北斗导航卫星
北斗卫星导航系统的发展及其应用
1北斗导航卫星的介绍
北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。可在全球任何地点、任何时间、任何气候条件下，为用户提供高精度、高可靠的定位导航、测速、授时服务并兼具特有的短报文通信能力。是继美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）定位系统之后的世界第三个成熟的卫星导航系统。该工程总投资100亿元，工程期限从1994年到2020年。按计划，目前北斗已具备亚太地区区域服务能力，到2020年具备覆盖全球的服务能力。可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分构成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户段是能接收北斗信号的各种用户设备。
2北斗卫星导航系统发展历程
 2.1 北斗卫星导航系统的建设
  我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制工作，但由于多种原因而夭折。在自行研制“子午仪”定位设备方面起步较晚，以致后来使用的大量设备中，基本上依赖进口。70
年代后期以来，国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体制研究。先后提出过单星、
双星、三星和3-5星的区域性系统方案，以及多星的全球系统的设想，并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是由于种种原因，这些方案和设想都没能够得到实现。
2.1.1  北斗一号
1983年，“两弹一星”功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，经过分析和初步实地试验，证明效果良好，这一系统被称为“双星定位系统”。双星定位导航系统为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”。 
“北斗一号”是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的、一
种全天候、区域性的卫星定位系统。由4颗北斗定位卫星（2颗工作卫星、2颗备用卫星）、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。
“北斗一号”的工作原理是：由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。其工作频率为2491.75MHz，系统能容纳的用户数为每小时540000户。
“北斗一号”就性能来说，和美国GPS相比差距甚大。 
第一，覆盖范围也不过是初步具备了我国周边地区的定位能力，与GPS的全球定位相差甚远。 
第二，定位精度低，定位精度最高20米，而GPS可以到10米以内。
第三，由于采用卫星无线电测定体制，用户终端机工作时要发送无线电信号，会被敌方无线电侦测设备发现，不适合军用。 
第四，无法在高速移动平台上使用，这限制了它在航空和陆地运输上的应用。 
但最重要的是，“北斗一号”是我国独立自主建立的卫星导航系统，它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位，解决了中国自主卫星导航系统的有无问题。
2.1.2北斗二号
继美国的GPS系统升级，俄罗斯的GLONASS系统扩建，以及欧盟的“伽利略计划”之后，中国也继续升级自己的全球卫星导航定位系统——“北斗第二代导航卫星网”。
北斗二号由５颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式：开放服务和授权服务。其中5颗静止轨道卫星，即高度为36000公里的地球同步卫星；5颗静止轨道卫星在赤道上空的分布为：58.75º E, 80ºE, 110.5º E, 140º E and 160º E，提供RNSS和RDSS信号链路。30颗非静止轨道卫星由27颗中轨（MEO）卫星和3颗倾斜同步（IGSO）卫星组成，提供RNSS信号链路„ 27颗MEO卫星分布在倾角为55度的三个轨道平面上，每个面上有9颗卫星，轨道高度为21500公里。
北斗二号，足足要比GPS多出11颗。采用“东方红”—3号卫星平台。30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星组成，27颗MEO卫星平均分布在倾角55度的三个平面上，轨道高度21500公里。
北斗手机号定位
“北斗二号”系统主要有三大功能：快速定位，为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务，定位精度与GPS民用定位精度相当；短报文通信，一次可传送多达120个汉字的信息；精密授时，精度达20纳秒。
3北斗卫星导航系统的应用现状
 自从2003年12月系统建成以来，“北斗一号”卫星系统开始应用于中国及周边地区的地质灾害监测、渔业、抢险救灾、交通运输、森林防火等领域并取得了一定的成果。
我国从2002年就开始研究利用“北斗一号”卫星系统传输水情信息，并且陆续建设了一批基于“北斗一号”卫星系统水文远程监测系统，截至2006年我国已有800多个水文监测站利用“北斗一号”卫星系统进行数据传输。
2004就开始利用“北斗一号”卫星系统在四川雅安地区进行滑坡自动化远程监测示范研究，并建成了一个集数据自动采集、传输、保存以及数据分析、管理等功能的滑坡综合监测系统，取得了良好的示范效果。
值得一提的是，在2008年汶川大地震期间，北斗卫星系统在救灾的过程中发挥了非常重要的
作用，是当时唯一一个可以正常工作的通信系统，灾情信息通过北斗卫星在第一时间传送给相关部门，为救灾争取了宝贵的时间。
  除此之外，北斗在军事上也有广泛的应用：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。
4北斗卫星在海洋方向的应用
2014年11月23日，国际海事组织海上安全委员会审议通过了对北斗卫星导航系统认可的航行安全通函，这标志着北斗卫星导航系统正式成为全球无线电导航系统的组成部分，取得面向海事应用的国际合法地位。中国的卫星导航系统已获得国际海事组织的认可。
4.1在渔情检测和海洋安全中的应用
2007年3月，我国正式建成了基于“北斗一号”卫星系统的“南沙渔船船位监测系统”。系统为广东、广西、海南三省以及港澳地区900多艘渔船安装了基于“北斗一号”卫星的监控设备。该系统综合利用“北斗一号”卫星系统的定位与通信功能，在南海海域实现了渔船的实时监测管理，
不仅为渔业管理部门提供船位监测、科学调度以及紧急救援指挥等功能，而且还为捕捞渔船提供导航信息、航海通告、遇险求救、海况、渔讯等服务，此外，还能为渔业经营者提供市场信息、物流运输信息等服务。
例如以“北斗”系统为基础构建的“北斗”卫星海洋渔业综合信息服务网，实现了多网合一的渔船船位集中监控。该信息服务网能向渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、政策发布、渔船出入港管理服务等；向海上渔船提供导航定位、遇险求救等服务；并能提供船与船、船与岸间的短消息互通服务等。
在今年的“黄岩岛”对峙中，“北斗”系统极大地提高了渔政船和海监船的执法能力，维护了中国在南海的主权和海洋权益。“
  目前，北斗卫星海洋渔业综合信息服务的海上用户量已达1.4万；已开通北斗终端与手机短消息互通服务手机用户已超过4万个，短信量月高峰可达40万条。
自2007年以来，通过北斗系统发送的海上渔船紧急报警500多起，渔船越界报警数百次。北斗系统在东沙岛渔船搁浅事件，2008年“米娜”、“海贝思”台风事件，2009年多次台风和强
热带风暴（“天鹅”、“莫拉克”、“巨爵”、“芭玛”）袭击事件，以及多次渔船被外国抓扣救援事件中，均发挥了明显的安全保障、遇险救助指挥的重要作用，也极大地提高了渔业管理部门的渔船安全生产保障水平，提高了渔民收入，减少了外事争端，维护了我国海洋权益。
4.2在海洋环境监测中的应用
为了保障我国海洋环境监测数据的安全、稳定、可靠通信，依托大浮标监测平台，国家海洋中心开展了适用于海洋环境监测的北斗卫星通信技术研究，研制了北斗通信通用控制和接口模块，实现了基于北斗系统的数据长报文压缩、加密、传输等数据传输通信控制技术，为北斗系统在海洋监测领域的应用和业务化打下基础。
 
 

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