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「導航」的英文是「navigation」，原為「航行」之意。它源於海洋船舶航行，初始形式是羅盤領航和天文導航，此後發展到陸地車輛和航空飛行器的行駛，以致「navigation」被譯作 「領航」或「導航」。廣而言之，導航是實時地測定運動載體在途行進時的位置和速度，引導運動載體沿一定航線經濟而安全地到達目的地。
自從人類出現最初的政治、經濟和軍事活動以來，便有了對導航的要求。根據傳說，大約在公元前2600年，黃帝部落與蚩尤部落在涿鹿發生大戰，由於有指南車的指引，黃帝的軍隊在大風雨中仍能辨別方向，因此取得了戰爭的勝利。古希臘人與羅馬人在地中海區域的海上商業活動與戰爭，中國明代的鄭和下西洋，在茫茫的大海上，沒有地物可作參考，沒有導航是不可能的。在1990年8月～1991年3月的海灣戰爭中，在阿拉伯半島沒有任何地形可資參照的茫茫沙海上，從所謂沙漠盾牌到沙漠風暴直至戰後掃雷與救援，多國部隊幾乎每一種戰術操作都離不開衛星導航系統的引導，從而對只有少量衛星導航設備的伊拉克軍隊形成了明顯的軍事優勢。
導航隨著人類政治、經濟和軍事活動的發展而不斷從低級向高級發展。古人們最初依靠太陽、北極星等星體來辨別方向，後來隨著指南針、羅盤的發明，導航能力得到較大提高，並有力地促進了交通運輸如航海等的發展。進入 20世紀後，隨著人類科技水平的提高，第一無線電導航系統——無線電信標問世，開創了海洋船舶和航空飛行器導航的新篇章。隨後，湧現了儀表著陸系統（Instrument Landing System, ILS）、微波著陸系統（Microware Landing System, MLS）、伏爾 /測距器（Very High Frequency Omni-directional Range/DistanceMeasuring Equipment,VOR/DME）、羅蘭 C（Loran C）、奧米伽（Omega）、塔康（Tactical Air Navigation,TACAN）和臺卡（Decca）等陸基無線電導航系統。獨立國家國協自行建立了一個類同於羅蘭 C的恰卡（Chayka）陸基無線電導航系統，並在國內建設了15個恰卡導航電臺，用於海空陸三大領域內的導航定位測量。我國在南海海域也自行建立了長河二號南海無線電導航系統，自1990年起正式向國內用戶開放使用。
但是，上述陸基無線電導航系統，普遍存在下列不足：信號覆蓋區域有限、技術落後、設備陳舊、定位精度低（如奧米伽的定位精度為3.7～7.4km），難以適應現代航海、航空和陸地車輛的導航定位需要。星基無線電導航系統，特別是第二代星基無線電導航系統（如 GPS衛星全球定位系統）的問世，給無線電導航注入了強勁的生命活力，開創了無線電導航定位的新時代。說起指南針，人們是很熟悉的。它作為我國古代勞動人民的四大發明之一，對世界文明的發展作 出了巨大的貢獻。但是，由於地磁場分布不均，使指南針的使用受到了很大限制。為了適應社會各方面的發展，衛星導航系統（Satellite Navigation System）應運而生！
衛星導航，是接收導航衛星發送的導航定位信號，並以導航衛星作為動態已知點，實時地測定運動載體的在航位置和速度，進而完成導航。在第一顆人造地球衛星於1957年10月入軌運行的次年，美國科學家們就開始了衛星導航系統的研究，人造地球衛星的重要應用就是全球無線電導航。1963年12月，子午衛星（TRANSIT）導航系統第一顆導航衛星入軌運行，開創了陸海空衛星無線電導航的新時代。1994年3月，第二代衛星導航系統——「GPS衛星全球定位系統」全面建成，不僅帶來了無線電導航一場深刻的技術革命，而且為大地測量學、地球動力學、地球物理學、天體力學、載人航天學、全球海洋學和全球氣象學提供了一種高精度和全天候的測量新技術。
現在大家提起導航，腦海中就會浮現「GPS」這三個字母，其實GPS（Global Positioning System）是美國軍方建造的全球定位系統，由於先入為主的關係，人們常把它當做衛星導航系統的代名詞。那麼什麼是衛星導航系統呢？衛星導航系統由三部分組成，分別是導航衛星、地面臺站和用戶定位設備。導航衛星（Navigation Satellite）是衛星導航系統的空間部分，由多顆導航衛星構成空間導航網；地面臺站主要是跟蹤、測量和預報衛星軌道並對衛星上設備工作進行控制管理，通常包括跟蹤站、遙測站、計算中心、注入站及時間統一系統等部分；用戶定位設備通常由接收機、定時器、數據預處理器、計算機和顯示器等組成。
衛星導航系統的工作原理是：
導航衛星裝有專用的無線電導航設備，用戶接收導航衛星發來的無線電導航信號，通過時間測距或都卜勒測速分別獲得用戶相對於衛星的距離或距離變化率等導航參數，並根據衛星發送的時間、軌道參數，求出在定位瞬間衛星的實時位置坐標，從而定出用戶的地理位置坐標（二維或三維坐標）和速度矢量分量。由多顆導航衛星構成導航衛星網（導航星座），具有全球和近地空間的立體覆蓋能力，實現全球無線電導航。
現今全球四大核心衛星導航系統分別是美國的GPS系統、歐洲的GALILEO（伽利略）系統、俄羅斯的GLONASS系統以及中國的北鬥（COMPASS）導航系統。那麼這些導航系統有什麼特點？未來全球導航的發展趨勢是什麼？小編在下面將為你做詳細解答。
美國GPS系統
目前世界使用最多的全球衛星導航定位系統是美國的GPS系統。它是世界上第一個成熟、可供全民使用的全球衛星定位導航系統。該系統由28顆中高軌道衛星組成，其中4顆為備用星，均勻的分布在距離地面約20000千米的6個傾斜軌道上。這些衛星與地面支持系統組成網絡，每隔1—3秒向全球用戶播報信息，使地球上任何地方的用戶在任何時候均可以利用接收機同時接收到至少4顆衛星的信號。接收機接到信號之後，可以通過差分定位原理確定自己的位置。
歐洲GALILEO系統
GALILEO系統是歐空局與歐盟在1999年合作啟動的，計劃中的GALILEO系統由30顆衛星組成。
俄羅斯GLONASS系統
GLONASS是（Global Navigation Satellite System）的簡寫，是蘇聯國防部與20世紀80年代初開始建設的全球衛星導航系統，於1995年投入使用，現在由俄羅斯聯邦航天局管理。GLONASS是繼GPS之後第2個軍民兩用的全球衛星導航系統。
中國北鬥衛星導航系統（BDS）介紹
（一）概述
北鬥衛星導航系統（以下簡稱北鬥系統）是中國著眼於國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。
隨著北鬥系統建設和服務能力的發展，相關產品已廣泛應用於交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信時統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域，逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面，為全球經濟和社會發展注入新的活力。
衛星導航系統是全球性公共資源，多系統兼容與互操作已成為發展趨勢。中國始終秉持和踐行「中國的北鬥，世界的北鬥，一流的北鬥」的發展理念，服務「一帶一路」建設發展，積極推進北鬥系統國際合作。與其他衛星導航系統攜手，與各個國家、地區和國際組織一起，共同推動全球衛星導航事業發展，讓北鬥系統更好地服務全球、造福人類。
（二）發展歷程
20世紀後期，中國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路，逐步形成了三步走發展戰略：2000年年底，建成北鬥一號系統，向中國提供服務；2012年年底，建成北鬥二號系統，向亞太地區提供服務；計劃在2020年前後，建成北鬥全球系統，向全球提供服務。2035年前還將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。
（三）發展目標
建設世界一流的衛星導航系統，滿足國家安全與經濟社會發展需求，為全球用戶提供連續、穩定、可靠的服務；發展北鬥產業，服務經濟社會發展和民生改善；深化國際合作，共享衛星導航發展成果，提高全球衛星導航系統的綜合應用效益。
（四）建設原則
中國堅持「自主、開放、兼容、漸進」的原則建設和發展北鬥系統。
——自主。堅持自主建設、發展和運行北鬥系統，具備向全球用戶獨立提供衛星導航服務的能力。
——開放。免費提供公開的衛星導航服務，鼓勵開展全方位、多層次、高水平的國際合作與交流。
——兼容。提倡與其他衛星導航系統開展兼容與互操作，鼓勵國際合作與交流，致力於為用戶提供更好的服務。
——漸進。分步驟推進北鬥系統建設發展，持續提升北鬥系統服務性能，不斷推動衛星導航產業全面、協調和可持續發展。
（五）發展計劃
目前，我國正在實施北鬥三號系統建設。根據系統建設總體規劃，2018年底，完成19顆衛星發射組網，完成基本系統建設，向全球提供服務；2020年前後，完成30顆衛星發射組網，全面建成北鬥三號系統。
（六）基本組成
北鬥系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成。
——空間段。北鬥系統空間段由若干地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星三種軌道衛星組成混合導航星座。
——地面段。北鬥系統地面段包括主控站、時間同步/注入站和監測站等若干地面站。
——用戶段。北鬥系統用戶段包括北鬥兼容其他衛星導航系統的晶片、模塊、天線等基礎產品，以及終端產品、應用系統與應用服務等。
（七）發展特色
北鬥系統的建設實踐，實現了在區域快速形成服務能力、逐步擴展為全球服務的發展路徑，豐富了世界衛星導航事業的發展模式。
北鬥系統具有以下特點：一是北鬥系統空間段採用三種軌道衛星組成的混合星座，與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多，抗遮擋能力強，尤其低緯度地區性能特點更為明顯。二是北鬥系統提供多個頻點的導航信號，能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。三是北鬥系統創新融合了導航與通信能力，具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務五大功能。
來源：北鬥衛星導航系統網站
原標題：《科普丨從北極星辨向到衛星導航》
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