號兼容與互操作聯合聲明》，標志著中國北斗系統與美國GPS系統在國際電聯框架下實現射頻兼容，進而實現民用信號互操作。

從用戶層面來講，一般來說，接收機需同時收到至少4顆導航衛星信號才能實現定位。如果使用單一導航系統，由于某一區域上空的衛星數量有限，一旦接收機與某顆衛星斷開聯系就會影響定位服務的持續性。北斗系統與GPS系統實現互操作后，用戶用一臺接收機能同時接收兩個系統的衛星信號，如果GPS衛星數量不夠還有北斗衛星，定位的穩定性和精度會更高。

北斗三號新增了B1C公開信號，并對B2信號進行了升級，采用新設計的B2a信號替代原B2I信號，實現了信號性能的提升，更好地滿足了兼容互操作。

北斗系統由“天羅地網”組成，“天羅”由導航衛星組成，“地網”由超過1 800個地基增強站組成。在“天羅地網”的支持下，北斗系統的定位精度可達厘米級。

北斗衛星已經能實現導航定位功能，為什么還要地面網的支持？由于受衛星軌道誤差、衛星鐘差等因素影響，衛星導航系統的誤差難以消除。這時可以通過在地面建立地基增強站，以定位算法獲得定位數據差分信息，再進行大范圍播發，幫助各類終端實現高精準定位。

北斗三號系統的定位精度與之前相比提升了1至2倍，達到2.5米至5米水平。系統完全建成后，將為用戶免費提供約10米精度的定位服務和每秒0.2米的測速服務。而隨著北斗地基增強系統“地面網”的“加盟”，北斗系統的服務精度將達到厘米級。（據中國科普博覽）