北斗衛星導航系統


北斗衛星導航系統——世界第三套全球衛星導航系統


工程總投資:100億元工程期限:1994年——2020年

北京時間2007年2月3日凌晨零時28分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭,成功將第四顆北斗導航試驗衛星送入太空。

北斗衛星導航定位系統是由中國自行研發的區域性有源三維衛星定位與通信系統(CNSS),是繼美國的全球定位系統(GPS)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)定位系統之後世界第三個成熟的衛星導航系統。

該系統分為「北斗一代」和「北斗二代」,分別由4顆(兩顆工作衛星、兩顆備用衛星)和35顆北斗定位衛星、地面控制中心為主的地面部份、北斗用戶終端三部分組成。北斗定位系統可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位服務,定位精度可達數十納秒(ns)的同步精度,其精度與GPS相當。中國在2000年至2007年先後發射了四顆「北斗一號」衛星,這種區域性(中國境內)的衛星導航定位系統,正在為中國陸地交通、航海、森林防火等領域提供著良好服務。

北斗一號導航定位衛星由中國空間技術研究院研究製造,四顆導航定位衛星的發射時間分別為:

日期 火箭 衛星 軌道2000年10月31日 長征三號甲 北斗-1A 地球靜止軌道 140°E2000年12月21日 長征三號甲 北斗-1B GEO 80°E2003年05月25日 長征三號甲 北斗-1C GEO 110.5°E 第三顆是備用衛星2007年02月03日 長征三號甲 北斗-1D GEO 86°E 第四顆是備用衛星2007年04月14日 長征三號甲 北斗-2A 中地球軌道(21500KM) 北斗二代首顆衛星

軍用新型北斗衛星導航手持機

北斗衛星導航系統的歷史

我國早在60年代末就開展了衛星導航系統的研製工作,但由於多種原因而夭折。在自行研製「子午儀」定位設備方面起步較晚,以致後來使用的大量設備中,基本上依賴進口。70年代後期以來,國內開展了探討適合國情的衛星導航定位系統的體制研究。先後提出過單星、雙星、三星和3-5星的區域性系統方案,以及多星的全球系統的設想,並考慮到導航定位與通信等綜合運用問題,但是由於種種原因,這些方案和設想都沒能夠得到實現。

1983年,「兩彈一星」功勛獎章獲得者陳芳允院士和合作者提出利用兩顆同步定點衛星進行定位導航的設想,經過分析和初步實地試驗,證明效果良好,這一系統被稱為「雙星定位系統」。雙星定位導航系統為我國「九五」列項,其工程代號取名為「北斗一號」。

雙星定位導航系統是一種全天候、高精度、區域性的衛星導航定位系統,可實現快速導航定位、雙向簡短報文通信和定時授時3大功能,其中後兩項功能是全球定位系統(GPS)所不能提供的,且其定位精度在我國地區與GPS定位精度相當。整個系統由兩顆地球同步衛星(分別定點於東經80度和東經140度36000公里赤道上空)、中心控制系統、標校系統和用戶機4大部分組成,各部分間由出站鏈路(即地面中心至衛星至用戶鏈路)和入站鏈路(即用戶機至衛星中心站鏈路)相連接。中心站以特定的頻率發射H地球同步衛星分別向各自天線波束覆蓋區域內的所有用戶廣播。當用戶需要進行定位/通信服務時,相對於接收信號(出站信號)某一幀,提出申請服務項目並發送入站信號,經兩顆衛星轉發到地面中心,地面中心接到此信號後,解調出用戶發送的信息,測量出用戶至兩顆衛星的距離,對定位申請計算用戶的地理坐標,由於H顆衛星的位置是已知的,分別為兩球的球心,另一球面是基本參數已確定的地球參考橢球面3球交會點為測量的用戶位置。

一代「北斗」採用的基本技術路線最初來自於陳芳允先生的「雙星定位」設想,正式立項是在1994年。北斗衛星導航系統由空間衛星、地面控制中心站和用戶終端等3部分構成。空間部分即「北斗」一號由兩顆工作衛星和兩顆備份衛星組成,突出特點是構成系統的空間衛星數目少、用戶終端設備簡單、一切複雜性均集中於地面中心處理站。兩顆定位衛星分別發射於2000年10月31日和12月21日,備份星於2003年5月25日、2007年02月03日發射。

系統構成與工作原理

北斗衛星導航定位系統的系統構成有:兩顆地球靜止軌道衛星、地面中心站、用戶終端。北斗衛星導航定位系統的基本工作原理是「雙星定位」:以2顆在軌衛星的已知坐標為圓心,各以測定的衛星至用戶終端的距離為半徑,形成2個球面,用戶終端將位於這2個球面交線的圓弧上。地面中心站配有電子高程地圖,提供一個以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。用數學方法求解圓弧與地球表面的交點即可獲得用戶的位置。

用戶利用一代「北斗」定位的辦法是這樣的,首先是用戶向地面中心站發出請求,地面中心站再發出信號,分別經兩顆衛星反射傳至用戶,地面中心站通過計算兩種途徑所需時間即可完成定位。一代「北斗」與GPS系統不同,對所有用戶位置的計算不是在衛星上進行,而是在地面中心站完成的。因此,地面中心站可以保留全部北斗用戶的位置及時間信息,並負責整個系統的監控管理。

由於在定位時需要用戶終端向定位衛星發送定位信號,由信號到達定位衛星時間的差值計算用戶位置,所以被稱為「有源定位」。

北斗二代

繼美國的GPS系統升級,俄羅斯的GLONASS系統擴建,以及歐盟的「伽利略計劃」之後,中國也將繼續升級自己的全球衛星導航定位系統——「北斗第二代導航衛星網」。「北斗一號導航系統」是區域衛星導航系統,北斗二代衛星可實現全球的定位與導航。「北斗第二代導航衛星網」將由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成,提供兩種服務方式:開放服務和授權服務。其中5顆靜止軌道衛星,即高度為36000公里的地球同步衛星;5顆靜止軌道衛星在赤道上空的分布為:58.75o E, 80oE, 110.5o E, 140o E and 160o E,提供RNSS和RDSS信號鏈路。30顆非靜止軌道衛星由27顆中軌(MEO)衛星和3顆傾斜同步(IGSO)衛星組成,提供RNSS信號鏈路? 27顆MEO衛星分布在傾角為55度的三個軌道平面上,每個面上有9顆衛星,軌道高度為21500公里。

每顆COMPASS衛星都發射4個頻率的載波信號用於導航:1561.098 MHz (B1), 1589.742 MHz (B1-2),1207.14 MHz (B2), 1268.52 MHz (B3)每個載波信號均有正交調製的普通測距碼(I支路)和精密測距碼(Q支路)。衛星以不同地址碼區分(CDMA)。

開放服務是在服務區免費提供定位、測速和授時服務,定位精度為10米,授時精度為50納秒,測速精度為0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。

第二代導航衛星系統與第一代導航衛星系統在體制上的差別主要是:第二代用戶機可免發上行信號,不再依靠中心站電子高程圖處理或由用戶提供高程信息,而是直接接收衛星單程測距信號自己定位,系統的用戶容量不受限制,並可提高用戶位置隱蔽性。其代價是:測距精度要由星載高穩定度的原子鐘來保證,所有用戶機使用穩定度較低的石英鐘,其時鐘誤差作為未知數和用戶的三維未知位置參數一起由4個以上的衛星測距方程來求解。這就要求用戶在每一時刻至少可見4顆以上幾何位置合適的衛星進行測距,從而使得星座所需衛星數量大大增多,系統投資將顯著增加。

二代「北斗」可稱「中國的GPS」

我國發展二代『北斗』不會採取一步到位的方式,也不會停掉一代,另外發展二代。我們會在一代的基礎上不斷補充衛星數,增加其功能,提高其整體水平。發展二代「北斗」的工作比一代要複雜得多,衛星技術、地面站的完善、用戶終端的開發、關於原子鐘的各項基礎研究和應用研究……這是一項長期的系統工程。

「北斗」一號第三顆衛星的準確入軌和成功定點,為發展我國二代「北斗」的關鍵技術提供了準備。「北斗」一號備份衛星上新裝載了用於衛星定位的激光反射器,能夠參照其他星,把自身位置精確定格在幾個厘米的尺度以內。這顆衛星已定位成功,表明這種技術是有效而可靠的。這樣,當我們不斷發射新的衛星構建二代「北斗」體系時,眾多衛星就會找准自己的位置,構成符合標準的網路。此外,「北斗」一號的4顆星壽命都是8年,專家正不斷研究,預計下一次發射的衛星壽命就能達到10年左右了;而目前GPS衛星的壽命都是12年左右,GLONASS衛星的壽命則是3到5年。

我國計劃從2009年開始每年發射6顆北斗定位衛星,初步形成4顆靜止衛星,12顆中軌星,9顆高軌星的北斗2代導航衛星,在中國取代GPS系統。

中國北斗導航衛星進行防震試驗

北斗一代(BD-1)系統介紹:「北斗一號」衛星導航定位系統是我國獨立自主研製的第一代衛星導航定位系統,是一種新型、全天候、較高精度、區域性(中國境內)的衛星導航定位系統,具有快速定位(導航)、雙向簡短報文通信和定時三大功能,目前已經正式投入運行,這標誌著該系統進入了實際應用階段。該系統由四顆靜止衛星組成,其軌位分別是: 80E;110.5E,140E,86°E導航定位使用頻段是: 1610---1626.5MHz (L頻段,上行鏈路) 2483.5---2500MHz (S頻段,下行鏈路)目前在國際電聯的公布資料是:CHINASAT-31/32/33。

北斗二代(COMPASS-)系統介紹:COMPASS-系統是繼 BD-1系統後的中國新一代衛星導航系統,目前正處於研製階段。該系統共由25顆靜止衛星及兩個移動衛星網路構成,具體參數是:工作區域:全球衛星網路:中軌衛星網路,由9顆星組成,軌道高度是22000KM; 高軌衛星網路,由12顆星組成,軌道高度是36000KM; 靜止衛星網路,由4顆星組成,其中軌位分別是:58.75E;80E;110.5E;140E。頻帶: 1164---1215MHz(下行) 1260---1300MHz(下行) 1300---1350MHz(上行)目前在國際電聯的公布資料是:COMPASS-H/M/58.75E/80E/110.5/140E

國產北斗衛星導航定位系統演示

北斗系統四大功能

短報文通信:北斗系統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。

精密授時:北斗系統具有精密授時功能,可向用戶提供20ns-100ns時間同步精度。

定位精度:水平精度100米(1σ),設立標校站之後為20米(類似差分狀態)。工作頻率:2491.75MHz。

系統容納的最大用戶數:每小時540000戶。

北斗應用五大優勢

1.同時具備定位與通信功能,無需其他通信系統支持。2.覆蓋中國及周邊國家和地區,24小時全天候服務,無通信盲區。3.特別適合集團用戶大範圍監控與管理,以及無依託地區數據採集用戶數據傳輸應用。4.獨特的中心節點式定位處理和指揮型用戶機設計,可同時解決「我在哪」和「你在哪」。5.自主系統,高強度加密設計,安全、可靠、穩定,適合關鍵部門應用。

國產北斗海上搜索定位系統

「北斗一號」衛星導航系統與GPS系統比較

1、覆蓋範圍:北斗導航系統是覆蓋我國本土的區域導航系統。覆蓋範圍東經約70°一140°,北緯5°一55°。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統。能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到6-9顆衛星(實際上最多能觀測到11穎)。

2、衛星數量和軌道特性:北斗導航系統是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛星顆衛星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛星,軌道赤道傾角55°,軌道面赤道角距60°。航衛星為準同步軌道,繞地球一周11小時58分。

3、定位原理:北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統解算,供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。由用戶設備獨立解算自己三維定位數據。「北斗一號」的這種工作原理帶來兩個方面的問題,一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性,這在軍事上相當不利,另一方面由於設備必須包含發射機,因此在體積、重量上、價格和功耗方面處於不利的地位。

4、定位精度:北斗導航系統三維定位精度約幾十米,授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼目前己由16m提高到6m,C/A碼目前己由25-100m提高到12m,授時精度日前約20ns。

5、用戶容量:北斗導航系統由於是主動雙向測距的詢問--應答系統,用戶設備與地球同步衛星之間不僅要接收地面中心控制系統的詢問信號,還要求用戶設備向同步衛星發射應答信號,這樣,系統的用戶容量取決於用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率。因此,北斗導航系統的用戶設備容量是有限的。GPS是單向測距系統,用戶設備只要接收導航衛星發出的導航電文即可進行測距定位,因此GPS的用戶設備容量是無限的。

6、生存能力:和所有導航定位衛星系統一樣,「北斗一號」基於中心控制系統和衛星的工作,但是「北斗一號」對中心控制系統的依賴性明顯要大很多,因為定位解算在那裡而不是由用戶設備完成的。為了彌補這種系統易損性,GPS正在發展星際橫向數據鏈技術,使萬一主控站被毀後GPS衛星可以獨立運行。而「北斗一號」系統從原理上排除了這種可能性,一旦中心控制系統受損,系統就不能繼續工作了。

7、實時性:「北斗一號」用戶的定位申請要送回中心控制系統,中心控制系統解算出用戶的三維位置數據之後再發回用戶,其間要經過地球靜止衛星走一個來回,再加上衛星轉發,中心控制系統的處理,時間延遲就更長了,因此對於高速運動體,就加大了定位的誤差。此外,「北斗一號」衛星導航系統也有一些自身的特點,其具備的簡訊通訊功能就是GPS所不具備的。

全球四大衛星定位系統

目前,世界上只有少數幾個國家能夠自主研製生產衛星導航系統。當前全球有四大衛星定位系統,分別是美國的全球衛星導航定位系統GPS、俄羅斯的格羅納斯GLONASS系統、歐洲在建的「伽利略」系統、和中國的北斗衛星導航系統。

美國GPS長期壟斷    美國國防部從1973年開始實施的GPS系統,這是世界上第一個全球衛星導航系統,在相當長的一段時間內壟斷了全球軍用和民用衛星導航市場。GPS全球定位系統計劃自1973年至今,先後共發射了41顆衛星,總共耗資190億美元。GPS原來是專門用於為洲際導彈導航的秘密軍事系統,在1991年的海灣戰爭中首次得到實戰應用。隨後,在科索沃戰爭、阿富汗戰爭和伊拉克戰爭中大顯身手。從柯林頓時代起,該系統開始應用在了民用方面。現運行的GPS系統由24顆工作衛星和4顆備用衛星組成。美國利用GPS獲得了巨大的經濟利益,多年來在出售信號接收設備方面賺取了巨額利潤。以1986年為例,當時一台一般精度的GPS定位儀價格5萬美元,高精度的則達到10萬美元。現在價格雖然有所下降,但也可推算出20年來GPS「收穫頗豐」。以GPS為代表的衛星導航定位應用產業,已成為八大無線產業之一。據美國國家公共管理研究院進行的調查評估表明,GPS的全球銷售額將以每年38%的速度增長,2005年全球GPS市場已達到310億美元。長期以來,美國對本國軍方提供的是精確定位信號,對其他用戶提供的則是加了干擾的低精度信號——也就是說,地球上任何一個目標的準確位置,只有美國人掌握,其他國家只知道個「大概」。在海灣戰爭時,美國還曾置歐盟各國利益不顧,一度關閉對歐洲GPS服務。

2003年3月20日,伊拉克戰爭爆發。大批轟炸機、戰鬥機猛撲向伊拉克首都巴格達,用炸彈準確地將一座建築徹底摧毀,行動代號:「斬首行動」;4月,一架B-1B「槍騎兵」轟炸機臨時接到任務,用炸彈摧毀了另一座建築。他們的目標都是一個人:薩達姆。海珊,他們所使用的炸彈都是一種:聯合攻擊炸彈(JDAM),這些炸彈之所以都能夠精確的打擊目標,是因為他們都是通過衛星定位來實現定位,提供這種定位服務的正是由24顆美國衛星組成的全球定位系統--GPS。

俄羅斯GLONASS(格洛納斯)系統

「格洛納斯GLONASS」是俄語中「全球衛星導航系統GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE」的縮寫。作用類似於美國的GPS、歐洲的伽利略衛星定位系統。最早開發於蘇聯時期,後由俄羅斯繼續該計劃。俄羅斯1993年開始獨自建立本國的全球衛星導航系統。1995年俄羅斯耗資30多億美元,完成了GLONASS導航衛星星座的組網工作。它也由24顆衛星組成,原理和方案都與GPS類似,不過,其24顆衛星分布在3個軌道平面上,這3個軌道平面兩兩相隔120°,同平面內的衛星之間相隔45°。每顆衛星都在19100千米高、64.8°傾角的軌道上運行,軌道周期為11小時15分鐘。地面控制部分全部都在俄羅斯領土境內。俄羅斯自稱,多功能的GLONASS系統定位精度可達1米,速度誤差僅為15厘米/秒。如果必要,該系統還可用來為精確打擊武器制導。GLONASS衛星由質子號運載火箭一箭三星發射入軌,衛星採用三軸穩定體制,整量質量1400KG,設計軌道壽命5年。所有GLONASS衛星均使用精密銫鐘作為其頻率基準。第一顆GLONASS衛星於1982年10月12日發射升空。到目前為止,共發射了80餘顆GLONASS衛星。

2003年的伊拉克戰爭對俄羅斯產生了相當大的震動,迫使俄羅斯領導層再次對太空的軍事用途重視起來。4年前GLONASS經歷了最糟糕的時期,當時只有8~10顆衛星在工作,而要該系統發揮完全的作用,需要有24顆衛星。現在只有11顆衛星處於工作狀態,但是要使該系統具有軍用價值,在軌道上至少要有18顆星。俄羅斯航天的老大難問題就是經費不足。為此,俄羅斯航宇局正試圖吸引外資。按航宇局局長科普捷夫的說法,正在和包括中國在內的國家和組織進行商談來共同恢復GLONASS。希望到2011年該系統將完全恢復。

歐洲「伽利略計劃」

  在上世紀90年代的局部戰爭中,美國的GPS出盡風頭。利用GPS系統提供定位的導彈或戰鬥機可以對地面目標進行精確打擊,這給歐洲國家留下了深刻印象。為減少歐洲對美國軍事和技術的依賴,經過長達3年的論證,2002年3月,歐盟15國交通部長會議一致決定,啟動「伽利略」導航衛星計劃。「伽利略」計劃的總投資預計為36億歐元,由分布在3個軌道上的30顆衛星組成。該系統與GPS類似,可以向全球任何地點提供精確定位信號。與美國的GPS相比,「伽利略」系統可以為民用客戶提供更為精確的定位,其定位精度可以達到1米,而GPS只能達到10米。

2000年,「伽利略」計劃提出不久,歐盟委員會副主席德帕拉西奧在與當時的中國國務院總理朱鎔基會晤時就表示希望中國參與「伽利略」計劃,得到了中國的積極回應。隨後,中國同歐盟簽署協議,在北京成立了中歐衛星導航技術培訓合作中心,中國向「伽利略計劃」投資2.3億歐元,根據比例獲取相應收益。

四大系統各有特色

從技術和應用前景上看,四大系統各有優劣,如果說GPS勝在成熟,伽利略勝在精準,那麼格洛納斯的最大價值就在於抗干擾能力強,而中國的北斗衛星導航系統的優勢則在於互動性和開放性。與GPS相比,伽利略系統在許多方面具有優勢,例如其衛星數量多達30顆,其衛星軌道位置比GPS高。伽利略可為地面用戶提供3種類型的信號供選擇,其中包括免費信號、加密且需交費才能使用的信號、加密且可以符合更高要求的信號。此外,伽利略衛星定位系統信號的最高精度比GPS高10倍,確定物體的誤差範圍在1米之內。正如有關專家所說:「如今的GPS只能找到街道,而伽利略卻能找到車庫的門。」而俄國的格洛納斯由24顆衛星組成,也是由軍方負責研製和控制的軍民兩用導航定位衛星系統。儘管其定位精度比GPS、伽利略略低,但其抗干擾能力卻是最強的。中國自行研製生產的北斗衛星導航系統不僅具備在任何時間、任何地點為用戶確定其所在的地理經緯度和海拔高度的能力,而且在定位性能上有所創新。北斗系統與其他系統最大的不同,在於它不僅能使用戶知道自己的所在位置,還可以告訴別人自己的位置,特別適用於需要導航與移動數據通信場所。此外,中國還致力於提高北斗衛星導航系統與其他全球衛星導航系統的兼容性,促進衛星定位、導航、授時服務功能的應用。

汶川地震中投入使用的北斗一號衛星導航定位系統手持機,發揮了重要作用。

北斗衛星的戰略運用

  提到衛星導航定位系統,就不能不說說大名鼎鼎的GPS了。GPS(Global Positioning System,全球定位系統)是世界上第一種覆蓋全球範圍的衛星導航定位系統,目前通過24顆衛星構成的星座能夠有效覆蓋全球大約97%的面積。此外,能與之抗衡的只有俄羅斯的GLONASS系統,這一系統在前蘇聯時代開始建立,目前在軌星只有6顆可用,不能獨立組網,只能與GPS聯合使用。目前,GPS定位精度可達15米,測速精度0.1米/秒;GLONASS導航定位精度約為30—100米,測速精度0.15米/秒。

  曾有國內媒體報道稱,「北斗一號」系統是中國版「GPS」,這是很不準確的。首先,「北斗一號」是區域衛星導航系統,只能覆蓋中國及其周邊地區;而GPS和GLONASS都是全球導航定位系統,在全球的任何一點,只要衛星信號未被遮蔽或干擾,都能接收到三維坐標。其次是作用原理不同,「北斗一號」是用戶先發射需要定位的信號,通過衛星轉發至地面控制中心,地面控制中心解算出位置後再通過衛星轉發給用戶;而GPS和GLONASS只需要接收4個衛星的位置信息,由自己解算出三維坐標。這是由於「北斗一號」本身是兩維導航系統,僅靠2顆星的觀測量尚不能定位,觀測量的取得及定位解算均需在地面中心站進行。

  雖然不及GPS神通廣大,但「北斗」系統也有著GPS和GLONASS無法比擬的獨特優勢。「北斗星通」衛星導航技術公司總裁周儒欣表示,「北斗」系統主要有三大功能:快速定位,為服務區域內的用戶提供全天候、實時定位服務,定位精度與GPS民用定位精度相當;短報文通信,一次可傳送多達120個漢字的信息;精密授時,精度達20納秒。

  對於西方媒體大力鼓吹的所謂「北斗」系統主要用于軍事用途,中國的專業人士紛紛表示質疑。他們指出了以下關鍵幾點:1.「北斗」系統定位依靠地球橢圓球軌道面,所以,對於實際應用來說,因為存在高度上的誤差,必須依靠精確數字地圖矯正。這對於缺少大量班級數字化系統的中國軍隊是實質上的阻礙。2.「北斗」系統是同步衛星,這意味著落地信號功率很小,需要有碟型天線。但導彈的衛星信號接收系統很難做到微型化。3.同步衛星相對於終端來說,下行波束的角度很窄,也就是說,運動的地面終端必須不斷調整天線的指向,在車船上,需要一整套的穩定裝置,而對於高速運動的設備,這是幾乎做不到的。4.「北斗」系統規劃為4顆衛星,但是定位只用兩顆衛星,另兩顆是備用星(目前只發射了一顆),只能為終端用戶提供經度和緯度,無法為用戶提供所在高度的數據,因此需要另設地面中心站的推算高度。這在定位精度和效率上無法達到GPS軍用定位精度。

  眾所周知的是,GPS從誕生時起就是由美國國防部掌握的國防戰略衛星導航定位網,而GLONASS更是帶著濃厚的軍事對抗色彩而部署的。儘管進入20世紀90年代以來,美、俄兩國出於巨大經濟、政治利益考慮先後開放了民用領域,但在核心使用方面,仍未對軍用領域開放。與之相比,「北斗」系統從未對民用性能和精度進行人為限制。目前,「北斗」系統服務於導航定位、指揮控制、精密測量、目標監控等國內多應用領域。

搭載北斗導航衛星長征系列運載火箭發射升空

群雄逐鹿世界衛星導航定位市場

  第一次海灣戰爭美軍首次正式使用全球衛星導航定位系統於實戰,標誌著衛星在實戰中的作用發生了性質上的改變,從輔助變為主導,從被動變為主動(主動不僅表現在它與具體作戰行動和武器打擊直接結合,而且甚至表現在它直接成為某種攻擊武器),從單一功能變成多功能。到阿富汗戰爭和伊拉克戰爭時,美軍使用精確制導武器的比例比海灣戰爭增加了近100倍,而它們基本上都全部或部分依靠GPS進行目標引導。精確制導武器的大規模使用,標誌著「精確打擊時代」的來臨,而戰爭的規則也隨之發生改變,誰能料敵於前,從而一擊必殺,誰就能掌控現代戰爭的主導權。而這種能力取得的關鍵就在於提高自身對戰爭要素(裝備、監控、環境等)精確導引的能力和摧毀敵方對這種能力的掌握。

  20世紀90年代,美國開放了GPS民用領域,截止目前,衛星導航定位市場已經演變為每年價值近千億美元的一系列全球性產業鏈和戰略合作關係。大多數國家和地區的整體經濟發展已經不由自主地被捆在美國的這輛戰車上。GPS在民用領域的影響力甚至已經超越了其最初的軍事色彩。

  為繼續推進GPS在軍民領域這種獨霸式的地位,美國政府除宣布將進一步提高民用C/A碼(距離信號編碼)精度外,正繼續完善GPS系統。目前洛·馬公司正在進行8顆GPS—2 RM衛星現代化的工作。此外,由波音公司研製的首顆GPS—3衛星預計於2013年發射,GPS—3全面運行預計在2015至2020年實現。GPS—3的信號發射功率將提高100倍,信號抗干擾能力提高1000倍以上,定位精度提高到0.2至0.5米,可使衛星制導彈藥的精度達到1米以內。

  面對這種居高臨下的強勢,包括俄、歐、中、印在內的世界主要科技體選擇了獨立發展、聯合生存的道路,其中歐洲的「伽利略」計劃成為主要節點,除中、俄積极參与外,印度將要發展的以6到7顆衛星組成的南亞區域衛星導航系統也選擇了與「伽利略」的合作。此外,為減少對GPS的依賴,中、印、德等國都發展了GPS/GLONASS兼容接收系統。

  無論是GPS,還是歐洲「伽利略」,政府的政策支持都扮演了至關重要的角色。為推動「北斗」系統的戰略發展,2005年9月,中國國家發展改革委員會、國防科工委聯合發出《關於加速推進北斗導航系統應用有關工作的通知》,正式將「北斗」導航系統建設列為國家基礎建設規劃。據《中國航空報》報道,「北斗一號」總設計師、國家高軌道通訊衛星首席專家、中國空間技術研究院研究員範本堯表示,2010年前,集無源和有源定位於一體的我國導航定位系統——二代「北斗」將建成,屆時,國民經濟各領域都將從中獲得更大的效益。

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