“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)（“北斗一號”）和“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（“北斗二號”）。繼2007年4月和2009年4月第一、二顆“北斗二號”衛(wèi)星成功發(fā)射后，今年年初，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙”運載火箭將第三顆“北斗二號”衛(wèi)星成功送入太空預(yù)定軌道，這標(biāo)志著四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一的中國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)又邁出重要一步。“北斗二號”衛(wèi)星發(fā)射時間間隔越來越短，預(yù)示著“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)正按計劃穩(wěn)步推進。
我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展歷程
導(dǎo)航定位是人類社會所必需的。從古至今，人類在生產(chǎn)和生活實踐中發(fā)明了多種導(dǎo)航方法。例如，天文導(dǎo)航是通過觀測天體的位置來確定自身的位置和航向，此法設(shè)備簡單，但受到氣象條件的限制；無線電導(dǎo)航是接收海岸電臺發(fā)出的無線電波來確定艦船自身的位置，它雖不受氣象條件的影響，但由于無線電波的傳播距離有限，故用于遠航時有困難。其他導(dǎo)航方法也不盡如人意。從目前的技術(shù)水平和可以預(yù)見的將來看，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是一種比較理想的導(dǎo)航工具。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是指利用一組導(dǎo)航衛(wèi)星，對地面、海洋和空間用全戶進行精確的定位。它具有全時空、全天候、高精度、連續(xù)事實地提供導(dǎo)航、定位和授時的地點，已成為應(yīng)用廣泛的導(dǎo)航定位技術(shù)。衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施，可提供高精度的定位、測速和授時服務(wù)，能帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。我國高度重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，一直努力探索和發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
早在上世紀(jì)60年代末，我國就開展了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研制工作，但由于諸多原因而夭折。自20世紀(jì)70年代后期以來，國內(nèi)開展了探討適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的體制研究，先后提出過單星、雙星、三星和3-5星的區(qū)域性系統(tǒng)方案，以及多星的全球系統(tǒng)的設(shè)想，并考慮到導(dǎo)航定位與通信等綜合運用問題，但是由于種種原因，這些方案和設(shè)想都沒能得以實現(xiàn)。在20世紀(jì)80年代到90年代，我國就結(jié)合國情，科學(xué)、合理地提出并制訂自主研制實施“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的“三步走”規(guī)劃：第一步是試驗階段，即用少量衛(wèi)星利用地球同步靜止軌道來完成試驗任務(wù)，為“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)積累技術(shù)經(jīng)驗、培養(yǎng)人才，研制一些地面應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備等；第二步是到2012年，計劃發(fā)射10多顆衛(wèi)星，建成覆蓋亞太區(qū)域的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（即“北斗二號”區(qū)域系統(tǒng)）；第三步是到2020年，建成由5顆靜止軌道和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)而成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
2000年，中國“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)建成運行，成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和國家安全等諸多領(lǐng)域，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，特別是在2008年中國南方冰凍災(zāi)害、汶川特大地震抗震救災(zāi)和北京奧運會中發(fā)揮出非常重要的作用。
“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)（“北斗一號”）
“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)（也稱“雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)”）為我國“九五”列項，其工程代號取名為“北斗一號”，其方案于1983年提出。2003年5月25日零時34分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭，成功地將第三顆“北斗一號”衛(wèi)星送入太空。前兩顆衛(wèi)星分別于2000年10月31日和12月21日發(fā)射升空，運行至今導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作穩(wěn)定，狀態(tài)良好。這次發(fā)射的是導(dǎo)航定位系統(tǒng)的備份星，它與前兩顆“北斗一號”工作星組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，確保全天候、全天時提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息。這標(biāo)志著我國成為繼美國GPS和俄羅斯的GLONASS后，在世界上第三個建立了完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家，該系統(tǒng)的建立對我國國民國防和經(jīng)濟建設(shè)將起到積極作用。2007年2月3日，“北斗一號”第四顆衛(wèi)星發(fā)射成功，該衛(wèi)星不僅作為早期三顆衛(wèi)星的備份，同時還將進行“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的相關(guān)試驗。目前，“北斗一號”已有四顆衛(wèi)星在太空遨游，組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，確保全天候、全天時提供衛(wèi)星導(dǎo)航資訊。
“北斗一號”是利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供快速定位、簡短數(shù)字報文通信和授時服務(wù)的一種全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。系統(tǒng)由兩顆地球靜止衛(wèi)星(800E和1400E)、一顆在軌備份衛(wèi)星(110.50E)、中心控制系統(tǒng)、標(biāo)校系統(tǒng)和各類用戶機等部分組成。其覆蓋范圍是北緯5°-55°，東經(jīng)70°-140°之間的心臟地區(qū)，上大下小，最寬處在北緯35°左右。定位精度為水平精度100米(1σ)，設(shè)立標(biāo)校站之后為20米(類似差分狀態(tài))，工作頻率為2491.75MHz，系統(tǒng)能容納的用戶數(shù)為每小時540000戶。“北斗一號”具有衛(wèi)星數(shù)量少、投資小、用戶設(shè)備簡單價廉、能實現(xiàn)一定區(qū)域的導(dǎo)航定位、通訊等多用途，可滿足當(dāng)前我國陸、海、空運輸導(dǎo)航定位的需求。
“北斗一號”就性能來說，和美國GPS相比差距甚大。第一，覆蓋范圍也不過是初步具備了我國周邊地區(qū)的定位能力，與GPS的全球定位相差甚遠。第二，定位精度低，定位精度最高20米，而GPS可以到10米以內(nèi)。第三，由于采用衛(wèi)星無線電測定體制，用戶終端機工作時要發(fā)送無線電信號，會被敵方無線電偵測設(shè)備發(fā)現(xiàn)，不適合軍用。第四，無法在高速移動平臺上使用，這限制了它在航空和陸地運輸上的應(yīng)用。但最重要的是，“北斗一號”是我國獨立自主建立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它的研制成功標(biāo)志著我國打破了美、俄在此領(lǐng)域的壟斷地位，解決了中國自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的有無問題。它是一個成功的、實用的、投資很少的初步起步系統(tǒng)。此外，該系統(tǒng)并不排斥國內(nèi)民用市場對GPS的廣泛使用。以“北斗”導(dǎo)航試驗系統(tǒng)為基礎(chǔ)，我國開始逐步實施“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，首先滿足中國及其周邊地區(qū)的導(dǎo)航定位需求，并進行系統(tǒng)的組網(wǎng)和測試，逐步擴展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
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