北斗衛星導航系統的現狀及發展前景分析

杜鑫 斯園園

摘要：北斗衛星導航系統是目前我國最有影響力的全球衛星導航系統，已經被覆蓋到全國區域，為我國信息化發展奠定良好基礎，并對我國社會經濟及科學技術發展起到了積極作用，由此可見北斗衛星導航系統的重要性。對此，本文根據相關文獻，對北斗衛星導航系統的現狀及發展前景進行了詳細分析。

關鍵詞：北斗衛星導航系統;發展歷程及現狀;前景分析

世界范圍內，關于衛星導航系統的發展已經不斷壯大，并實現了定位信息載體、導航信息載體、授時信息載體、移動通信信息載體和因特網信息載體等的融合，成為很多國家經濟及技術發展的基礎設施，很多發達國家都有屬于自己的全球衛星導航系統，北斗衛星導航系統是我國自主建設的導航系統，擁有自主知識產權和獨立運行主權，有效填補我國衛星導航領域的空白。北斗衛星導航系統不僅能夠為全球用戶提供全天候、全天時的定位服務，還能夠提供高精度的導航服務和授時服務，并與其他衛星導航系統兼容，故成為我國重要空間基礎設施。所以下文先簡單改善了北斗衛星導航系統的發展現狀，然后分析了北斗導航系統的發展前景。

1北斗衛星導航系統發展歷程及現狀

1.1發展歷程

北斗衛星導航系統英文全稱為“Bei Dou Navigation Satellite System”是我國自主建設且獨立運行的衛星導航系統。

1.2現狀分析

北斗衛星導航系統的服務范圍為全球，包括“一帶一路”國家和地區，北斗衛星導航系統肝功能已經完善且運行穩定，相應的全球區域定位精度、亞太區域定位精度分別優于10米和5米。

北斗衛星導航系統空間星座（空間段）、地面控制（地面段）和用戶終端（用戶段）組成，其中①“空間星座”的主要功能是持續發射無線電波，并接收各種信息。多數情況下若干衛星都是混合導航星座，主要由靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星組成。②“地面控制”不僅設置有主控站，還設置有時間同步、注入站、監測站、星間鏈路運行管理基礎設施等，從而有效追蹤和控制衛星運轉。值得注意的是這里提到的“主控站”能夠高效收集、處理、分析和管理數據，并對衛星的電文參數、有效載荷等進行監測;“時間同步/注入站”則能夠統一調度電文參數、主控站數據，并測量時間等;“監測站”的主要功能則在于連續跟蹤和監測衛星的導航信號，并將接收到的信號輸送到主控站[1-2]。③用戶終端不僅設置有終端設備，還設置有基礎產品服務系統、應用服務系統，能夠與其他衛星芯片、模塊和天線等兼容。

北斗衛星導航系統除了具有很強的開放性及穩定性特點以外，還具有很高的可靠性即安全性，能夠有效保證系統安全運行，提高、定位、導航、授時及短報文功能等功能的應用價值。具體如下：①定位功能：北斗衛星導航系統之前我國各類導航任務開展工作多數都依靠于GPS，在技術方面比較受制于發達國家，但隨著北斗衛星導航系統建設成功及廣泛應用以后就逐漸結束完全依靠GPS的時代，定位誤差<10米，部分精度甚至毫米級[2]。②導航功能：北斗衛星的導航功能與GPS相似，都能夠有效解決單一信號不足的問題，提高導航精度、可靠性。③授時功能：為滿足用戶各種需求北斗衛星導航系統還提供高精度授時服務（50ns），諸如通信行業、金融行業、電力行業等方面的用戶，都需要高精度授時服務。④短報文功能：與GPS系統不同，北斗衛星導航系統還根據實際需要增設比較特殊的短報文功能，不僅能夠實現雙向報文通信，還能夠增加信息傳輸量，一次可傳輸40～60個漢字，被廣泛應用于航空、航海、搶險救災等領域[3]。

北斗衛星導航系統除了被應用于航空航海領域，還被應用于大眾定位、智慧城市建設、交通運輸、農業漁業、氣象探測、通信和電力等領域。具體如下：

①大眾定位：主要應用于個人位置服務，諸如智能手機、汽車導航系統等都實現了大眾定位，2020年已經實現全球位置服務。②智慧城市建設：諸如環衛車輛在線監管、公交綜合信息實時發布、公務車管理、120急救指揮和調度等都是智慧城市體系組成部分，都依賴于北斗衛星導航系統[4]。③交通運輸：諸如交通安全監控、運輸過程監控、時定位調度監控、國內營運車輛運行、快遞車輛運行、城市公交車運行等在北斗導航系統的作用下得到了有效監督及管理。④農業漁業：主要用于森林防火管理、船位實時監控、漁船出入港信息監測等。⑤氣象探測：短報文通信功能提供可視化應急通信保障，對各種氣象數據信息進行探測和播報，主要由高空氣象探空系統進行探測[5]。⑥通信：可用來彌補突破光纖拉遠等技術的不足，構建一體化衛星授時系統，實現雙向授時。⑦電力：除了應用于授時，還可以應用于電力時間監測、電力系統保護、電力異常事故分析、電力預警等。

北斗衛星導航系統發展至今，在服務性能方面已經完善，并逐漸產業化，開辟我國衛星導航系統產業化新篇章，除上文提到的功能及應用領域以外，還在水文監測、地質勘探、災害情報領域、救援調度等領域得到了應用。但我國還沒有形成規范的導航市場，沒有建立起有秩序、規范化的產業鏈條，導致部分企業發開的產品出現同質化現象，造成重復投資。

2發展前景

首先，北斗衛星導航系統功能逐漸多元化，例如三種軌道衛星組成的混合星座能夠實現數據分析、數據處理及信號傳輸等;能夠提供多個頻點導航信號，實現多方位、多頻點的信號組合，從而為用戶提供更高精準度的服務;融合導航能力與通信能力，實現基本導航功能、短報文通信功能、星基增強功能、國際搜救功能等一體化服務[6]。

其次，北斗衛星導航系統逐漸走向全球服務發展道路，并完善世界衛星導航發展模式，縮短與國外成熟衛星導航系統的距離。盡管如此，北斗衛星導航系統終端建設依然還處于發展階段，很多產業鏈不成熟、技術系統尚未完善、受GPS導航設備影響，增加快速發展難度[7]。

最后，星際導航服務在未來不斷走向全時空、全區域、無盲區和高精度發展道路，北斗衛星導航系統定位精度、抗干擾能力、應用效率也不斷得到提升。

結語

總之，北斗衛星導航系統已經逐漸成熟，并在我國各大領域得到了應用，取得了良好的應用效果，促進推動各領域長足發展。為充分發揮北斗衛星導航系統功能的作用及價值，不僅要繼續完善星座布局和提升系統性能，還需要提高系統應用效率及與其他導航系統的兼容行，更要積極強化衛星導航國際合作，推動世界衛星導航發展。

參考文獻

[1]蘇相琴.北斗衛星導航系統的現狀及發展前景分析[J].廣西廣播電視大學學報，2019，30（3）：89-92.

[2]李源，錢向陽，李紹雄.北斗衛星導航系統的發展現狀與前景[J].通訊世界，2016（14）：217-218.

[3]武敏，王春岐.我國北斗衛星導航系統應用及發展前景分析[J].科技經濟導刊，2016（30）：39.

[4]盧鋆，張弓，陳谷倉，等.衛星導航系統發展現狀及前景展望[J].航天器工程，2020，29（4）：1-10.

[5]陳佳.試論北斗系統在我國民航領域應用現狀及發展前景[J].科學與信息化，2020（32）：134.

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[7]李旻晶，徐蓮.北斗衛星導航系統在農資物流中的優勢及對策研究[J].糧食科技與經濟，2018，43（7）：43-48.