BDS简介
北斗卫星导航系统是中国自行研製的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和使用者端组成,可在全球範围内全天候、全天时为各类使用者提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度优于20m,授时精度优于100ns。2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控製档案正式版正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。
(一)概述
北斗卫星导航系统﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航套用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛套用。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和使用者段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,使用者段包括北斗使用者终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。
(二)发展历程
按照三步走的发展战略,北斗卫星导航系统将于2012年前具备亚太地区区域服务能力,2020年左右建成由20余颗卫星、地面段和各类使用者终端构成的、覆盖全球的大型航天系统。
北斗卫星导航系统的建设历程 我国建设北斗导航检测识别体系
三步走计画
第一步即区域性导航系统,已由北斗一号卫星定位系统完成,这是中国自主研发,利用地球同步卫星为使用者提供全天候、覆盖中国和周边地区的卫星定位系统。中国先后在2000年10月31日、2000年12月21日和2003年5月25日发射了3颗北斗静止轨道试验导航卫星,组成了北斗区域卫星导航系统。北斗一号卫星在汶川地震发生后发挥了重要作用。
第二步,即在十二五前期完成发射12颗到14颗卫星任务,组成区域性、可以自主导航的定位系统;
第三步,即在2020年前,有30多颗卫星覆盖全球。北斗二号将为中国及周边地区的军民使用者提供陆、海、空导航定位服务,促进卫星定位、导航、授时服务功能的套用,为航天使用者提供定位和轨道测定手段,满足导航定位信息交换的需要等。 北斗闪耀星空 照亮国人之路--访中国航天科技集团公司总经理马兴瑞
截至2011年12月27日,中国北斗系统北斗系统已发射10颗卫星,建成了基本系统,开始提供定位、导航、授时等试运行服务。2012年12月27日,我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统啓动区域性正式服务。
中国北斗导航卫星发射大事记
2007年2月3日,我国在西昌成功发射一颗北斗导航试验卫星,卫星準确入轨。
2007年4月14日4时11分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功将一颗北斗导航卫星送入太空。发射的北斗导航卫星(COMPASS-M1),是中国北斗导航系统(COMPASS)建设计画的一颗卫星,飞行在高度为21500千米的中圆轨道。这颗卫星的发射成功,标志着我国自行研製的北斗卫星导航系统进入新的发展建设阶段。这次发射的卫星和用于发射的长征三号甲运载火箭分别由中航科技集团公司所属空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研製。
这是长征系列运载火箭的第97次飞行。
2009年4月15日15日零时16分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道。这次发射的北斗导航卫星(COMPASS-G2),是中国北斗卫星导航系统(COMPASS,中文音译名称BeiDou)建设计画中的第二颗组网卫星,是地球同步静止轨道卫星。这颗卫星的成功发射,对于北斗卫星导航系统建设具有十分重要的意义。
这是长征系列运载火箭的第116次飞行。
2010年1月17日0时12分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射第三颗北斗导航卫星。这标志着北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步,卫星组网正按计画稳步推进。
这是长征系列运载火箭的第122次飞行。
2010年6月2日23时53分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将第四颗北斗导航卫星送入太空预定轨道,这标志着北斗卫星导航系统组网建设又迈出重要一步。
这是长征系列运载火箭的第124次飞行。
2010年8月1日5时30分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功发射第五颗北斗导航卫星,并将卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星,是中国2010年连续发射的第3颗北斗导航系统组网卫星。
本次卫星发射也是中国长征系列运载火箭第126次航天飞行。
2010年11月1日0时26分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功将第六颗北斗导航卫星送入太空。这是我国2010年连续发射的第4颗北斗导航系统组网卫星。在这次发射中,中国卫星导航系统管理办公室首次在运载火箭上使用了北斗卫星导航系统标志。
这是长征系列运载火箭的第133次飞行。
2010年12月18日4时20分,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号甲运载火箭,成功将第七颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。至此,2010年我国共进行了15次航天发射,全部获得成功。
这是长征系列运载火箭的第136次飞行。
2011年4月10日4时47分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。这次发射是2011年北斗导航系统组网卫星的第一次发射,也是我国十二五期间的首次航天发射。这次北斗导航卫星的成功发射,标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成,我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。
这是长征系列运载火箭的第137次飞行。
2011年7月27日5时44分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功将第九颗北斗导航卫星(图片)送入太空预定转移轨道,这是北斗导航系统组网的第四颗倾斜地球同步轨道卫星。这次北斗导航卫星的成功发射,标志着我国北斗区域卫星导航系统建设又迈出了坚实一步。
2011年12月2日5时7分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功将第十颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是北斗导航系统组网的第五颗倾斜地球同步轨道卫星。这次成功发射,标志着我国北斗区域卫星导航系统建设又迈出了重要一步。
这是长征系列运载火箭的第153次飞行。
2012年2月25日0时12分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将第十一颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是我国2012年发射的首颗北斗导航系统组网卫星。这次北斗导航卫星的成功发射,标志着我国北斗卫星导航系统建设又迈出了坚实一步。
这是长征系列运载火箭的第158次飞行。
2012年4月30日4时50分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第十二、第十三颗北斗导航卫星,卫星顺利进入预定转移轨道。这是我国北斗卫星导航系统首次採用一箭双星方式发射导航卫星,也是我国首次採用一箭双星方式发射两颗地球中高轨道卫星。
2012年9月19日3时10分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,採用一箭双星方式,成功将第十四颗和第十五颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。这是我国第二次採用一箭双星方式发射北斗导航卫星。此次北斗导航卫星的成功发射,标志着我国北斗卫星导航系统快速组网技术日臻成熟。此次发射的北斗导航卫星和长三乙运载火箭,分别由中航科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研製。
这是长征系列运载火箭的第167次发射。
2012年10月25日23时33分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将第十六颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道(图)。这是一颗地球静止轨道卫星,将与先期发射的15颗北斗导航卫星组网运行,形成区域服务能力。根据计画,北斗卫星导航系统将于2013年初向亚太大部分地区提供正式服务这次发射的北斗导航卫星和长征三号丙运载火箭,分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研製。
这是长征系列运载火箭的第170次发射。
(三)建设原则
北斗卫星导航系统的建设与发展,以套用推广和产业发展为根本目标,不仅要建成系统,更要用好系统,强调质量、安全、套用、效益,遵循以下建设原则:
1.开放性
北斗卫星导航系统的建设、发展和套用将对全世界开放,为全球使用者提供高质量的免费服务,积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作,促进各卫星导航系统间的兼容与互操作,推动卫星导航技术与产业的发展。
2.自主性
中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统,北斗卫星导航系统可独立为全球使用者提供服务。
3.兼容性
在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)和国际电联(ITU)架构下,使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作,使所有使用者都能享受到卫星导航发展的成果。
4.渐进性
中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展,不断完善服务质量,并实现各阶段的无缝衔接。
中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展,不断完善服务质量,并实现各阶段的无缝衔接。
(四)发展计画
我国正在实施北斗卫星导航系统建设。根据系统建设整体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
北斗卫星导航系统建设是中国国家科技重大专项,实施三步走发展战略。第一步,2000年建成了北斗卫星导航试验系统,解决了我国自主卫星导航系统的有无问题;第二步,建设北斗卫星导航系统,2012年形成区域覆盖能力;第三步,2020年左右,形成全球覆盖能力。
(五)服务
北斗卫星导航系统致力于向全球使用者提供高质量的定位、导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的使用者,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务,加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作,促进卫星定位、导航、授时服务的全面套用,中国愿意与其它国家合作,共同发展卫星导航事业。
(六)套用
随着2000年10月31日第一颗北斗导航卫星成功发射,我国开始逐步建立北斗卫星定位系统。截止到2013年,北斗在军用及民用领域均已开展套用,对GPS形成了一定程度的沖击。如在军用领域,北斗二代军用终端已达到釐米级的定位精度;而在更广泛的民用领域,三星推已推出支持北斗卫星定位功能的手机,凯立德已推出支持北斗的车载导航仪等,根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》,到到2020年,我国卫星导航系统产值将超过4000亿元,国内以往由GPS垄断市场的局面就此改变。
短报文服务
2012年12月27日上午,北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其表示,北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上,向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务。这是北斗系统建设和套用的一个裏程碑。
覆盖範围
北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统,覆盖範围东经约70°~140°,北纬5°~55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统,能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。
数量轨道
北斗导航系统是在地球赤道平面上设定2颗地球同步卫星,卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设定24颗卫星,轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距60°。GPS导航卫星轨道为準同步轨道,绕地球一周11小时58分。
定位原理
北斗导航系统是主动式双向测距二维导航,地面中心控製系统解算,供使用者三维定位资料。GPS是被动式伪码单向测距三维导航,由使用者设备独立解算自己三维定位资料。北斗一号的这种工作原理带来两个方面的问题,一是使用者定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上相当不利,另一方面由于设备必须包含发射机,因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。
定位精度
北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前已由16m提高到6m,C/A码目前已由25-100m提高到12m,授时精度目前约20ns。
使用者容量
北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统,使用者设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控製系统的询问信号,还要求使用者设备向同步卫星发射应答信号,这样,系统的使用者容量取决于使用者允许的信道阻塞率、询问信号速率和使用者的回响频率。因此,北斗导航系统的使用者设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统,使用者设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,因此GPS的使用者设备容量是无限的。
即时效果
北斗一号使用者的定位申请要送回中心控製系统,中心控製系统解算出使用者的三维位置资料之后再发回使用者,其间要经过地球静止卫星走一个来回,再加上卫星转发,中心控製系统的处理,时间延迟就更长了,因此对于高速运动体,就加大了定位的误差。此外,北斗一号卫星导航系统也有一些自身的特点,其具备的简讯通讯功能就是GPS所不具备的。
终端配套
2012年12月27日,国家正式宣布北斗卫星导航系统试运行啓动,标志着我国自主卫星导航产业发展进入崭新的发展阶段。其中,卫星导航专用ASIC硬体结合国产套用处理器的方案,成为北斗卫星导航晶片一项重大突破。该处理器由我国本土IC设计公司研发,具有完全自主智慧产权并已实现规模套用,一举打破了电子终端产品行业普遍採用国外处理器局面。
卫星导航终端中採用的导航基带及射频晶片,是技术含量及附加值最高的环节,直接影响到整个产业的发展。在导航基带中,一般通过导航专用ASIC硬体电路结合套用处理器的方案来实现。此前的套用处理器多选用国外公司ARM处理器晶片核,需向国外支付IP核使用许可费用的同时,技术还受製于人,无法彻底解决产业安全及保密安全问题。
而通过设立重大专项套用推广与产业化项目等方式,北斗多模导航基带及射频晶片国产化现已实现,中国人自己的套用处理器也在北斗多模导航晶片中得到规模套用。
目前的BD/GPS多模基带晶片解决方案中,卫星导航专用ASIC硬体结合国产套用处理器打造出了一颗真正意义的中国芯。该套用处理器为国内完全自主开发的CPU/DSP核,包括指令集、编译器等软体工具链以及所有关键技术,均拥有100%的中国自主智慧产权。其拥有国际领先水準的多执行绪处理器架构,可共享很多硬体资源,并在提供相当多核处理器处理能力的同时,节省晶片成本。
而基于该国产处理器卫星导航晶片方案的模组,是目前全球体积最小的BD/GPS双模模组,具有定位精度高、啓动时间快及功耗低等特点。
北斗图示
北斗图示採用圆形构型,象征圆满,与太极阴阳鱼共同蕴含了中国传统文化,而深蓝色太空和浅蓝色地球代表了航天事业。图示中的北斗七星和司南相互辉映,既彰显了中国古代科学技术成就,又象征着卫星导航系统星地一体,同时还蕴育着中国自主卫星导航系统的名字北斗。图中网路化地球和上下的中英文文字则体现了北斗系统开放兼容、服务全球的愿景。


















