关于北斗卫星导航系统，你知道多少？

鹰隼

北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，简称：BDS）是中国着眼于国家安全和经济建设而自主研发、独立运行的卫星导航系统，为区域用户、全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
2014年，国际海事组织（IMO）海上安全委员会第94次会议审议通过了对北斗卫星导航系统认可的航行安全通函，标志着北斗系统正式成为全球无线电导航系统（WWRNS）的组成部分，取得面向海事应用的国际合法地位。
2018年初，国际搜救卫星组织第59届理事会批准北斗卫星搭载搜救载荷纳入国际中轨道搜救卫星系统发展规划。
北斗系统的发展，经历了三个阶段：2000年年底，建成北斗一号系统（又称北斗卫星导航试验系统），提供中国区域服务；2012年年底，建成正式的北斗卫星导航系统——北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年，建成北斗三号系统，提供全球服务。

北斗系统的基本组成

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。
——空间段。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。
——地面段。北斗系统地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站，以及星间链路运行管理设施。
——用户段。北斗系统用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等。

北斗系统的特点


一是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。
二是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。
三是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。

北斗系统的信号体制


在信号体制上北斗卫星导航系统使用码分多址技术，相比于频分多址，码分多址有较高的频谱利用率,在L波段频谱资源有限的情况下，选择码分多址更为妥当。北斗区域卫星导航系统在L波段和S波段分别发播三个导航信号，分别是：
B1频段
(1559.052MHz~1591.788MHz，中心频率为1561. 098MHz)、
B2频段
(1166.22MH2~1217.37MHz，中心频率为1207.14MHz)、
B3频段
(1250.068MHz~1286.423MHz，中心频率为1268.52MHz)。
B1信号采用带宽为4.092MHz，B2频率采用带宽为24MHZ, 调制方式为QPSK的信号，各频段均采用 QPSK调制方式。

北斗系统的行业及区域应用


北斗系统提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信系统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，融入国家核心基础设施。

交通运输方面，北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域。

农林渔业方面，基于北斗的农机作业监管平台实现农机远程管理与精准作业，服务农机设备超过5万台，精细农业产量提高5%，农机油耗节约10%。定位与短报文通信功能在森林防火等应用中发挥了突出作用。为渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。
水文监测方面，成功应用于多山地域水文测报信息的实时传输，提高灾情预报的准确性，为制定防洪抗旱调度方案提供重要支持。
气象测报方面，研制一系列气象测报型北斗终端设备，形成系统应用解决方案，提高了国内高空气象探空系统的观测精度、自动化水平和应急观测能力。
通信系统方面，突破光纤拉远等关键技术，研制出一体化卫星授时系统，开展北斗双向授时应用。
电力调度方面，开展基于北斗的电力时间同步应用，为在电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件。
救灾减灾方面，基于北斗系统的导航、定位、短报文通信功能，提供实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

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北斗短报文

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北斗短报文将通信和导航进行融合，是北斗系统区别于其他全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）的特色服务。在短报文业务上，北斗短报文比移动通信网络覆盖范围广，比传统卫星通信的成本低，在提供应急通信和物联网通信等方面发挥着重要作用，尤其是在无地面通信网或地面通信网不可用的情况下，能够保障通信的安全性和稳定性。北斗短报文不仅可作为地面通信网的补充和应急保障，还可为实时数据传输、远程监控、资源管理等提供技术支持，已广泛应用于电力、交通、气象、环保等多个领域。

基于卫星导航或其它手段获取时空信息，向用户提供与位置相关联的服务。

即我们常说的无源定位。由用户接收卫星无线电导航信号，自主完成至少4颗卫星的距离测量，进行用户位置，速度及时间参数的计算。

即我们常说的有源定位。用户至卫星的距离测量和位置计算不是由用户自身独立完成，而是由外部系统通过用户应答方式完成。

来源：东海航海保障中心

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