摘要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)分為北斗一號和北斗二號兩部分。當(dāng)前，全世界一共有四套獨(dú)立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即GPS、Galileo、GLONASS以及中國的北斗。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合技術(shù)實(shí)力能抗衡美國GPS，對中國的社會(huì)發(fā)展、國防建設(shè)有著巨大市場與前景。文章對北斗技術(shù)在新時(shí)代的大背景下對我國的戰(zhàn)略意義及其發(fā)展前景進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：北斗技術(shù)；定位導(dǎo)航技術(shù)；發(fā)展前景；衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；國防建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：P228 文章編號：1009-2374（2017）10-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.027

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其綜合技術(shù)實(shí)力能抗衡美國GPS，對中國的社會(huì)發(fā)展、國防建設(shè)有著巨大市場與前景。本文對北斗技術(shù)在新時(shí)代的大背景下對我國的戰(zhàn)略意義及其發(fā)展前景進(jìn)行了分析。隨著我國各行各業(yè)對GPS的廣泛應(yīng)用，致使我國各行業(yè)甚至國防事業(yè)對GPS的依賴性越來越強(qiáng)，這對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國防安全而言，就相當(dāng)于埋下了一顆定時(shí)炸彈，后果可想而知。我國已經(jīng)充分重視到擁有獨(dú)立完善并且可與GPS抗衡的本國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國家戰(zhàn)略安全的至關(guān)重要性。

目前我國已經(jīng)在亞太區(qū)域部分地區(qū)進(jìn)行了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號覆蓋，并且這些地區(qū)已經(jīng)得到了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的服務(wù)。我國還計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)全球衛(wèi)星導(dǎo)航，并在此前淘汰所有只使用GPS信號的各行業(yè)設(shè)備，停用所有屆時(shí)對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航有信號干擾現(xiàn)象的設(shè)備。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)概述

北斗一號（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)），其工作原理如圖1所示：

由地面站通過兩顆同步衛(wèi)星發(fā)送信號給用戶，用戶在接到信號后對此做出反應(yīng)，再由這兩顆同步衛(wèi)星反饋給地面站，通過地面站、用戶和衛(wèi)星之間往返的信號便可確認(rèn)用戶的位置，最后地面站通過衛(wèi)星發(fā)送確認(rèn)后的位置信息，最終實(shí)現(xiàn)定位。

北斗二號（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）的開發(fā)研制是基于北斗一號（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)）之上，主要組成部分有地面段、用戶段和空間段三部分，主要采用無源定位。以東方紅-3號作為平臺衛(wèi)星的空間段，主要組成部分有靜止軌道衛(wèi)星（5顆）、地球軌道衛(wèi)星（27顆）和傾斜同步軌道（3顆），地面段的主要組成部分有監(jiān)測站、上行注入站和主控站。用戶端的主要組成部分有用戶終端和其他與北斗兼容的用戶終端?？臻g段的35顆衛(wèi)星環(huán)繞地球，從而在任何時(shí)間都至少有4顆及以上數(shù)量的衛(wèi)星能夠接受到地球上的任何一個(gè)點(diǎn)。由于衛(wèi)星在地球上空環(huán)繞的周期和位置是精確并且已知的，所以在這些衛(wèi)星接收到來自地球上的任何點(diǎn)的信號時(shí)，便很容易計(jì)算出衛(wèi)星與用戶之間的距離，最后只需要利用3顆衛(wèi)星組成三個(gè)三維坐標(biāo)的距離方程，即方程中X、Y、Z的結(jié)果便就是用戶端的精確位置。但是在實(shí)際計(jì)算過程中還需要考慮到用戶的時(shí)間誤差，因此導(dǎo)致存在X、Y、Z和時(shí)間差四個(gè)未知數(shù)，這時(shí)候就需要第四顆衛(wèi)星組成四個(gè)方程式來對四個(gè)未知數(shù)進(jìn)行求解，如式（1）定位授時(shí)原理所示：

2 北斗自身優(yōu)勢

2.1 技術(shù)優(yōu)勢使得北斗的核心技術(shù)國產(chǎn)化

武器制導(dǎo)精確使導(dǎo)航在新時(shí)期的應(yīng)用取得重大發(fā)展，對于殺傷力較大的武器系統(tǒng)，如炮彈、導(dǎo)彈等，增加1倍的命中精度就等于提高了8倍的威力。精確制導(dǎo)武器的快速發(fā)展也正是因?yàn)楦呔仍谛滦蛯?dǎo)航系統(tǒng)上得到了明顯的體現(xiàn)。最重要的是，我國憑借北斗的研制成功，最終擺脫了各領(lǐng)域包括國防建設(shè)對GPS的長期依賴。

北斗還具備世界上任何一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)都不具備的特殊功能，即短信報(bào)文功能，它每次能輸入最多120個(gè)漢字的信息，這項(xiàng)功能應(yīng)用在航海領(lǐng)域?qū)⒕哂袠O其重要的意義。GPS是被動(dòng)地接收定位信號，而北斗不僅能讓用戶端知道“我在哪里”，還能通過短信報(bào)文功能讓別人知道“我在哪里”，在面臨突發(fā)災(zāi)害事件時(shí)，搜救直升機(jī)往往因?yàn)镚PS定位原理的限制大大影響了搜救能力，因此北斗在技術(shù)層面上有著GPS無法超越的一面。

2.2 導(dǎo)航戰(zhàn)成為了北斗在戰(zhàn)略上的優(yōu)勢

導(dǎo)航戰(zhàn)是指戰(zhàn)場上對GPS的阻止、利用和反利用、保護(hù)等一系列手段。

由于GPS的核心技術(shù)由美國單方面掌握，因此當(dāng)導(dǎo)航戰(zhàn)應(yīng)用在美軍和其敵方時(shí)，戰(zhàn)斗幾乎可以理解為完全由美軍單方面主導(dǎo)。例如2002年阿富汗戰(zhàn)爭，阿富汗全境被美軍強(qiáng)制停止使用GPS，阿富汗因此損失慘重。美國提出導(dǎo)航戰(zhàn)計(jì)劃，對外宣稱是為了保護(hù)美國與同盟國在軍事上對GPS的使用，以達(dá)到停止敵方在美國規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)使用GPS的目的。綜上所述，如果我國作為美國的敵對國并且沒有屬于自己的衛(wèi)星導(dǎo)航，美國將會(huì)隨時(shí)切斷我們國家在軍事上對GPS的依賴，這種局面無異于在國防安全領(lǐng)域親自埋下了定時(shí)炸彈。

3 北斗技術(shù)的應(yīng)用

北斗的出現(xiàn)不僅使人們在導(dǎo)航產(chǎn)品上有了全新的選擇，在國防軍事領(lǐng)域，北斗的運(yùn)用更是對作戰(zhàn)效率的提高、成本的降低、行駛車輛的安全等各方面都有很大基礎(chǔ)保障。在國內(nèi)民用部門對GPS的運(yùn)用方面，特別是國內(nèi)邊遠(yuǎn)地區(qū)和遠(yuǎn)洋航海，美國可不經(jīng)過任何部門許可而單方面關(guān)閉GPS，這對我國的交通運(yùn)輸在很大程度上存在非常嚴(yán)重的安全隱患，然而北斗星的出現(xiàn)打破了GPS對我國導(dǎo)航領(lǐng)域的多年壟斷。

通過車輛跟蹤技術(shù)可將車輛信息反饋到調(diào)度中心，并結(jié)合車輛跟蹤技術(shù)，在讓車輛自身知道自己的位置的同時(shí)，也能隨時(shí)與指揮中心取得聯(lián)系，方便接收下達(dá)的執(zhí)行指令。

為了保障國家空中交通運(yùn)行的高效性和安全性，相關(guān)部門研制開發(fā)了空中交通管制系統(tǒng)。國際航空組織根據(jù)目前出現(xiàn)的新的衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)據(jù)通信以及衛(wèi)星通信等研究并建立了CNS/ATM這個(gè)全新的概念，以適應(yīng)空中交通的不斷發(fā)展變化的各種需求。北斗的出現(xiàn)讓作為CNS/ATM核心的衛(wèi)星導(dǎo)航有了更進(jìn)一步的技術(shù)提升，為空中交通不斷發(fā)展提供了更加有力的后勤保障。

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和其他任何導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，能夠?yàn)樗杏脩籼峁?zhǔn)確授時(shí)功能的服務(wù)。然而建立統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)將隨著全球一體化加快而展現(xiàn)出更為重要的一面，例如通信調(diào)頻，發(fā)射機(jī)成百上千次的跳變頻率，必須要求接收機(jī)知道發(fā)射機(jī)的跳變規(guī)律才能正常得到接收。

北斗系統(tǒng)獨(dú)有的雙向報(bào)文功能不僅能讓用戶實(shí)現(xiàn)“我在哪里”，還能讓別人知道“我在哪里”。這項(xiàng)功能夠?yàn)橹笓]中心與災(zāi)區(qū)救援現(xiàn)場隨時(shí)取得聯(lián)系提供了有力保障，為災(zāi)區(qū)救援工作做出了卓越貢獻(xiàn)。例如北斗系統(tǒng)在2008年汶川特大地震救災(zāi)工作中的有效使用，使得救災(zāi)工作不再受通信影響，保證救災(zāi)指揮中心與災(zāi)區(qū)的救援現(xiàn)場能夠隨時(shí)取得聯(lián)系，救災(zāi)人員有的放矢，保障了救災(zāi)工作順利進(jìn)行。

通過北斗在試驗(yàn)過程對航海定位的精度分析，利用AIS船載識別系統(tǒng)對船舶在航行過程中的多項(xiàng)信息以及船舶周圍的信息進(jìn)行自動(dòng)獲取，并將這些信息發(fā)送到終端系統(tǒng)。AIS船載識別系統(tǒng)會(huì)在收到這些信息以后，將自動(dòng)把這些信息傳輸?shù)奖倍沸l(wèi)星，衛(wèi)星再對控制中心進(jìn)行信息發(fā)送。控制中心在收到這些信息以后，通過對AIS信息的解碼讀取以及多處基站信息進(jìn)行處理后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，最終使監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫里的信息得到航海船舶的具體綜合信息并以最直觀的形式出現(xiàn)在電子屏幕上，從而對航海船舶的定位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

針對北斗衛(wèi)星對航海船舶的定位精度，可通過數(shù)據(jù)表格的形式進(jìn)行直觀分析（如表1），對于船舶信息數(shù)據(jù)的讀取時(shí)間間隔是2s，基線的間隔為482m。因此可以計(jì)算出北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度是0.32～0.43m。

現(xiàn)如今，北斗導(dǎo)航在工程車輛領(lǐng)域的推廣已經(jīng)充分奠定了外部環(huán)境，說明北斗導(dǎo)航在工程車輛領(lǐng)域迎來了非常良好的推廣契機(jī)。隨著我國城市建設(shè)發(fā)展腳步的加快，我國工程車輛增長速度也隨之加快。而北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與世界其他三大導(dǎo)航系統(tǒng)相比，具有很多方面的優(yōu)勢，開創(chuàng)了世界各國所有導(dǎo)航系統(tǒng)中都不曾擁有的導(dǎo)航通訊功能，并且北斗導(dǎo)航系統(tǒng)幾乎不存在通訊盲區(qū)，因此憑借諸多優(yōu)勢能夠極大提高與其他導(dǎo)航系統(tǒng)的競爭力。目前，我國大部分導(dǎo)航應(yīng)用市場仍然被GPS所占據(jù)，然而我國安裝運(yùn)用導(dǎo)航設(shè)備的工程車輛數(shù)量非常小，市場空間非常廣闊。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)使我國的導(dǎo)航核心技術(shù)不再受制于人，同時(shí)使我國導(dǎo)航技術(shù)后來居上，功能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠。我國工程車輛導(dǎo)航市場潛力巨大，這為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展提供了非常廣闊的空間，使我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展。

4 結(jié)語

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國第一個(gè)自主研制開發(fā)并最終投入使用的導(dǎo)航系統(tǒng)，并且是世界上被聯(lián)合國認(rèn)可的第三個(gè)衛(wèi)星海上導(dǎo)航系統(tǒng)，綜合了傳統(tǒng)導(dǎo)航和無線電導(dǎo)航的所有優(yōu)點(diǎn)，可以為所有用戶在地球上任何時(shí)間和任何地點(diǎn)提供定位導(dǎo)航等服務(wù)，其綜合應(yīng)用前景非常廣闊。北斗的出現(xiàn)讓我國結(jié)束了導(dǎo)航技術(shù)多年來受制于人的尷尬局面，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也隨著規(guī)?；ㄔO(shè)，其重大的歷史機(jī)遇也將成為現(xiàn)實(shí)。

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作者簡介：盤貽峰（1983-），男，廣西富川人，廣西壯族自治區(qū)地理國情監(jiān)測院測繪工程師，研究方向：大地測量及數(shù)據(jù)處理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）