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北斗卫星导航系统的应用分析

摘要：“古有北斗七星辨方向，今有北斗卫星测全球”。广义上的“北斗”

是指“北斗七星”，即天枢星、天璇星、天玑星、天权星、玉衡星、开阳星和瑶

光星。本文的“北斗”是指由中国科研团队自主研发的中国北斗卫星导航系统

（以下简称“北斗系统”）。随着科技不断发展，我国越来越重视全球导航技术

研发，“北斗”从最初的一个雏形，到现在已经成为较成熟的全球卫星导航系统，

可为全球用户提供精确定位、导航、授时服务，是我国重要的空间基础设施。

关键词：北斗卫星；导航系统

1全球卫星导航系统

目前全球共有4种全球卫星导航系统，分别为美国的GPS、俄罗斯的

GLONASS、欧盟的Galileo和中国的BDS[2]。1957年10月，前苏联成功发射了

世界上第一颗人造卫星给了美国很大启发；经过20a的研究建设，美国完成了

全球卫星导航系统的研制工作。冷战期间，前苏联紧追不舍，也提出了建设卫星

导航系统的设想。1982年10月，前苏联成功发射了第一颗GLONASS卫星。1970

年，我国发射了第一颗人造地球卫星东方红一号；此后，我国科学家陆续研究、

开发自己的卫星导航系统，但由于我国经济、技术等条件的局限性，难以发展类

似美国和前苏联的全球定位系统。1990年海湾战争爆发，美国军队利用GPS系统

进行军事作战，这让我国意识到卫星导航系统的重要价值。随后，我国科学家又

提出并开展了大量关于卫星理论和技术上的研究工作，1994年正式启动中国北斗

一号系统的建设工作。2000年4月，国际电联正式批准中国申报频率资源和轨道

位置；紧接着在2000年10月和12月我国发射了2颗地球静止轨道卫星（实验

卫星）；2004年8月中国正式启动北斗二号系统工程[2]。经过26a的研究和磨

炼以及无数次的实验，截至2020年7月29日，我国已经成功发射了55颗卫星；

至2020年7月31日，中国向全世界郑重宣告北斗三号全球卫星导航系统正式开

通。

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2北斗卫星导航系统

北斗系统是基于国家安全和经济社会发展而自主建设运行和面向全球的卫星

导航系统，为全球用户提供导航、精确定位以及授时服务，是我国重要的空间基

础设施。北斗系统运行与发展以应用推广和产业发展为根本目标、以开放性和自

主性为发展原则，为全球用户提供先进的技术服务。北斗系统由3个部分组成分

别为地面段、空间段和用户段。地面段主要为负责接收北斗信号的控制端，由主

控站、时间同步/注入站、监测站等组成；空间段由若干个混合卫星导航星座组

成，如地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星；用户段

主要为用户提供服务，由应用软件与用户服务系统构成，还包括芯片、天线等基

础设备。

2.1发展历程

2.1.1北斗一号

北斗一号在国家经济技术缺乏的艰苦条件下建设。2002年欧盟开始自主研发

导航系统，启动了伽利略卫星导航计划；欧盟抓住了我国缺技术的弱点，向我国

抛出了“橄榄枝”，我国为此不惜代价，投入巨资，但却未得到收获，由此开始

将研发力量转移到自主研发上。北斗一号研发采用有源定位，用户端向卫星发射

信号，由卫星发射到地面段，地面段进行解算等技术服务，再发射到卫星由卫星

传达到用户，为用户提供定位、授时、通信等服务。到2000年10月和12月，

北斗一号卫星导航系统发射了2颗地球静止轨道卫星，在国内投入使用，使我国

走近了世界舞台，开始与欧盟从合作走向了竞争。北斗一号系统在技术上创造性

地提出双星定位模式，这项新的突破是区别于其他卫星导航系统的