北斗卫星导航系统（BDS）发展过程

　　20世纪80年代初，中国开始积极探索适合国情的 卫星导航系统。2000年建成北斗卫星导航试验系统。2012年12月，完成北斗二号一期工程，正式向亚太地区提供服务。2020年左右，将完成北斗全球系统的布设部署，向全球提供定位、导航、授时服务。

 

　　（2）“三步走”发展策略

 

　　按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则，遵循“先区域、后全球”、“先有源、后无源”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,北斗卫星导航试验系统（1994-2003）,形成区域有源服务能力。1994年，中国启动北斗卫星导航试验系统建设；2000 年相继发射 2 颗北斗导航试验卫星，建成北斗卫星导航试验系统,成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家；2003 年发射第 3 颗北斗导航试验卫星，进一 步增强了北斗卫星导航试验系统性能。

 

　　第二步,北斗卫星导航系统（2004-2012），形成区域无源服务能力。2004 年中国启动北斗卫星导航系统工程建设，2012年底完成5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO 卫星组网,具备区域服务能力。

 

　　第三步,北斗卫星导航系统（2013-2020），形成全球无源服务能力。2014-15 年开始，继续开展后续组网卫星发射，提升区域服务性能,并向全球扩展。到 2020 年左右，共将发射约 40 颗北斗导航卫星，完成覆盖全球的系统建设目标。

 

　　（4）发展的时间过程与部署

 

　　◆ 早期研究：

 

　　1970年代，中国开始研究卫星导航系统的技术和方案，但之后这项名为“灯塔”的研究计划被取消。

 

　　◆试验系统

 

　　1983年，中国航天专家陈芳允 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%99%88%E8%8A%B3%E5%85%81>提出使用两颗静止轨道 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9D%9C%E6%AD%A2%E8%BB%8C%E9%81%93>卫星实现区域性的导航功能，1989年，中国使用通信卫星 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%AB%E6%98%9F>进行试验，验证了其可行性，之后的北斗卫星导航试验系统 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8C%97%E6%96%97%E5%8D%AB%E6%98%9F%E5%AF%BC%E8%88%AA%E8%AF%95%E9%AA%8C%E7%B3%BB%E7%BB%9F>即基于此方案。

 

　　1994年，中国正式开始北斗卫星导航试验系统 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8C%97%E6%96%97%E5%8D%AB%E6%98%9F%E5%AF%BC%E8%88%AA%E8%AF%95%E9%AA%8C%E7%B3%BB%E7%BB%9F>（北斗一号）的研制，并在2000年发射了两颗静止轨道卫星，区域性的导航功能得以实现。2003年又发射了一颗备份卫星，完成了北斗卫星导航试验系统的组建。由于该系统是只利用赤道上空的两个卫星采用实现的有源定位，虽然该系统成本投入较低，但是系统在定位精度、用户容量、定位的频度、隐蔽性等方面均受到限制。另外该系统无测速功能，不能用于精确制导武器 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B2%BE%E7%A1%AE%E5%88%B6%E5%AF%BC%E6%AD%A6%E5%99%A8>，用户自身无法定位，只能由中心计算完毕后告知。

 

　　◆正式系统

 

　　2004年，中国启动了具有全球导航能力的北斗卫星导航系统一期工程的建设（北斗二号），并在2007年发射一颗中高轨道 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%9C%B0%E7%90%83%E8%BD%A8%E9%81%93>卫星，进行了大量试验。2009年起，后续卫星持续发射，并在2011年开始对中国和周边地区提供测试服务，2012年完成了对亚太大部分地区的覆盖并正式提供卫星定位、导航、授时服务。服务范围涵盖亚太大部分地区，南纬550到北纬550、东经550到东经1800为一般服务范围。该导航系统提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速、授时服务，定位精度为10米，测速精度0.2米/秒，授时精度50纳秒，在服务区的较边缘地区精度稍差。授权服务则是向授权用户提供更安全与更高精度的定位、测速、授时、短信服务以及系统完好性信息，这类用户通常为中国军队 <http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E4%BA%BA%E6%B0%91%E8%A7%A3%E6%94%BE%E5%86%9B>和政府等。由于该正式系统继承了试验系统的一些功能，能在亚太地区提供无源定位技术同时，还可以提供双向短报文通信服务。

 

　　业已启动“第三步”（全球系统）的建设工作。以建设世界一流的全球卫星导航系统的目标，深化系统总体方案论证，开展关键技术研发，突破一系列新体制和新技术。在设计具有自主知识产权的导航信号体制、研发高性能星载原子钟等方面取得新的进展，新一代北斗导航卫星研制生产工作在稳步进行。

 

　　（5）系统现状

 

　　截至 2012年10月25日，北斗卫星导航系统已成功发射 16 颗卫星，并于 2012 年底实现14颗卫星的组网运行，形成区域服务能力,面向我国及周边大部分地区提供无源定位、导航和授时等服务。北斗卫星导航系统给亚太地区带来了更多的导航卫星资源，通过与其他系统兼容使用，可提供更可靠、稳定的服务。目前,北斗卫星导航系统运行连续、稳定，服务区域内的系统性能满足指标要求，部分地区性能优于指标要求。现在已经启动全球系统的组网部署工作。

 

　　为了让用户更好地了解北斗卫星导航系统,让北斗卫星导航系统更好地服务用户，中国卫星导航系统管理办公室，在 2012 年 12 月 27 日公布了北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(1.0 版)之后，又于 2013 年 12 月 27 日公 布了北斗卫星导航系统公开服务性能规范(1.0 版)，以及北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(2.0 版)。中、 英文两种版本文档可在北斗政府网站 (http://www.beidou.gov.cn)查看下载。其中，北斗卫星导航系统公开服务性能规范(1.0 版)详细描述了北斗卫星导航系统总体构成、空间信号 特征及性能指标、系统服务性能特征及性能指标等，并向用户承诺了系统基本性能标准。北斗系统空间信号接口控制文件(2.0 版)定义了北斗系统 公开服务信号 B1I/B2I 的卫星与用户终端之间的接口关系，明确了北斗系统所采用的坐标和时间系统,规范了B1I/B2I 信号结构和基本特性参数以及测距码等相关内容，给出了北斗导航电文。该文件的公布标志着北斗系 统成为首个拥有两个独立民用信号并已经形成服务能力的系统。国内外相关企业将可据此开发北斗双频高精度接收机，使用户享受到精度更高的导航服务。

 

　　北斗系统自2012年12月27日正式提供区域服务以来，系统保持连续稳定运行，服务性能指标稳中有升。通过覆盖亚太地区的服务信号监测评估表明，系统服务性能满足设计指标10米的要求，部分地区服务性能测试结果优于10米。如在北京、郑州、西安、乌鲁木齐等地区，定位精度可达7米左右；在处在低纬的东盟国家地区，定位精度可达5米左右。

 

　　（6）发展动向与趋势

 

　　北斗系统建设的第三步行动计划，已经正式展开。发展北斗天基增强和地基增强系统也是值得注意的动向和发展趋势。

 

　　◆ 全球系统卫星组网工作稳步推进。近几年来，围绕建设世界一流的全球卫星导航系统目标，启动了北斗卫星导航系统的第三步工作。深化了系统总体方案论证，开展了关键技术攻关，突破了一系列新体制和新技术。在设计具有自主知识产权的都好喜欢体制、研发高性能星载原子钟等方面取得许多进展。截止2016年1月，已经成功发射5颗新一代北斗导航卫星。卫星采用新型导航信号、星间电路等新技术体制，搭载更高精度的氢原子钟，全面提升了卫星导航服务能力。目前，正在按计划开展新一代卫星的在规测试，有关新技术体制和性能指标得到初步验证，满足设计要求。

 

　　◆ 天基增强是所有全球导航卫星系统的基本配置，也是我国北斗全球系统的基本配置，而且是中国北斗区域系统与生俱来的优势，我国将北斗天基增强纳入国际民航组织的标准，为民航用户提供一类精密进近服务。在北斗卫星导航系统顶层设计之初，天基增强就是系统密不可分的功能组成。而且，随着北斗天基增强系统进入服务状态和全球星基增强系统的性能功能的升级换代，天基增强系统在对于定位精度提升过程中，会进一步显示出特殊的作用。与此同时，为了满足民航用户一类精密近进服务（CAT-I）需求，还开展了与国际接轨的双频多系统增强的信号设计，完成了新一代星基增强系统初步方案论证。

 

　　◆ 地基增强系统，按照“统一规划、统一标准、共建共享”原则，国家相关机构部门和地方政府，基于现有的GNSS监测网络和资源，建立以北斗为核心，整合并联合建设多功能地基增强系统。该系统由框架网、区域加密网、数据处理中心等组成，通过移动通信、数字广播、卫星通信与广播等播发手段及相应的用户终端，为我国及周边地区提供广域米级和分米级实时导航定位服务，以及区域厘米级实时定位服务。目前，已经开展全国框架网基准站建设，截止2015年11月份，已经完成117个框架网基准站建设和北京地区的14个区域加密观测站的建设。并且在重点城市开始米级精度的差分改正信息的试播。