衛星導航系統能夠為地球表面和近地空間的廣大用戶提供全天時、全天候、高精度的定位、導航和授時服務,是拓展人類活動、促進社會發展的重要空間基礎設施，是信息經濟和社會服務發展的重大關鍵技術支持系統，衛星導航正在使世界政治、經濟、軍事、科技、文化發生革命性的變化。

 

　　20世紀 80 年代初,中國開始積極探索適合國情的衛星導航系統。在2000年，北斗衛星導航試驗系統的建成, 標志著中國成為繼美、俄之后，行將成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。2012年12月正式向亞太地區提供服務，2020年左右將向全球提供服務。

 

　　北斗衛星導航系統的建設、運行和應用管理，由多個部門共同參與。國家有關部門聯合成立了北斗領導小組，設立中國衛星導航系統管理辦公室，歸口管理北斗衛星導航系統建設、應用推廣與產業化的有關工作。同時，成立了專家委員會和專家工作組，充分發揮專家作用，實施科學化決策與管理。

 

　　北斗衛星導航系統的建設與發展將滿足國家安全、經濟建設、科技發展和社會進步等多方面的需求，也能維護國家權益，增強綜合國力，服務全中國和全人類。北斗衛星導航系統將致力于為全球用戶提供穩定、可靠、優質的衛星導航服務，并與世界其他衛星導航系統攜手,實現GNSS多系統的兼容互操作，共同推動全球衛星導航事業的發展，促進人類文明和社會進步,服務全球，造福人類。

 

　　宇宙之大，無奇不有，萬物任性，皆仰時空。自古以來，人們日出而作，日落而息，關心著時間空間兩件事，而世界真正的科學研究，也是從守望星空開始的，通過觀察日月星辰，分辨東西南北，劃分春夏秋冬，形成人類的時間空間兩大參考體系。宇宙在時間上無始無終，在空間上無邊無沿。而現代人類信息社會，信息的極大部分仍與時間和空間有關。而衛星導航系統恰恰提供的是位置、速度和時間信息，且精度極高。可見北斗衛星導航系統何等重要。中國有著悠久的歷史和光輝燦爛的文化，是人類文明的重要發源地之一。中國自古就利用北斗七星來辨識方位，并根據磁學指北原理發明了世界上最早的導航裝置—司南，促進了人類文明的發展，大大促進了航海、商貿和探險業的發展；現如今，中華民族在中國偉大復興夢的鼓舞下，拼搏建設的北斗衛星導航系統將成為中國對人類社會的又一貢獻。并將引領新時空的偉大穿越。現在正在建設的北斗全球衛星導航系統，深入國計民生方方面面，北斗經天緯地，北斗報時指路，向全球化、精準化、大眾化應用與服務邁開強勁的步伐，為服務全中國和全人類吹響了新時代的進軍號。

 

　　圖3.1  北斗系統及其海陸空天服務示意圖

 

　　北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System—BDS）是我國自行研制的全球衛星導航系統 <http://baike.baidu.com/view/263037.htm>。是繼美國全球定位系統（Global Positioning System—GPS）和俄羅斯全球衛星導航系統（GLObalNvigation Satellite System—GLONASS）之后，第三個正式投入運營的衛星導航系統 <http://baike.baidu.com/view/901834.htm>。系統由空間段、運控段和用戶段組成。在先區域、后全球戰略部署下，實現全天候、全天時為海陸空天各類用戶提供高精度，高可靠定位 <http://baike.baidu.com/subview/24492/8549359.htm>、導航 <http://baike.baidu.com/view/425408.htm>、授時 <http://baike.baidu.com/view/3621382.htm>服務，并具短報文通信 <http://baike.baidu.com/view/15007.htm>能力。

 

　　2012年12月27日，北斗系統空間信號接口控制文件正式版1.0公布，北斗導航業務正式對亞太地區提供無源定位、導航、授時服務。

 

　　2013年12月27日，北斗衛星導航系統正式提供區域服務一周年新聞發布會，在國務院新聞辦公室新聞發布廳召開，正式發布了《北斗系統公開服務性能規范（1.0版）》和《北斗系統空間信號接口控制文件（2.0版）》兩個系統文件。

 

　　目前，北斗衛星導航系統和美國 <http://baike.baidu.com/view/2398.htm>全球定位系統 <http://baike.baidu.com/view/68567.htm>、俄羅斯 <http://baike.baidu.com/view/2403.htm>格洛納斯系統及歐盟伽利略導航衛星系統 <http://baike.baidu.com/view/370322.htm>在一起，是聯合國 <http://baike.baidu.com/view/3015.htm>全球導航衛星委員會（ICG）組織確認的導航服務供應商。認定的供應商還包括印度的印度區域導航衛星系統（IRNSS）和日本的準天頂衛星系統（QZSS）。

 

　　北斗衛星導航系統的快速發展，得益于中國綜合國力的提升和經濟的持續發展。中國將一如既往地推動衛星導航系統建設和產業發展，鼓勵運用衛星導航新技術，不斷拓展應用領域，滿足人們日益增長的多樣化時空信息服務需求；積極推動國際交流與合作，實現北斗衛星導航系統與世界其他衛星導航系統的兼容與互操作，為全球用戶提供 高性能高可靠的定位、導航與授時服務。

 

　　（1）系統組成

 

　　北斗衛星導航系統（BDS），是我國自主建設、獨立運行,并與世界其他衛星導航系統兼容互操作的全球衛星導航系統。北斗（全球）衛星導航系統由空間星座段、地面運控段和用戶系統段三大部分組成。

 

　　空間星座段由 5 顆地球靜止軌道(GEO)衛星、3顆傾斜同步軌道（IGSO）衛星，和27顆中園軌道（MEO）衛星組成。GEO 衛星分別定點于東經： 58.750E、800E、110.50E、1400E和 1600E。Non-GEO 衛星由 27 顆中圓地球軌道(MEO) 衛星和 3 顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛星組成。其中, MEO 衛星軌道高度 21500 千米，軌道傾角 550 ,均勻分布在 3 個軌道面上；IGSO 衛星軌道高度 36000 千米, 均勻分布在 3 個傾斜同步軌道面上，軌道傾角 550，3 顆 IGSO 衛星星下點軌跡重合，交叉點經度為東經 1180，相位差 1200。

 

　　地面運控段由若干主控站、時間同步/注入站和系列監測站等30余個地面站組成。主控站的主要任務包括收集各時間同步/注入站、監測站的觀測數據，進行數據處理,生成衛星導航電文，向衛星注入導航電文參數，監測衛星有效載荷，完成任務規劃與調度,實現系統運行控制與管理等事項；時間同步/注入站主要負責在主控站的統一調度下，完成衛 星導航電文參數注入、與主控站的數據交換、時間同步測量等任務；監測站對導航衛星進行連續跟蹤監測，接收導航信號，發送給主控站，為導航電文生成提供原始觀測數據。

 

　　用戶系統段是指各類北斗用戶終端，包括與其他衛星導航系統兼容的接收機終端，如作為系統測試應用的測試型終端，和高精度定位終端、普通型導航終端，以及授時型定時終端等，以滿足不同領域和行業的應用需求。

 

　　（2）時空基準

 

　　北斗衛星導航系統的坐標框架采用中國 2000 大地坐標系統 (CGCS2000)。北斗衛星導航系統的時間基準為北斗時(BDT)。

 

　　◆ 坐標系統

 

　　北斗系統采用 2000 中國大地坐標系(CGCS2000)。CGCS2000 大地坐 標系的定義如下:

 

　　原點位于地球質心；Z 軸指向國際地球自轉服務組織(IERS)定義的參考極(IRP)方向；X 軸為 IERS 定義的參考子午面(IRM)與通過原點且同 Z 軸正交的赤道面的交線；Y 軸與 Z、X 軸構成右手直角坐標系。?CGCS2000 原點也用作 CGCS2000 橢球的幾何中心，Z 軸用作該旋轉橢球的旋轉軸。CGCS2000 參考橢球定義的基本常數為:?

 

　　長半軸:  a = 6378137.0 m

 

　　地球(包含大氣層)引力常數:  μ = 3.986004418x1014m3/s2

 

　　扁率:  f = 1/298.257222101

 

　　地球自轉角速度:     = 7.2921150?10-5rad

 

　　◆ 時間系統

 

　　BDT 采用國際單位制(SI)秒為基本單位連續累計，不閏秒，起始歷元為 2006 年 1 月 1 日協調世界時 (UTC)00 時 00 分 00 秒，采用周和周內秒計數。BDT 通過 UTC(NTSC) 與國際 UTC 建立聯系，BDT 與 UTC 的偏差保持在 100 納秒以內(模 1 秒)。 BDT 與 UTC 之間的閏秒信息在導航電文中播報。

 

　　（3）服務功能與性能

 

　　北斗衛星導航系統建成后，將為全球用戶提供衛星定位、測速和授時服務，并為我國及周邊地區用戶提供定位精度優于 1 米的廣域差分服務和 120 個漢字/次的短報文通信服務。其主要功能和性能指標如下:

 

　　—服務功能:定位、測速、單雙向授時、短報文通信；

 

　　—服務區域: 目前服務亞太區域；2020年前后服務全球。

 

　　—定位精度:優于 10 米；

 

　　—測速精度:優于 0.2 米/秒;

 

　　—授時精度:20 納秒。