耿涛：北斗卫星导航系统的发展与突破（2）

二、北斗卫星导航系统发展历程

（一）标识

北斗系统的标识是由几个部分来组成的：一是北斗星；二是太极阴阳鱼，二者共同代表着中国的传统文化、古代用来辨识方位的依据；三是网格化的地球；四是北斗卫星导航系统的中英文标识，表示着北斗系统是一个全球的开放兼容的系统。其中，标识的颜色有：代表着太空的蓝色与代表着我们的航天事业的浅蓝色。总图形是圆形，代表了中国传统文化的“圆满”意思。

（二）三步走发展战略

北斗系统目前正在经历三步走发展战略，这一战略是根据我国国情而提出的。北斗一号，解决了我们国家有无卫星导航系统的问题，是一种区域的卫星导航系统、一种有源的导航系统。所谓有源，就是用户在定位时必须要朝卫星发送请求定位信号，卫星接收到请求信号之后通过地面处理再把定位信息反送给用户，这样一是不利于保密，二是地面控制部分需要接收每个用户发送的请求，存在着用户数量的限制。为了解决上述问题，我们开发了北斗二号。北斗二号最重要的就是从有源系统变成了无源系统，也就是用户不再需要朝卫星发送请求信号，也就没有了用户数量的限制。但是，北斗二号仍然是区域导航系统，只能在我国与周边国家内服务。目前，我们正在建设的北斗三号是从区域变成了全球的无源导航系统。这就是三步走发展战略，其中北斗二号仍然在使用，北斗三号正在组网部署，预计2020年底完成。截至2019年9月，我们总共发射了48颗卫星，包括北斗一、北斗二和北斗三。2017年，北斗卫星导航系统荣获国家科技进步特等奖——“实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首创，走出了一条符合我国国情、独具特色的卫星导航系统发展道路”。

1.北斗一号区域系统

1994年，我们启动了北斗卫星导航实验系统的建设；2003年，北斗一号具备了区域、有源的服务能力。北斗一号的卫星空间部分，是由两颗GEO卫星加上一颗在轨的备份卫星构成，可以实现20米的定位精度和100纳秒的授时精度，服务范围是中国全境及其周边部分地区。

2.北斗二号区域系统

北斗二号是2004年启动建设，2012年朝全世界公开，具有了区域无源服务能力。相对于北斗一号，北斗二号的定位精度和授时精度都有了很大的提高，其中定位精度达到了10米，授时精度提高到了20纳秒。此外，除了北斗一号的定位、通信、授时功能，北斗二号还增加了差分增强功能，可以通过该功能实现1米的定位精度。北斗二号的空间星座由5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星共14颗卫星组成，是世界上第一个公开服务的区域卫星导航系统，也是第一次将定位、授时、短信、差分增强等业务融为一体。通过5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星，我们可以实现位置的共享、管控、报告，其中北斗系统的定位性能和GPS系统相比只有很小差异，优于GLONASS。

4.北斗三号全球系统

2020年，我们将会拥有具备全球无源服务能力的北斗三号。北斗三号具备的功能又得到了进一步扩大，包括导航定位、区域的和全球的短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位，共6项服务。北斗三号的星座由3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星组成，可以实现5到10米的定位精度、10至20纳秒的授时精度、亚太0.1m/s全球0.2m/s的测速精度。

北斗三号的建设分成了三个阶段：2016年建成试验系统，发射了2颗IGSO卫星和3颗MEO卫星，进行了在轨验证；2018年发射19颗卫星，形成了北斗三号的基本系统，可以向“一带一路”有关国家和地区提供服务；2020年形成3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星的完整系统。

（1）导航定位服务

2019年，我们进行了一次导航定位服务的测试。从测试结果上看，北斗三号的定位精度在水平上是3到5米、在高程上是6到8米。

（2）短报文通信服务

短报文通信是我们国家一个重大的特色。北斗三号提供的区域的短报文通信服务，容量由先前的120个汉字增加到1000个汉字；全球短报文通讯服务通过14颗MEO卫星实现，报文长度为40个汉字。

（3）星基增强服务

星基增强服务（SBAS）的定位精度是1米左右，服务区域是东经75度到135度、北纬10度到55度的中国及周边地区。

（4）国际搜救服务

国际搜救服务是通过6颗MEO卫星实现的全球的搜救服务。

（5）精密单点定位服务

精密单点定位是通过3颗GEO卫星实现的亚太区域的定位系统，静态可以达到厘米级的定位，动态可以达到分米级的定位，所以北斗三号在定位精度上又得到了进一步增强。

上述内容就是北斗系统提供的6类服务。我们服务的特色就是服务全球、突出重点，即：在全球有导航定位、全球短报文通信和国际搜救；在亚太特别是在中国区域有星基增强、精密定位和区域短报文通信。相较于GPS、GLONASS和伽利略系统，短报文通讯服务是北斗三号的一个非常重要的亮点，此外我们具备独特的星基增强服务。