“北斗”卫星导航系统的概述与应用

“北斗”卫星导航系统的概述与应用

刘雅敏

天津航天中为数据系统科技有限公司天津300450

摘要：随着北斗卫星的发展，北斗卫星导航系统在我国的经济社会发展中越来越重要，北斗卫星导航系统的授时、定位、短报文通信服务等功能在军事、导航、农业、渔业等各个方面得到广泛运用，极大方便了各行业的发展。基于此，本文对“北斗”卫星导航系统的概述与应用进行分析。

关键词：北斗卫星；导航系统；应用

1卫星导航系统在世界各国中的发展趋势

1.1卫星导航系统建设由“一家独霸”向“多家竞争”转变

从世界范围看，美国率先构建GPS全球卫星导航系统进行深度开发应用，目前拥有最先进的技术，仍在持续推进现代化改造，引领卫星导航发展方向；俄罗斯不甘落后，随着国内经济逐步复苏，把加快GLONASS(格罗纳斯)能力建设作为一项重要战略任务，以重塑军事大国形象；欧盟克服内外部重重困难，全力推进Galileo(伽利略)系统建设，为其战略利益提供服务；印度、日本谋求摆脱受制于人的局面，相继发展自主区域卫星导航系统；我国也对北斗长远发展做出了筹划部署，2020年左右将建成全球卫星导航系统。这种发展态势，动摇了美国GPS的霸主地位，引发了世界范围内卫星导航系统建设的激烈竞争，已逐步呈现出你追我赶之势。

1.2卫星航系统性能由单一、概略向多元、精准转变

卫星导航系统是随着科技进步和产业发展不断拓展完善的。各国卫星导航系统建设实践表明，技术决定系统发展，不同技术阶段只能建成相应水平的系统，无论哪个国家都要经历一个由低级向高级逐步推进的过程。例如，美国第一代GPS功能比较单一，经过30多年发展和持续现代化改造，定位精度、可用性、完好性和可靠性不断提升，精度优于1m，自主导航运行能力将达180天，系统抗干扰和导航战能力明显加强；俄罗斯GLONASS通过不断突破技术，加快了卫星更新换代，新增码分多址导航信号和部署星基增强系统，将具备提供重点区域亚米级导航服务能力；欧盟Galileo系统从试验验证起步，经过不断创新发展，系统精度将优于1m，能够提供全球生命救援等多种服务。

2我国建立“北斗”卫星导航系统的意义

2.1国家安全

建立自己的导航系统，避免在将来的战争中受制于人，同时我们还有了相同的手段可以反制敌人。导弹要导航，战斗要定位，还得知道哪可以躲，哪可以藏，敌人藏在哪，这都要靠卫星导航定位系统，如果我们一味地依赖于别人的定位系统，不自己开发创新，那将来打起仗来，敌人如果关闭他们的系统，或者给我们提供错误虚假信息，我们信息就会泄露，最关键的，有了自己的系统之后，我们就可以攻击敌人了，这样敌人在开战之前也要想一想后果。所以说，为了国家安全，我们要建立自己的北斗用户机。

2.2经济效益

一方面，我们省去原来用来引进国外系统的巨额资金。另一方面，我们自己的系统以低价服务国内用户，可以让更多行业部门应用上这种高科技设备，从而创造更多的社会价值和物质财富。还有一方面，我们可以将我们的系统，投放到国际市场，参与国际竞争，赚取外汇。

2.3技术储备

科学技术的发展永不止步，我们发展了自己的卫星导航系统，就有了相应的技术储备，也就意味着我们国家的科学技术水平已经达到了世界先进水平，有了这些技术储备，我们就可以在将来的新的一轮科技大潮中抢占制高点，引领世界，而不是总像近300年以来一样被西方人牵着鼻子走。总有一天，我们要恢复汉唐盛世，重新成为全世界的领头羊。

3北斗”卫星导航系统的应用

“北斗”卫星导航系统的投入使用，结束了长期以来依赖国外卫星导航系统的历史，确立了中国在卫星导航领域的国际地位，在电力调度、通信网络、金融系统、民用航空等重要基础领域发挥着越来越大的作用。特别是海洋渔业，其导航和双向通信功能发挥了巨大作用，我国中远海域的近6万艘船只已有4万多艘装备了“北斗”终端(渔船上装备的“北斗”终端是具有民用授权功能的，可以向手机发送短信)。

在军事领域，“北斗”导航装备服务于部队，保障了国家安全和国防建设急需，提升了军队完成多样化军事任务的能力。2008年的汶川地震，由于震区通信中断，道路不通，中国卫星导航应用管理中心为救援部队紧急配备了1000多台“北斗一号”终端机，实现了点对点的直接联络。避免了层层上报的麻烦。救灾部队携带的“北斗一号”终端机不断从灾区发回各类灾情报告，使得指挥部为指挥抗震救灾提供了重要的信息支援。为救灾工作的顺利展开做出了重要贡献。现在，“北斗”导航信号全覆盖第一二岛链，大大提升了中国导弹的打击能力，并且具有超强的定位导航精度。在美国人渲染的中国军事威胁论中，最关心的不是中国的航母、军舰和战机，而是中国的导弹。“北斗”的应用，使中国的导弹精度从百米级发展到十米级甚至厘米级，成为真正意义上的精确制导武器，极大的增加了战场效能。有报告说“北斗”在国防上的应用，能使作战效能提高100~1000倍，作战费效比提高10~50倍，大大提高国防能力和减少国防经济的负担。

另外，“北斗”的位置报告及通信功能将使战场态势完全可视化，各级部队配备“北斗”卫星导航终端，除了可供自身定位导航外，高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置，了解战场态势，传达作战命令，指挥中心对战场动态可视化管理，进行战场调动，这在军事活动中有着非同寻常的意义。

航空兵部队由于对“北斗”终端的性能有更高的要求，将“北斗”广泛应用于航空，现在只是开始。由于受终端性能和操控性欠佳的影响，各航空兵部队对当前的“北斗”装备正在进行探索式使用。在常规飞行中，对有限的“北斗”装备进行谨慎使用；部分特殊任务，则注重发挥“北斗”通信功能，将其作为一项通信备份手段。

4北斗”卫星导航系统的发展

面对国外卫星导航系统的激烈竞争，“北斗”也在不断的发展与壮大，发展前景值得期待。

4.1提高定位精度

为进一步提高定位精度，“北斗”系统正在全国各个地区加紧建设地基增强系统。所谓的地基增强系统类似于GPS的差分功能，也就是用地面基准站消除“北斗”信号的区域误差。配合地基增强系统，“北斗”连续定位误差精度将能达到米级，而后续处理误差甚至可以达位置误差1.2厘米，高程误差1.8厘米。

4.2消除定位盲区

正在建设的广域室内外高精度定位导航系统———“羲和”系统，作为“北斗”系统的有效延伸，能有效解决卫星导航存在的室内定位盲区，可以实现室内、地下等卫星信号屏蔽地区的导航需求，使“北斗”具备室外优于1米、室内优于3米的无缝定位导航能力。

4.3增强抗干扰能力

为进一步提高导航系统的抗干扰能力，我国自主知识产权的电磁盾牌技术正在应用于“北斗”系统。卫星系统多节点设计，可以使用户不依托地面站即可以直接与卫星交互信号实现定位与通信；变频发射技术也是未来“北斗”的发展方向。这些技术的应用，能进一步提高“北斗”系统抗干扰能力，适应未来复杂的战场环境。

结语：

与国外成熟的卫星导航系统相比，“北斗”系统起步晚。当前存在的这些问题是新产业发展的必经阶段，随着组网的日趋完善和终端设备性能的不断提升，这些问题终将得到解决。在未来战场上，“北斗”卫星导航系统将发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]刘仲波.基于北斗的交通信息服务关键技术研究[D].吉林大学，2016.

[2]李源，钱向阳，李绍雄.北斗卫星导航系统的发展现状与前景[J].通讯世界，2016(14):217-218.