從「北鬥」淺談全球四大衛星導航系統

全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）統是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的3維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航定位系統。當下全球有四大衛星導航：中國的北鬥衛星導航系統（BDS），美國的全球定位系統（GPS），歐盟的伽利略衛星導航系統（GALILEO）、俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）。

所有的衛星導航系統基本都由空間段（有效衛星）、地面控制段（衛星監測控制）、用戶段（用戶終端設備）組成。

目前四大衛星導航系統基本情況：

北鬥衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，簡稱為BDS）

北鬥系統開始建設於2000年。2000年底完成北鬥一號實驗系統的建設；2012完成北鬥二號系統的建設，完成亞太地區信號覆蓋，提供區域服務；北鬥三號系統與2020年全面建成，實現全球服務。

北鬥系統空間段規劃由30顆衛星組成。已經發射衛星55顆（另有4顆實驗衛星），除去失效退役的衛星，在軌有效衛星45顆（含北鬥二號和北鬥三號系統）。

北鬥系統的星座由中圓地球軌道衛星（MEO）、傾斜地球同步軌道衛星（IGSO）、地球靜止軌道衛星（GEO）組成。其中中圓地球軌道衛星主要為全球提供服務，傾斜地球同步軌道衛星主要負責增強亞太地區信號，地球靜止軌道衛星主要保障亞太地區信號的全時覆蓋。多樣化的軌道覆蓋，大大增強了東半球尤其是亞太地區的信號覆蓋。

目前北鬥信號已經覆蓋全球，可以為全球用戶提供定位、導航、授時、短報文（北鬥獨有）服務。目前北鬥在亞太地區民用定位精度約為3-5m，在全球範圍定位精度約為5-10m。目前在國內通過地基增強等系統，已經可以實現事中釐米級、事後毫米級的高精度定位。

北鬥的用戶段的主要產品北鬥晶片也早已實現全面國產。未來5年將是北鬥應用全面爆發的時期。

全球定位系統（Global Positioning System，簡稱為GPS）

GPS系統從 1978 年發射第 1 顆 GPS 衛星，到 1994 年完成 21顆工作衛星加 3 顆備用衛星的衛星星座配置，1995 年正式宣布具備完全工作能力。

GPS系統空間段規劃由24顆衛星組成。已經發射衛星73顆，除去退役衛星，目前在軌有效衛星34顆。可以為全球用戶提供定位、導航、授時服務。

美國作為最早的的全球衛星定位系統，目前已經開始第三代的部署。部署完成後精度將達到5米左右。

格洛納斯衛星導航系統（Global Orbiting Navigation Satellite System， 簡稱為GLONASS）

格洛納斯系統1982 年發射第 1 顆 GLONASS衛星。1996 年實現全球組網，宣布進入完全工作狀態。但是由於蘇聯解體的影響，格洛納斯系統陷入了相當長時間的困難時期，替換備份衛星難以升空，到2000年低，格洛納斯系統僅剩7顆可用衛星，幾近崩潰。從2001年起，俄羅斯政府開始恢復格洛納斯系統，陸續將系統回歸到24顆的完全服務狀態。

格洛納斯系統空間段規劃由24顆衛星組成。包括21顆工作星和3顆備份星。軌道高度2.36萬公裡，24顆衛星分布在3個軌道面上。目前系統的定位精度在10米左右。可以為用戶提供定位、導航、授時服務。

伽利略衛星導航系統（Galileo Navigation Satellite System，簡稱為GALILEO）

伽利略系統空間段規劃由30顆衛星組成。目前在軌有效衛星22顆。可以為用戶提供定位、導航、授時服務。目前發展緩慢。

總結

在全球四大衛星導航系統中，目前只有中國的北鬥和美國的GPS具備了完整形態，作為後來者的北鬥系統，一步一個腳印，趟出一條中國特色的發展道路，在導航領域書寫了一段東方神話。