北斗导航 技术领航
报文信息服务，也就是卫星通信的功能。这是全球首个在定位、授时之外集报文通信为一体的卫星导航系统。这一特点是其他三大已经研发多年的美国GPS导航系统、欧洲的伽利略导航系统、俄罗斯的格洛纳斯导航系统所不具备的，也是北斗导航系统的核心优势。
北斗系统的短报文通信，其实可以比作人们平时常用的“短信息”。目前，北斗短报文通信每次可发布约1000字的区域通信短信息，实现用户机与用户机、用户机与地面控制中心间双向数字报文通信功能，既能够定位，又能显示发布者的位置。
短报文通信技术可实现点对点双向通信，其提供的指挥端机还能进行点对多点的广播传输，为各种平台应用提供了极大的便利。短报文发送方先将包含接收方地址号和通信内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站，地面中心站指挥端机接收到通信申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户。接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次
通信。短报文通信的传输时延约0.5
秒，通信的最高频度为1秒1次。
一般的北斗短报文装备在我们平
时的生活中也许应用并不多。但是在
北斗短报文通信技术与北斗手机结合
以后，便可以同时实现北斗手机定位
及北斗短报文通信的双重功能。
北斗导航卫星能够实时提供其所
在位置的经度、纬度与高程，定位精
度小于20米，并以标准形式来显示相
关信息，如经度：度/分/秒、纬度：度
/分/秒、高程：米、时间：年月日时分
秒。而手持手机终端发送短报文时，
当前位置信息可同时发送给平台或其
他终平台以及终端，并能够解析或显
示发送方的经纬度。接收到通信信息
时，根据设定给出声、光或符号提
示，实时显示通信时间、发信地址和
通信电文。
北斗短报文通信技术的作用非常
显著，比如在普通移动通讯信号不能
覆盖的情况下，装有北斗短报文通信
技术的北斗终端就可以通过短报文进
行紧急通讯。另外，北斗短报文通信
还可以运用到地质监测等应对突发自
然灾害中，为人们的生活和安全提供
便利。
北斗的短报文通信技术，是北斗
的一大重要优势，在诸多方面的作用
北斗手机号定位意义重大，对北斗的发展也具有重要
的影响。但是由于北斗导航系统的主
要任务是定位导航，因此通信的信道
资源很少，使得其目前仍然无法完成
实时的语音通信，只能完成数据量较
少的短信功能。未来，随着技术的不
断进步，相信实现语音通信功能指日
可待。
高精度铷原子钟：北斗
“中国心”
细数支撑我国北斗导航卫星的关
键技术，高精度铷原子钟绝对是首屈
一指的核心技术。原子钟是利用原子
跃迁频率稳定的特性来获取精准时间
频率信号的设备，其研发涉及量子物
理学、电学、结构力学等众多学科，
目前国际上仅有少数国家具备独立研
制能力。高精度原子钟负责产生整
个卫星导航系统的脉动，产生时频基
准，并传递到其他卫星、地面站乃至
用户手里的终端，堪称卫星导航功能
的“心脏”。
而对于星载原子钟，则主要应用
于导航系统，分为氢原子钟、铷原子
钟和铯原子钟三类。目前，国际上的
导航系统，如美国GPS导航系统、欧
洲伽利略导航系统、俄罗斯格洛纳斯
导航系统，均采用了铷原子钟搭配铯
原子钟或者铷原子钟搭配氢原子钟的
方案。国际上采用的组合方案充分发
挥了铷原子钟体积小、重量轻、精度
高，以及铯原子钟、氢原子钟长期性
能优异的特点。
二十年前，我国北斗导航研究
刚刚起步的时候，国内还没有自己的
铷原子钟。在恶劣和未知的太空环境
里，如果没有铷原子钟这颗强健的
“心脏”，导航卫星将很难完成艰巨
的任务和使命。这对于北斗导航卫星
的发展和进步，以及尽快赶超世界导
航先进水平的目标造成了严重阻碍。
北斗卫星导航系统是我国实施的自主
北斗短报文通信服务
星间链路是降低导航卫星对地面运控系统的依赖，通过星间测距、星间通信和星上数据处理，实现导航星历的自主更新，但对于我国北斗卫星导航系统而言，意义绝不仅限于此。自主导航带来了阻碍，而星间链路的
应用便可以解决这一问题。
简单来说，星间链路即用于卫星
之间通信的链路，可以将多颗卫星互
联在一起，实现卫星之间的信息传输
和交换。通过星间链路，架起一座连
接卫星与境内卫星，以及各卫星
之间测量和传输数据的桥梁，为各卫
星观测数据回传提供了路径。因此，
星间链路不仅使得北斗卫星实现全球
系统自主导航，还可以提高测定轨道
和授时精度，并减少对地面布站的依
赖，有效降低系统的运行管理成本。
星间链路是实现星座自主导航的核心，也是提升卫星导航系统自主运行能力的关键。美国GPS系统是最先在导航星座中实现星间链路的系统。自Block IIR卫星开始，美国便在GPS 卫星上安装了具有自主导航功能的星间链路收发设备，实现了星间通信和星间测距功能，进而实现了全球导航卫星星座的自主导航功能。相比于国际研发脚步，我国对于星间链路和自主导航的研究起步相对较晚。早期对于星间链路的研究主要集中在算法理论和仿真实验分析等方面，并未真正应用到导航卫星。直到2015年，具有我国自主产权的星间链路载荷在北斗试验卫星上首次亮相，并对建链方式、测距精度和数据传输时延及效率等多项内容进行了实验验证，标志着我国星间链路技术取得了重大突破。星间链路的建立，弥补了北斗导航系统地面测站分布稀疏性的缺陷，提高了北斗导航星历更新频度，大幅提升了北斗导航卫星的星座管控能力和自主运行能力。随着导航技术的不断发展，未来的星间链路将不仅是导航星座内卫星沟通的桥梁，更是打破导航卫星、遥感卫星、通信卫星等不同类型卫星通信壁垒的有力武器，为全球导航和通信系统提供了强有力的技术支撑。我国北斗导航系统的成功依赖于多项关键技术的综合作用，除了短报文通信、高精度铷原子钟、星间链路外，还有诸多技术为这项浩大工程贡献了力量。例如，导航卫星上使用的工作次数达到75万次、工作时燃烧室温度达到2700℃、寿命达到15年之久的十牛发动机，确保卫星在一些极端情况下仍能正常工作、设计寿命已达到十几年的国产化卫星陀螺，均是助力我国北斗导航系统组网成功的技术“精锐部队”的一员。 随着北斗三号的组网成功，我国北斗卫星导航系统正式进入了服务全球、造福人类的新时代，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能优势更为明显。北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多
频信号组合使用等方式提高服务精度。北斗系统创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。按照计划，到2035年我国将建成以北斗卫星导航系统为核心，更加融合、更加智能的综合定位导航授时体系。为此，我国将不断突破关键技术，引领定位导航国际先进水平。北斗卫星导航系统的发展，不仅能够带
动国内产业发展，还能通过互联互通带动国际产业链的发展，进一步促进世界各国多方面、多维度、多层次的深度合作。

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