北斗导航系统的发展历程及前景浅议
关键词:北斗导航系统，发展历程，技术特点，应用领域。
一、北斗导航系统的发展的国际背景
上世纪90年代，世界上建成并提供服务的卫星导航系统，有美国GPS、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）和我国建立的北斗卫星导航系统。美国建立的GPS卫星导航系统可向全球提供军用与民用服务；俄罗斯建立的格洛纳斯卫星导航早期也可提供此类服务，后期因经济衰退使卫星补网出现了困难，最少时只有7颗在轨卫星，使卫星导航服务大打折扣，但是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯牢牢占据了先发优势，先后完成全球卫星组网，实现“一步建全球”。
二、北斗导航系统的特点
2000年建成北斗一号试验卫星导航系统，使我国成为世界上第三个拥有完全自主知识产权的卫星导航系统的国家。2000年发射了2颗地球静止轨道卫星，初步建成系统并投入使用，该系统采用有源定位体制，为中国用户可提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年又发射了第三颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。
2012年建成为亚太地区提供服务北斗二号区域卫星导航系统。2004年启动北斗二号系统工程建设于2012年底完成地球静止轨道卫星5颗、倾斜地球同步轨道卫星5颗和中圆地球轨道卫星4颗的发射组网，该系统在兼容北斗一号技术基础上，增加无源定位体制，可为亚太地区用户提供定位、测速、授时、广域差分和短报文通信服务。
2020年建成为全球服务北斗三号全球卫星导航系统。2009年启动北斗系统建设，在继承北斗一号和北斗二号有源服务和无源服务两种技术体系。 2018年，面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务；2020年前后完成全部35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。
三、北斗导航系统的自主创新
在北斗卫星导航系统20多年的建设过程中，我国卫星导航研制人员走出了一条自主创新、
追求极致的发展道路，面对西方国家的技术封锁，在没有自己的原子钟和导航芯片、全球建站困难等条件下，取得了一个个的技术突破，实现全球服务。如图1北斗系统组成，北斗一号系统的自主创新，主要解决了导航卫星最基本的技术问题，如供配电的太阳帆板等，实现核心产品的国产化。使我国卫星导航系统的建设从“受制于人”实现了“自主可控”。
图1 北斗系统组成
北斗二号系统在国际上首个提出高中轨道混合星座新体制，攻克了以高精度星载原子钟为代表的多项关键技术，在国际上属于首创，实现了定位、短报文通信、差分增强三种服务融为一体的新模式。为进一步提高技术，打下了坚实基础。
北斗三号系统由整个系统的核心空间段卫星星座、地面段系统（包括主控站、监测站、上
行注入站等）和用户终端（用户机）等三部分组成。
实现了星间链路、自主定轨等关键技术并拥有几乎全部的知识产权，使北斗导航卫星单机和关键元器件国产化率达到100%的完全自主。可以说北斗系统的核心竞争力。正是在于我国强大的自主创新体系能力和举国体制优势，使北斗全球卫星导航系统在创新中发展、在发展中提升。
四、北斗导航系统应用与发展
北斗系统技术应用上日益完善，已经深入到国民经济各个领域。具体如下：
1）国内智能手机生产的销售中，北斗已经成为标配，并且世界主流手机芯片大都支持北斗，使北斗系统日益走近百姓生活。与其他卫星导航系统相比，北斗能够实现秒级定位精度提高到±1.2m，装配专业天线时精度可达到厘米级，而±1.2m的高精度，意味着车道级定位得以实现；授时精度优于±20纳秒；在亚太区域授时精度优于10纳秒，北斗系统除了具备全球定位导航与授时服务功能外，还具备有全球短报文通信、区域短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位、地基增强等七种功能服务，能更好地满足不同用户的需求。
2）北斗系统的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商广泛采用，已经进入到大众消费、共享经济和民生等领域，在国民经济众多领域时刻改变着人们的生产生活方式。
3）截至2022年，在交通运输方面中国境内有超过900多万辆的各种营运车辆、4万多辆邮政和快递车辆，40多个城市约10万多辆公交车4000多座内河导航设施、3000多座海上导航设施，都应用北斗系统的导航服务，大大提升了我国道路运输安全水平和监管效率。
4）北斗不但为传统应用领域注入新血液，还在我国各类新兴产业中大放异彩。在未来，北斗将与5G移动通信、物联网（NB-IOT）低功耗广域网技术、人工智能技术等领域进行深度融合，不仅在5G芯片中嵌入北斗高效率、高精度的定位能力，还要助力手机、汽车、机器人和物联网终端实现自动地图生成、智能路径规划、自动环境识别、远程平台监控等功能，还将打造固定资产跟踪、人员定位、蜂窝辅助定位、汽车自动驾驶、冷链运输、智能井盖等各种产品上的应用。
汽车gps导航系统5）在国际应用方面，卫星导航系统已在东盟国家的土地确权、矿山开采、交通管理、仓储物流等方面大量应用，还在中西亚国家的建筑施工，南亚国家的机场授时、海上打桩，东
欧国家的电力巡检，非洲国家的国土测量等不同领域得到广泛应用。
五、结束语
北斗卫星导航系统已经全面建成，不仅是我国重要的空间信息基础设施，而且是联合国认可的四大全球卫星导航系统之一，现在与美国、俄罗斯、欧盟卫星导航系统的兼容与互操作及系统间合作正在持续深化。相继进入到民航、海事、搜救卫星、移动通信等多个国际组织进行应用，并且多个支持北斗系统的国际标准已发布。北斗圆梦全球，追梦永不止步。展望未来北斗将向全球用户提供更加优质、更加完善的时空信息服务，特别是在2035年前，北斗系统将建设完善“更加泛在、更加融合、更加智能”综合时空体系的新要求。使中国北斗迈进了高质量服务全球、造福人类的新时代。
参考文献
[l]洪大永．GPS全球定位系统技术及其应用．厦门大学出版社，1998
[2]童铠．中国导航定位卫星系统的进展．中国航天，2002．
[3]高路．双星定位导航系统．现代通信，1997．
作者简介：高永生(1970-),男（汉族），内蒙古呼和浩特市，本科，内蒙古自治区计量测试研究院，职称：高级工程师；研究方向：计量检测。
发布评论