01
為什麼說北鬥是優秀的「後浪」？
牛頓曾經說過，如果我比別人看得更遠，那是因為我站在巨人的肩膀上！」
目前，世界上一共有4個相對成熟、知名度較高的衛星導航定位系統，分別是中國北鬥衛星導航系統(BDS)、美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統(GNSS)和歐盟研製伽利略衛星導航系統(GSNS)。
其中，GPS可以說是知名度最高、技術最成熟、商業模式最為完善的衛星導航系統。GPS可以稱得上是衛星導航領域的「巨人」。而我國的北鬥導航系統，則是站在了「巨人」的肩膀上，結合GPS的技術優勢加上北鬥自身獨特的技術，迅速成長。
諸如無源系統廣播信號、都卜勒、雙曲線測量法、碼分多址工作體制、星座與軌道分布等等系統設計以及短報文、高精度定位等等自主研發的技術，都能看出北鬥系統在未來的廣闊的導航定位應用市場能夠佔有一席之地甚至超越GPS。
02
四顆衛星的三維定位
利用空間的衛星作為參考點，在地球上實現定位，而且精度高，是一個難題。首先要非常精確得出衛星到用戶機的距離，接著解決到3顆衛星的距離，最後還要在空間裡找到接收機所在的位置。
理論上，通過三顆衛星的測量值以及一系列的精密計算，是可以得出接收機的精確位置。但在實際參與導航位置計算的過程中，還需要考慮到時間變量，因為衛星導航的距離測量實際上是以時間度量來實現的，當每秒鐘時間誤差為百萬分之一時，所帶來的位置誤差會達到300m以上，而人們所用的衛星導航接收機的時鐘是用石英晶體振蕩器來實現的，必須用衛星的原子時鐘作為同步標準才能確保定位精度，故需要第四顆星來參與定位，實際上這第四顆衛星是作為時間參考標準加以應用。
我國的北鬥導航系統，由空間段、地面段、用戶段三部分組成：
空間段由 35 顆衛星組成，包括 5 顆靜止軌道衛星、27 顆中地球軌道衛星、3 顆傾斜同步軌道衛星。地面段由主控站、注入站、監測站組成。主控站用於系統運行管理與控制，注入站用於向衛星發送信號，對衛星進行控制管理。用戶段即用戶的終端，接收機需要捕獲並跟蹤衛星的信號，根據數據按一定的方式進行定位計算。目前第二代的北鬥導航系統採用的是無源定位技術，通過4 顆衛星信號來定位，信號更強，精度更高。
03
北鬥系統的心臟：原子鐘
上面提到過，在精密定位中需要利用原子鐘作為同步標準來確保定位精度。而原子鐘也是衛星導航系統中普遍使用的精確計時工具，是衛星導航系統的關鍵支撐技術之一。
星載原子鐘是北鬥導航衛星的最關鍵載荷之一，是時頻分系統的心臟，可為衛星系統提供高穩定的時間頻率型號，其性能決定了導航系統定位、測速及授時的精度。理論上如果鐘的精度提高，導航精度也會改善。
人們日常生活需要知道準確的時間，生產、科研上更是如此。特別是在某些特殊應用領域，則需要非常準確的計時工具。原子鐘是目前人類最精確的時間測量儀器，主要利用原子不受溫度和壓力影響的固定頻率振蕩的原理製成。
我國最新的氫原子鐘，其精度最高可以達到數千萬年才誤差1秒。
04
與時俱進的精密定軌與信號編碼
空間的精密定軌
日常生活中，最為熟悉的便是導航系統的高精度定位。而導航系統要幫助用戶實現高精度定位，必須要先精確掌握衛星本身的精確位置和運動軌跡。
使用無線電測量方法，確立坐標原點在地心，通過大量的精密數值計算可以得知衛星本身的精確位置和運動軌跡。而計算機技術的迅速發展也提供了很好的幫助，複雜的運動方程通過大型計算機產生這些時刻表，將其計算結果與跟蹤站無線電測量的實際結果進行比較，可以不斷改進所用的算法，不斷提高軌道預測的精度。
先進的信號編碼
碼分多址(CDMA,擴頻，或者說是偽隨機嗓聲)，這種信號調製用於無源測距。這個信號能夠讓用戶實現四維定位，而用戶設備不需要有原子鐘。
05
北鬥系統最為需要的環境段創新
北鬥系統由空間段、地面段、用戶段三部分組成，但實際上，系統上還包括了一個不易察覺的環境段。環境段與導航信號的電波傳播密切相關，涉及的內容範圍非常寬，從地面海上開始，到近地空間，直到地外空間，乃至深空。在這樣巨大的空間內，包括不同的電波傳輸介質，自然和人為的電磁幹擾，以及地形地物和植被的影響。
其環境段不僅影響到定位、導航和授時的精度，而且也會影響到用戶接收機的正常工作，甚至導致信號中斷。尤其是茂密的森林內、城市峽谷中，甚至各種各樣室內應用，都有電波傳播環境條件的限制。
面對環境段帶來的難題，北鬥系統可以：
從衛星導航系統設計著手，實現四大組成部分(星座空間段、環境增強段、地面運控段、用戶系統段)一體化設計。針對環境段問題，確保系統的抗幹擾能力和具有完好性保證的高精度性能。加強對衛星信號及其幹擾源的監測和跟蹤。利用多樣化的系統互補融合，利用北鬥系統良好的兼容性，積極推進北鬥與多個系統的兼容和互操作，同時將天基導航與地基導航、傳統導航與新興導航、無線電導航與慣性導航，以及多種多樣的導航手段和資源實現系統集成化整合。
06
北鬥的兼容性
北鬥系統是我國獨立研發和建設的導航系統，與其他衛星導航系統的能夠實現兼容共用將是十分重要的。
具體來講，北鬥系統的兼容是指兩個或多個衛星導航系統共同工作時，不會對單個系統服務產生不可接受的幹擾；從技術層面上講，主要是在頻段選擇、信號調製方式以及信號功率設計等方面不會對其他系統產生不可接受的幹擾。
兼容的更高層級是互操作，互操作是從服務的角度講，指的是同時使用多個衛星導航系統時，比使用單一系統能夠得到更好的性能；從技術層面上，互操作包括空間信號互操作、星座互操作以及信息互操作。其中信息互操作包括時間和空間參考系統的互操作。因此，兼容僅僅指信號不幹擾，是多個系統互不幹擾正常工作的基礎，適用於授權服務信號和公開服務信號；而互操作是目的，是多個系統之間信息和資源共享的手段，是更高層面的性能，目前僅適用於公開服務信號。
為了實現兼容性，從系統層面來說，北鬥系統的頻率選擇儘量不與世界其他衛星導航系統(包括GPS、GLONASS和Galileo)發生頻段重疊，但是，實際中，北鬥系統與Galileo的相應頻段重疊。為了實現較好的兼容，我國北鬥與Gaileo之間的互操作協調渠道已經建立，用戶可選的互操作頻段為L1(E1)和L5(L5a)。
今年是北鬥系統全球組網的年份，北鬥的標配化可以極大地推進北鬥進入GNSS的融合步伐。同時讓中國衛星導航市場中的北鬥應用顯性化，同步推進北鬥的應用規模化、服務產業化、市場全球化。