中国自主研发崛起之路，起底北斗导航建设20年呕心沥血史

两种高轨卫星的轨道周期与地球自转24小时周期完全同步，因而相对而言5颗卫星静止在赤道上空，3颗卫星由于倾角设置相对地面做固定周期的运动，投影轨迹始终留在亚太及沿赤道对称区域，抗遮挡能力强。因而在亚太地区可以几乎永久保持至少12颗卫星可见，大幅提高该区域定位精度。在配合地面建设的增强基站情况下，实现分米乃至厘米级定位亦很现实。

2. 三种工作频率

电离层会影响电磁波传播，是卫星导航定位的最大误差源，必须消除。电离层的干扰与卫星信号频率相关，因而采用至少双频信号可以构建电离层延迟修正模型最大限度去除这部分干扰因素，对定位精度的提升非常显著，三频则可以构建更复杂模型消除高阶影响。

此外，在三个频段上发射也增加了不同信号（军用、民用）的调制选项，抗干扰能力得到提升，也提高定位可靠性，对于厘米级乃至毫米级定位中最核心的载波相位模糊度解算也大有益处。正因如此，近些年来原本双频信号的GPS系统也在扩展成三频系统。可见，北斗的后发优势不言而喻。

3. 短报文系统

北斗还有一个独门绝活：短报文系统，简而言之是通过卫星实现天地双向通信。其他三大系统都不存在接收机和卫星之间的双向通讯，只是单向接收。

北斗这功能意味着卫星可以向拥有此项授权服务的接收机发送专属讯息，例如大洋之上、深山老林等特殊情况并没有任何手机信号，发生紧急情况时高轨北斗卫星可以及时与地面互动。对于军事行动的意义更是无法形容。

此外，部分北斗卫星还携带了国际Cospas-Sarsat卫星辅助搜索和应急救援计划的有效载荷，在发生紧急情况时可以参与国际合作的应急救灾工作中。

4. 星间链路通信

导航卫星系统需要长期维持，这意味着需要地面监控站、主控站、注入站等系列部分。对于全球性导航定位系统而言，这些站点位置分布也有要求，但这会进一步增加系统运营成本。

例如GPS就拥有5个监控站，1个主控站和3个注入站，几乎均匀分布在全球的美国领土/军事基地中，每年开销不菲。

对于北斗而言，不仅有全球建站安全性的问题，还有运营成本的问题，有必要最大限度开发自身优势：高中轨道搭配的卫星星座，使它们之间可以互相联络，彼此不再孤立。

这意味着北斗只需实现中国境内主控、监控和注入，而高轨卫星“登高望远”可以与系统内其他卫星进行星间链路链接。此外，星间链路本身也可以用来测距，对于提高星座轨道精度大有裨益。系统内部的自我通信也可以使得整体抗干扰能力大大增强。

2019年6月，中国正在建设的北斗卫星导航系统进展顺利，计划于2020年向全球提供服务。北斗卫星正在布局全球组网，到2020年就可以为世界各地的人们提供全球定位、导航、授时、短报文等服务。

北斗的首次成功应用是2008年5月12日的汶川地震，甭看我们平时的通信非常方便，电话、短信、互联网等手段很多，但其实都是高度依赖光纤和基站的，当这些基础设施遭到大面积损坏时，你会发现QQ、微信、微博、短信…..所有平时很方便的通信手段全都完蛋了，除了靠吼之外简直就没有一点办法。

那时候北斗还是一代系统，虽然因为性能指标比不过GPS和海事卫星而被骂出了翔，但北斗一代在地震时却发挥出了不受地面影响的优势，它的定位和短信能力充分发挥了作用，成为了救援指挥部队和前线救援人员最得力的通信助手，最大限度地保证了“72小时黄金抢救时间”的有效利用，彰显了北斗服务民生的技术优势。

四、北斗导航的民用之路

GPS免费对全世界的民生来说是个福利，但在军事方面却是个挑战。美国敌对国家的军机战舰上当然也可以安装，美国人也禁止不了，这对美国是不是一个威胁呢?

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。

无论是GPS，还是我国的北斗导航系统，都有所谓的军码和民码，简单来理解的话，军码就是主要应用与军事，对军方部门开放，其他人根本不可能进入，高度保密的部分。其实无论是GPS还是北斗，诞生之初的目的就是军用。

民码就是开放给普通民众日常导航使用的，那么好多人想知道军码和民码有什么区别，其实军码和民码最大的区别不在于精度上，虽然军码码长确实要短（码长越短测距精度越高），但卫星导航定位误差的大头儿不在测距误差上。

军码测距误差再小，也是分米量级，民码再差也是一两米的量级(不算多径等其他外界干扰)。加上其他大气延时、星历误差、多径等因素，民码和军码的定位误差真的是相差不大！

军码和民码最大的不同在于码的周期，民码的序列是已知的，而且很短，容易捕获。而军码的周期非常长，而且未知，只能通过特殊的解密模块才能捕获到。因此，军码是安全的！在特殊时期可以把民码关闭，这样只有安装解密模块的设备才可以捕获到军码，并通过军码进行定位。

其实GPS开放的只是民码，精度比美国军方使用的军码差了十倍。设想一下，如果GPS民码一停，我们的指南针都不能用了。如果GPS不停的话，但发个欺骗码，这个后果也是不可想象的。

所以说，处于军事的安全考虑，拥有自己的导航系统非常重要。由于全球定位导航系统工程浩大，只有综合国力强大的国家才可以建造。

▲北斗导航系统示意图

北斗卫星导航芯片、模块、天线、板卡等基础产品，是北斗系统应用的基础。通过卫星导航专项的集智攻关，我国实现了卫星导航基础产品的自主可控，形成了完整的产业链，逐步应用到国民经济和社会发展的各个领域。

伴随着互联网、大数据、云计算、物联网等技术的发展，北斗基础产品的嵌入式、融合性应用逐步加强，产生了显著的融合效益。

北斗导航的相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域。

五、北斗导航民用产业链发展情况

在民用方面，北斗系统主要有行业市场、大众市场及特殊市场三大应用市场。

1）行业市场：主要包括交通运输、电力应用及农业等行业，目前行业市场处于规模化应用发展期，未来增长速度有望加快；

（编辑：52刷机网）

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