北斗二号卫星系统创新成果及展望

发布时间：2020-01-27 07:30

【摘要】：北斗二号卫星导航系统是我国首个面向大众服务的空间基础设施,卫星系统是其中的关键组成部分,研究和总结其关键技术成果对于我国后续卫星导航系统建设具有重要意义。文章概述了我国卫星导航系统建设历程和主要贡献,论述了北斗二号工程特点和卫星系统的创新成果,重点介绍了以混合卫星星座、卫星平台技术、多频段多业务载荷兼容、星载核心产品设计为代表的一批技术成果,总结了北斗二号卫星开展的可靠性专项工作,简要说明了组批生产和高密度测试的经验。最后展望了下一代北斗卫星导航系统的技术发展,将全面提升系统的服务性能和自主运行能力,积极拓展特色服务,以成为国家综合定位、导航与授时(PNT)系统的核心组成部分。
【图文】：

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星有源、区域无源、全球无源”的“三步走”发展战略实施［５－７］（图１）。北斗一号卫星导航系统１９９４年启动工程建设，２０００年１０月—１２月，连续发射了２颗卫星，建成了北斗卫星导航试验系统，并投入使用，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统能够提供基本的定位、授时和短报文通信服务。北斗一号卫星导航系统在国际上首先实现了利用ＧＥＯ卫星和卫星无线电定位（ＲＤＳＳ）原理，完成定位授时服务，是我国卫星导航定位系统的第一个里程碑。图１北斗导航系统星座Ｆｉｇ．１ＳｋｅｔｃｈｍａｐｏｆＢｅｉｄｏｕｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ北斗二号卫星导航系统２００４年启动工程建设，２００７年４月１４日成功发射第一颗北斗二号卫星，２０１０—２０１２年，连续发射了１４颗北斗二号卫星，组成了包括５颗地球静止轨道（ＧＥＯ）卫星、５颗倾斜地球同步轨道（ＩＧＳＯ）卫星和４颗中圆地球轨道（ＭＥＯ）卫星的区域卫星导航系统。２０１２年１２月２７日，北斗二号卫星导航系统正式宣布开始为亚太地区的用户提供定位、导航、授时服务。北斗三号全球卫星导航系统于２００９年启动，２０１５—２０１６年完成了５颗试验卫星的发射任务，对２航天器工程２６卷

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的特点按照中国卫星导航系统管理办公室发布的《北斗卫星导航系统公开服务性能规范》（１．０版），北斗二号卫星导航系统公开的服务区为５５°Ｓ～５５°Ｎ，７０°Ｅ～１５０°Ｅ，服务区内具备定位精度水平１０ｍ、高程１０ｍ；测速精度０．２ｍ／ｓ；双向授时精度１０ｎｓ；短报文５４万次每小时的服务能力。此外，北斗二号卫星导航系统还具有国外卫星导航系统所不具备的位置报告、三频导航、双向授时等功能。北斗二号卫星导航系统与世界其他主要卫星导航系统的基本导航性能对比见图２。从图中可以看出北斗二号卫星导航系统的用户测距误差（ＵＲＥ）在服务区内仅次于ＧＰＳ系统，优于ＧＬＯＮＡＳＳ系统和当前的Ｇａｌｉｌｅｏ系统。各个监测站测得的定位精度（ＰＥ）数据反映出北斗二号卫星导航系统在服务区内的定位精度与ＧＰＳ系统和ＧＬＯＮＡＳＳ系统相当。图２国内外卫星导航系统基本性能对比图Ｆｉｇ．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ北斗二号卫星导航系统以“独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠”为建设目标，实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首次，取得了丰硕的自主创新成果。它是我国第一个复杂星座组网的航天系统，第一个面向大众和全世界用户承诺服务的空间基础设施，，也是国际上第一个多功能融为一体的导航系统。工程的主要创新成果包括：（１）将导航定位、短报文通信、差分增强三种服务融为一体，开创了卫星导航技术发展新方向，为世界卫星导航技术发展开辟了新道路。（２）在国际上首次采用ＧＥＯ／ＩＧＳＯ／ＭＥＯ混

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