杨元喜：北斗卫星导航系统的发展及其应用

杨元喜， 中国科学院院士，大地测量学家，西安测绘研究所研究员，长安大学双聘院士，中国卫星导航应用管理中心研究员。

北斗卫星导航系统是全球卫星导航四大核心系统之一。本文介绍了中国卫星导航系统建设背景、步骤、现状及未来发展。讨论了中国卫星导航系统对全球用户的贡献，介绍了北斗卫星导航系统的主要应用，分析了中国北斗卫星导航系统面临的问题与挑战。

我国卫星导航系统按照“先试验、后区域、再全球”的三步走战略，遵循开放性、兼容性、自主性、渐进性的原则。自上世纪80年代初决定建设中国独立自主的卫星导航系统以来，中国北斗导航建设者走过了艰难的历程。2003年，北斗卫星导航试验系统（北斗一号）建成，以最小的代价解决了国家急需，解决了有无问题，为北斗导航系统发展积累了经验，为中国卫星导航争得了国际地位。

目前北斗区域导航系统正在密集组网，现已成功发射13颗北斗导航卫星，其中11颗卫星正在组网工作，今年年底前还将发射3颗卫星，2012年底前，北斗区域卫星导航系统将形成由14颗卫星组成的区域卫星导航系统，并可望在2012年底或2013年初正式投入服务。全球卫星导航系统也在紧锣密鼓地进行技术攻关和试验。

北斗试验系统由2颗地球同步卫星组成空间段，由地面运控中心组成中心处理系统。用户在接收卫星信号的同时即可发出导航定位申请，地面中心系统根据用户与卫星的距离和用户与地面中心的距离以及用户的高程信息确定用户的位置，实施有源定位。

北斗区域导航系统设计由5颗地球静止同步卫星（GEO）、5颗倾斜同步卫星（IGSO）以及4颗中轨卫星（MEO）组成，采用有源与无源定位相结合的体制。2011年12月27日，北斗卫星导航系统正式提供试运行服务。

北斗全球系统由3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星组成空间段，地面段包括1个主控站、2个注入站和若干个监测站，用户段由用户接收机组成。预计2020年全部建成，并提供全球PNT服务。

北斗时间系统（北斗时）溯源到协调世界时UTC（NTSC），起算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。坐标系统采用中国2000大地坐标系统（CGCS2000）。系统提供开放和授权两种服务，开放服务的定位精度10m，测速精度0.2m/s，授时精度20ns。授权服务将在可靠性、安全性方面得到显著提高，而且为用户提供短报文通信服务，将极大提高导航用户的集成管理能力。

单频导航定位精度优于20m，双频载波定位精度达到厘米级，北斗/GPS融合定位精度约提高20%以上，北斗/GPS融合单频模糊度固定成功率也有显著提升。