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关于北斗卫星导航定位系统的思考 地理研究·GEOGRAPHY 庄启智１　郭　咸２ （１．河海大学　地球科学与工程学院，江苏　南京　２１１１００；２．淮海工学院，江苏　连云港　２２２０００） 摘要： 北斗卫星导航系统是中国自主研发的第二代全球导航定位系统。是继美国GPS，俄罗斯GLONASS之后成功营运的第三个全球卫星导航定位系统，是我国重要的国家信息基础设施之一。 关键词：　北斗卫星导航定位系统；应用１　引言： ２０１６年３月３０日４时１１分，“长征三号甲”运载火箭成功将第２２颗北斗卫星发射，并顺利的入轨运行。而在五年前年前，２０１１年１２月２７号，我国对外首次正式宣布“北斗二代卫星导航定位系统”（ＣＮＳＳ，Ｃｏｍｐａｓｓ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）的初步建成。依照官方的名称，将上一代的“北斗一代卫星导航定位系统”称之为“北斗卫星导航实验系统”，而“北斗二代”称为“北斗卫星导航系统”。本文的写作思路首先在于比较北斗“一代”与“二代”的区别，并从大方向比较目前世界上现存的四大导航系统的区别，与此同时，说明北斗系统目前所面临的问题与挑战。 ２　北斗一代二代对比 首先从原理上来看，两者还是存在着较大区别的。“北斗卫星导航实验系统”采用主动式定位原理，终端既要接收卫星信号，又要将应答信号播发给导航卫星，导航卫星接收到应答信号后，转发给地面中心站，中心站解算出用户的坐标，最后以广播的形式告诉用户。由此而看，“第一代导航系统”将解算用户的坐标的计算任务完全依赖于地面中心站，给定位增加了不可控因素和风险。又由于终端用户不仅要向卫星播发信息，又要接收中心站广播的信息，极易暴露自身的位置，不适合军队使用，更不适合高动态用户的应用需求。 “北斗二代”采用与ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ相同的被动式定位原理，即终端用户只需接收来自北斗卫星的信号，就能够自己精确解算出自己所处的７维状态参数和３维姿态参数［１］。３　北斗卫星导航定位系统的组成与兼容性分析 按照北斗卫星的三步发展规划，目前中国已经完成了第二步的规划，即为亚太大部分地区提供北斗卫星导航定位服务，即“区域覆盖的”北斗卫星导航系统。到２０２０年，我国卫星导航产业创新发展格局将基本形成，意味着我国基本达到全球覆盖要求，具备全球定位导航服务能力。［２］ 本部分以“全球覆盖的”北斗卫星导航系统为代表，分析北斗卫星导航定位系统的组成与兼容性分析。北斗系统主要有空间部分，地面中心控制系统以及用户终端组成。 3.1北斗卫星导航定位系统的组成 空间部分：空间部分由５颗静止地球轨道卫星ＧＥＯ（Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　Ｅａｒｔｈ　Ｏｒｂｉｔｓ）＋２７颗中地球轨道ＭＥＯ（Ｍｉｄｄｌｅ　Ｅａｒｔｈ　Ｏｒｂｉｔｓ）＋３颗倾斜地球轨道卫星ＩＧＳＯ（Ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ＧｅｏＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｏｒｂｉｔｓ）组成。 地面中心控制系统：是北斗卫星导航定位系统的重要支持部分，由一个地面中心站，注入站、地面网管中心以及地面监测站组成。除了国内的７各监测站，还在包括美国檀香山等地建立了５个地面监测站，为跨越全球的地面监测站为北斗卫星提供高精度的导航定位服务提供了支持。 用户终端：用户终端最关键的部分是能够接受北斗信号的板卡，包括导航型和测量型。我国在设计板卡需要复杂的ＧＮＳＳ的定位算法理论做支撑这方面有很大欠缺，水平还不能 064城市地理 与国外Ｔｒｉｍｂｌｅ、Ｎｏｖａｔｅｌ等公司相比，但在接受信号方面做到了成熟稳定。［３］ 3.2兼容性分析 兼容性是指用户可以自由选择多个卫星导航系统或区域增强系统，而不会引起对其他系统的干扰。下面表１中列出了北斗卫星系统与其他导航系统的区别。 表1 北斗、GPS、GALILEO、GLONASS 的比较 从表１可以看出除ＧＬＯＮＡＳＳ，其余三种系统采用码分多址（ＣＤＭＡ）扩频技术，以及相同极化方式，所以接收机可以采用相同的天线。 北斗时（ＢＤＴ）起算时间为２００６年１月１日０时０分０秒的协调世界时（ＵＴＣ）。ＢＤＴ是一种连续时间尺度，通过地面校准站与ＵＴＣ对比，将ＢＤＴ溯源到ＵＴＣ，并且与ＵＴＣ的偏差保持在１００ｎｓ以内。正因为如此，故ＢＤＴ与ＧＰＳＴ、ＧＬＯＮＡＳＳＴ的时差保持为一个常数，因此具有较好的兼容性。 同样，卫星的轨道高度、倾角、运行周期基本一致，因此具有类似的卫星轨道位置算法。 ４　北斗卫星导航系统的后发性优势 4.1实现导航与通信的集成 北斗最大的特点就是实现了导航与通信的集成，简单来讲就是，目前ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ只能定位，导航