北斗系统发展现状与展望一、北斗系统发展历程北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。20世纪后期，中国开始探索适合我国国情的卫星导航系统发展道路，在根据“质量、安全、应用、效益”的总要求和坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则下，按照“先区域，后全球”的总体思路，北斗卫星导航系统正在按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体发展步骤如下：第一步，建设北斗一号系统(也称北斗卫星导航试验系统)。1994年，启动北斗一号系统工程建设；2000年，发射2颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年，发射第三颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。第二步，建设北斗二号区域系统。2004年，启动北斗二号系统工程建设；2012年年底，完成14颗卫星发射组网，包括5颗地球静止轨道(GEO)卫星、5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和4颗中圆地球轨道(MEO)卫星。北斗二号系统在兼容北斗一号技术体制基础上，增加无源定位体制，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。第三步，建设北斗三号全球系统。2009年，启动北斗全球系统建设，继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制；计划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，完成所有卫星发射组网，为全球用户提供服务。二、系统构成和特色北斗卫星导航系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。BDS空间星座部分由若干GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星组成混合导航星座。各类型卫星的数量与轨道分布在系统建设阶段会发生变化，其中北斗二号卫星由5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星组成，北斗三号卫星最初设计由5颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和27颗MEO卫星组成，2018年调整为3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星。地面控制部分由若干主控站、时间同步/注入站和监测站组成。主控站的主要任务包括收集各时间同步/注入站、监测站的观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文，向卫星注入导航电文参数，监测卫星有效载荷，完成任务规划与调度，实现系统运行控制与管理等；时间同步/注入站主要负责在主控站的统一调度下，完成卫星导航电文参数注入、与主控站的数据交换、时间同步测量等任务；监测站对导航卫星进行连续跟踪监测，接收导航信号，发送给主控站，为导航电文生成提供观测数据。用户终端部分是指各类北斗用户终端，包括与其他卫星导航系统兼容的终端，主要有卫星导航系统芯片、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，以满足不同领域和行业的应用需求。BDS采用北斗坐标系(BeiDouCoordinateSystem，简称BDCS)。北斗坐标系的定义符合国际地球自转服务组织(IERS)规范，与2000中国大地坐标系(CGCS2000)定义一致(具有完全相同的参考椭球参数)，是ITRF97坐标系在2000.0历元下的实现。BDS的时间系统为北斗时(BDT)。BDT采用国际单位制(SI)秒为基本单位连续累计，不闰秒，起始历元为2006年1月1日协调世界时(UTC)00时00分00秒，采用周和周内秒计数。BDT通过中国科学院国家授时中心保持的UTC，即UTC(NTSC)与国际UTC建立联系，BDT与UTC的偏差保持在100纳秒以内(模1秒)。BDT与UTC之间的闰秒信息在导航电文中播报。BDS的建设实践，实现了在区域快速形成服务能力、逐步扩展为全球服务的发展路径，丰富了世界卫星导航事业的发展模式。北斗系统具有以下特点：一是北斗系统空间段采用了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，从而抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。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，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。具体情况如下：三、混合星座区域运行的北斗二号基本空间星座由5颗地球静止轨道(GEO)卫星、5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和4颗中圆地球轨...
