北斗卫星导航系统综述

统设 计 问题 。用 户 反 映使 用 北 斗 会 出现 中 断 现 象 ，这
是 因为 目前 参 与定 位 的 几 颗 静 止 轨 道 卫 星 （ ＧＥ Ｏ ） 在 赤
道 上 空 ，如 果 用 户 行 使 在 东 西 方 向 的街 道 上 ，对 北 半
球 用 户 而 言 ，地 球 同 步卫 星 几 乎 全 部 在 南 方 ，卫 星 信
北 斗 区域 卫 星 导 航 系 统 在 导航 精 度方 面 ，差 分 定
位 结 果 可 以 达 到 厘 米 ，在 亚 太 地 区 ，导 航 和 定 位 功 能
可 以和 Ｇ Ｐ Ｓ相 媲 美 ；在 特 殊 服 务 方 面 ，北 斗 有 位 置 报
告功 能 、有 短报文通信功能 。对 于特殊 用户 ， 自主北
号
卫星 （ Ｉ Ｇ Ｓ Ｏ卫 星 ）不 可 能 全 在 可 视状 态 ，会 导 致 短 时
卫星） ： 卫 星轨道面与赤道面重合 ， 运行周期为 ２ ４ 小时 ，
卫 星 在 赤 道 上 空 静 止 ，在 地 心 惯 性 坐 标 系 中轨 道 为 圆 轨 道 。Ｇ Ｅ Ｏ卫 星 在 区域 导 航 服 务 方 面具 有 明 显 优 势 ，
这 是 中 国正 在 实 施 的 自主 发展 独 立 运 行 的全 球 卫 星 导
高 度 圆轨 道卫 星 ），５颗 Ｉ Ｇ Ｓ Ｏ卫 星 （ 倾 斜 地 球 同步 轨
道 卫 星 ）和 ５颗 Ｇ Ｅ Ｏ卫 星 （ 地 球 静 止 轨 道 卫 星 ），具
航 系 统 。建 成 独 立 自主 、开 放 兼 容 、技 术 先 进 、稳 定
只起 到辅 助 或增 强 作 用 。
多 路 径效 应 也 是 影 响 目前北 斗 卫 星导 航 系 统 定 位
精 度 的重 要 因 素 ，随 着 中 国和 亚 太地 区可 视 卫 星 数 量
的增 加 ，随着 接 收 机 技 术 的进 步 ，多径 效 应 影 响 会得
到改 善 。
于赤道某设定 的经度上 ，高度与地球静止轨道卫 星相
间卫星信号遮 蔽 ，中断定位。北斗星座 的布设 决定 了
特 殊 情 况 下 使 用 的 困 难 性 ， 目前 在 北 半 球 很 难 摆 脱 这
种 现 状 。在 未 来 全 球 卫 星 导 航 系统 中 ，地 球 静 止 卫 星
卫 星 利用 率 高 ，通讯 卫 星大 多采 用 Ｇ Ｅ Ｏ卫 星。 中高
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河 北遥 感
２ ０ １ ６年第 １期
北 斗卫星导航 系统 综述
吴 景 勤
中 国 自 主 研 发 的 全 球 卫 星 导 航 系 统 ［Ｂ ｅ ｉ Ｄ
系统 已发 射 了 １ ６颗导 航 卫 星 ，包 括 ５颗 ＭＥ Ｏ卫 星 （中
（ ｃ Ｏ Ｍ Ｐ Ａ ｓ ｓ Ｎ ａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ０ ｎ Ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ］以 “ 北 斗” 命名。
同 ，卫 星 星下 点 ２ ４小 时 轨 迹 在本 服 务 区 内南 北 来 回运 动 ， 也 是 一 种 利用 效 率较 高 的 区域 星 座 ，介 于 Ｇ Ｅ Ｏ和 ＭＥ Ｏ之 间 。地 面 控 制 部 分 ：包 括 主控 站 、注 人 站 和 监 测 站 等 若 干 地 面 站 ，用 于维 护北 斗 系 统 的正 常 运 转 。 用 户 部 分 ： 由用 户 及 ＧＮ Ｓ Ｓ接 收 机 、数 据 处 理 软 件 、 其他 辅 助 设 备 组 成 。截 止 ２ ０ １ ２年 ９月 ，北 斗 卫 星 导航
度圆轨道卫 星 （ ＭＥ Ｏ卫 星 ）：周 期 为 １ ２小 时 ，是 经 过 Ｇ Ｐ Ｓ和 Ｇ Ｌ Ｏ Ｎ Ａ Ｓ Ｓ系统 成 功运 行 证 明性 能 优 良的全 球 星 座 轨 道 。倾 斜 地 球 同步 轨 道 卫 星 （ Ｉ Ｇ Ｓ Ｏ卫 星 ）：２ ４小 时 地 球 同步 轨 道 ，即所 谓 的大 “ ８ ”字 形 轨道 ，中心 位
斗 卫 星 导 航 系 统 ，对 国防 安 全 、经 济 安 全 等 都 非 常 重
要 。在 时 问 系 统 方 面 ，以 前 一 直 以为 北 斗 的 时 钟 精 度
相 当 薄 弱 。但 是 最 近 从 外 国人 发 表 的一 篇 有 关 北 斗 系
统 监 测 报 告 中 我们 看 到 ，北 斗 卫 星 的 星 载钟 和 Ｇ Ｐ Ｓ卫 星钟 具有 相 近 的精 度 。 其 中科 学算 法 发 挥 了重 要 作 用 ，
信服务 以及 系统完好性信息 。北斗 系统 与其他 系统最 保 持 了卫 星 钟 的相 对 稳 定 。但 是 ，北 斗 有 先 天 性 的 系 大 的不同 ， 在于它不仅能使用户知道 自己的所在位置 ，
还 可 以 告诉 别 人 自己 的位 置 ，非 常适 用 于需 要 导 航 与 移 动 数 据通 信 场 所 。 北斗卫星导航系统 “ 家族 ” 由空 间段 、地 面 段 和 用 户 段 三部 分 组 成 。空 间部 分 ：空 间部 分 由卫 星 组 成 ， 按 卫 星轨 道 可 分 为 以下 三 类 ：地球 静 止 轨 道 卫 星 ｆ Ｇ Ｅ Ｏ
备 了亚 太 地 区 的导 航定 位 服务 能力 。
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 的国家卫星导航应用产业支撑 、 推广和保障体系 ， 它包括北斗一号和北斗二号两代 。北
斗 一 号 是 已投 入 使 用 的 区域 性 卫 星导 航 系 统 ，北 斗 二 号 则是 一 个 正 在建 设 中 的全 球卫 星 导 航 系统 。 提供 开 放 服 务 和授 权 服 务 ：开 放 服 务 是 在 服务 区 免 费 提 供定 位 、测 速 和授 Ｂ － ， Ｊ ｎ Ｅ 务 ，定 位精 度 为 １ ０米 ， 授 时精度为 ｌ Ｏ纳 秒 ，测 速 精 度 为 ０ ． ２米 ／ 秒 ；授 权 服 务 是 向授 权 用 户 提 供 更 安 全 的定 位 、测 速 、授 时 和 通