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中國航天大事：構建北鬥衛星導航係統

1994年，中國正式開始北鬥衛星導航試驗係統（北鬥1號）的研製，並在2000年發射了兩顆靜止軌道衛星，區域性的導航功能得以實現。2003年又發射了一顆備份衛星，完成了北鬥衛星導航試驗係統的組建。

衛星導航係統是重要的空間基礎設施，可提供高精度的定位、測速和授時服務，從而帶來巨大的社會和經濟效益。中國高度重視衛星導航係統的建設，一直努力探索和發展擁有自主知識產權的衛星導航係統。

2000年10月31日和12月21日、2003年5月25日、2007年2月3日在西昌衛星發射中心用長征3號A運載火箭，先後成功地將4顆北鬥1號導航試驗衛星送入太空。這標誌著中國已自主建立了完善的衛星導航係統，它對中國國民經濟建設起到了積極作用。

雖然美國GPS導航衛星已廣泛應用，但它也絕非完美無缺。例如，GPS隻能導航，無法通信，而在很多情況下，同時進行定位和通信十分重要，遇險人員可及時把自己所在位置通知救援部隊；如果僅依賴GPS，則容易受美國控製。那麼，有沒有解決這些問題的新方法呢？中國“北鬥”開辟了一條新途徑，並使中國成為世界上第3個擁有導航衛星的國家。

中國北鬥1號試驗衛星導航係統是全天侯、全天時提供衛星導航信息的區域係統。該係統在國際電聯登記的頻段為衛星無線電定位業務（RDSS）頻段，上行為L頻段（頻率1610～1626.5MHz）,下行為S頻段(頻率2483.5～2500MHz)；登記的衛星位置為赤道上空東經80°、140°和110.5°（最後一個為備份星星位）。

衛星無線電定位業務是衛星無線電導航手段之一，主要用於區域性導航定位，具有投資省、見效快、位置報告能力強等特點，但導航參數的測定要通過地麵中心站完成。

北鬥1號試驗衛星導航係統由2顆相隔一定距離的靜止軌道北鬥1號導航試驗衛星、地麵控製中心站（有2副天線）和北鬥用戶終端三部分組成。通過雙星定位方式來工作的，還有1顆是在軌備份星。雖然用2顆衛星組建導航係統雖然是美國吉奧星公司首先提出來的，但美國和歐洲的公司在這方麵的研製工作均失敗和破產了，而中國首先實現了這項衛星導航定位的創新工程。

北鬥1號采用雙星定位的方法是由2顆經度上相距60°的地球靜止軌道衛星（分別定點於東經80°和140°）對用戶雙向測距，由1個配有電子高程圖的地麵中心站定位，另有幾十個分布於全國的參考標校站和大量用戶機。其定位原理是：以2顆衛星的已知坐標為圓心，各自以測定的本星至用戶機距離為半徑，形成2個球麵，用戶機必然位於這2個球麵交線的圓弧上。電子高程地圖提供的是一個以地心為球心、以球心至地球表麵高度為半徑的非均勻球麵。求解圓弧線與地球表麵交點即可獲得用戶位置。

該係統的工作過程是：在平時，地麵中心站經2顆北鬥1號導航試驗衛星不斷向用戶詢問是否需要定位的信號，而用戶終端一般隻處於光收聽不發信息的狀態。當需要定位時，用戶終端分別經北鬥1號導航試驗衛星1號、2號向中心站發送需要定位的申請信號。這時，中心站通過測量信號的往返時間來算出用戶終端分別到每顆衛星的距離。由於衛星的位置是已知的，所以可以用這2個距離測量數據進一步推算出用戶位置。最後，中心站就可將該定位信號經1顆衛星傳給用戶終端。

與美俄導航衛星相比，北鬥1號導航試驗衛星有不少別開生麵的地方。

例如，北鬥1號采用主動式衛星導航定位方式，即用戶定位時要向衛星發送申請信號，得到地麵中心站批準後方能接收衛星發送的信號。而GPS、GLONASS都采用被動式衛星導航定位係統，既用戶定位時不用向衛星發送申請信號就可接收衛星發送的信號。這2種方式均有利有弊。采用主動式衛星導航定位方式，可將導航定位、雙向數據通信和精密授時結合在一起，使係統不僅可全天候、全天時提供區域性有源導航定位，還能進行雙向數字報文通信和精密授時。另外，當用戶提出申請或按預定間隔時間進行定位時，不僅用戶能知道自己的測定位置，而且其調度指揮或其他有關單位也可得知用戶所在位置。但采用這種方式係統生存能力差，定位精度有限，容易暴露自己，用戶數量有限，不能全球導航，所以對軍事應用有一定影響。

該係統隻需2顆衛星就能工作。北鬥1號導航試驗衛星都采用東方紅3號衛星平台，運行在地球靜止軌道，設計壽命8年，是全天候、全天時提供衛星導航信息的區域性導航係統，所以具有周期短、投資少和具備特色功能等優點。它不僅可全天候、全天時提供區域性有源導航定位，還能進行雙向數字報文通信和精密授時，是十分符合當時中國國情的一個衛星導航係統。但它覆蓋麵積較小，隻能進行區域導航，定位精度也較低。不過，該係統是中國自主研發的，因此更安全、可靠、穩定，保密性強，適合關鍵部門應用。

北鬥1號試驗衛星導航係統主要有有源導航定位、雙向數字報文通信和精密授時三大功能，為服務區域內的用戶提供全天候、實時定位服務，定位精度與GPS相當，可在中國及周邊地區為單兵、車輛、艦船和直升機等用戶提供精度為20～100米的定位服務；通過它一次可傳送多達120個漢字的信息；其授時精度可達20納秒。所以能廣泛用於交通運輸、海上作業、物流管理、森林防火、災害預報、氣象、石油、海洋、通信、公安以及其他特殊行業。中國空間技術研究院還研製了多個型號的北鬥1號導航試驗衛星定位終端，提供給不同用戶使用，主要產品包括車載型用戶機、艦載型用戶機、定時型用戶機、通信型用戶機、便攜式用戶機和指揮型用戶機。

北鬥1號試驗衛星導航係統與美俄的係統最大的不同在於，它不僅能使用戶知道自己的所在位置，還可以告訴別人自己的位置在什麼地方，特別適用於需要導航與移動數據通信相結合的用戶，如交通運輸、調度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢等。這個係統具備在中國及其周邊地區範圍內的定位、授時、報文和GPS廣域差分功能，並已在測繪、電信、水利、交通運輸、漁業、勘探、森林防火和國家安全等諸多領域逐步發揮重要作用。例如：

該衛星係統曾成功服務於黑龍江大興安嶺森林防火信息係統、瀾滄江上湄公河船舶調度管理係統、吉林”尼爾基”嫩江流域水情自動測報係統、黑龍江省七台河市煤礦安全生產遠程監控係統、青藏高原無人職守自動氣象站係統等。基於北鬥1號導航試驗衛星係統開發的“漁船監控調度係統”，可實時將船隻的位置信息通過北鬥1號導航試驗衛星傳輸至漁業管理部門的監控中心，為遠海漁業的安全作業提供了保障。

2005年，中國衛通集團結合煤礦安全生產的需要，研製成功了基於衛星傳輸的煤礦安全生產監測監控係統。該係統利用北鬥1號導航試驗衛星等相關衛星通信資源，通過與煤礦安全遠程監測監控係統有效結合，組成了天地一體、全疆域覆蓋、全天候工作、多級聯網的煤礦瓦斯衛星監控安全係統，為煤礦安全生產提供了穩定有效的監督管理手段，極大提高了煤礦生產安全保障能力。

利用北鬥1號導航試驗衛星的雙向數字報文通信功能，中國衛通集團開發了水情自動測報係統，該係統具有全疆域無縫隙覆蓋、全天候實時工作的特點，特別適合於為廣大地麵通信網絡無法覆蓋的地區提供水利信息化數據傳輸服務，從而實現水文測報、水質監測、水資源監測等各項應用，提高了中國水利行業的信息化水平。

2007年7月28日，中國自主研發的危險化學品運輸安全導航衛星定位係統——北鬥1號衛星運輸監控指揮係統通過專家評審。這表明，中國自主研製的“北鬥”衛星導航定位係統已規模化進入應用市場，走進百姓生活。

它還在2008年初中國南方抗擊雪災中和汶川地震等災害發生時起到巨大作用，因為當時很多通信係統都癱瘓了，所以GPS的使用受到限製，而由於北鬥1號試驗衛星導航係統擁有導航定位、雙向通信等功能，所以能及時把最新災情的發生地通報給有關人員，從而及時采取措施。

最後更新：2017-06-06 07:36:23

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