中国构建属于自己的GPS卫星导航星座
时间：2012-10-30浏览： 次责任编辑：四川拓图测绘仪器
随着10月25日第十六颗北斗导航卫星升空，中国北斗卫星导航系统建设已顺利实现“第二步”发展战略，区域导航系统最终建设完成。其可靠性、稳健性将更强，能够提供更快、更准的导航服务。
在空间资源的角逐中，中国人以北斗系统部署了无处不在的向导，起步虽比美国GPS晚了20年，却以“后起之秀”的强劲势头迎头追赶。
从1994年北斗卫星定位试验系统开始建设，启动“第一步”发展战略；到2004年北斗卫星区域导航系统正式立项，再到2012年区域导航系统 最终建设完成，实现“第二步”发展战略；自2000年以来的短短十余年时间，中国完成了十余星密集发射的壮举，在2010年、2012年，更是分别取得了 5星连发和6星连发的骄人成绩。
回顾过往的研制历程，中国以令人难以置信的速度，迅速在太空部署了属于自己的星座，形成了覆盖亚太大部分地区的服务能力，从此定位、导航、授时不再受制于人，走出了一条中国式自主导航之路。
北斗导航的三步走战略
1、在提出利用卫星进行导航定位的设想方面，中国是与世界同步的。美国的GPS是在上世纪60年代开始起步的，几乎在同一时段，中国就开始了自己的 卫星导航系统设计，取名为“灯塔”。但是由于国家财力等原因，工程搁浅。1983年，“两弹一星”功勋奖章获得者、中国科学院院士陈芳允提出了双星定位设 计方案，基于此方案，我国开始积极地立项论证。1994年，经国务院和中央军委批准，北斗卫星导航系统建设的大幕正式拉开。
2、当时，世界各大国都高度认识到自主开发卫星导航系统的重要意义，美国和俄罗斯分别开发了GPS和格洛纳斯卫星导航系统，欧盟则致力于建设独立的 伽利略系统，印度、日本也在积极谋求建设独立自主的卫星导航系统。卫星导航系统作为国家安全和社会发展不可或缺的信息基础设施，是大国地位和综合国力的重 要标志。要有自主的卫星导航系统，是各大国不约而同达成的共识。各大国在空间领域的角力，无疑是一场看不见硝烟的战争。
中国基于自身实际，创造性地提出了北斗卫星导航系统建设发展“先区域”再“全球”的总体思路，采取“三步走”的发展战略：
- 第一步，1994年启动北斗卫星定位试验系统建设，2000年建立北斗卫星双星定位试验系统，形成区域有源定位与导航服务能力;
- 第二步，2004年启动北斗卫星区域导航系统建设，2012年左右，完成三种轨道十余颗卫星的发射，建成区域导航系统，形成区域无源服务能力，向亚太地区提供定位、导航、授时以及短报文通信服务;
- 第三步，2020年左右，建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗全球卫星导航系统，形成全球无源服务能力。实现独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠、国际一流、具有中国特色北斗导航系统建设的目标。
定位试验系统三大功能
1、中国航天科技集团空间技术研究院承担了北斗导航卫星的研制工作，经历了紧锣密鼓的研制，2000年10月31日，北斗定位卫星01星发射，11 月6日成功定点;2000年12月21日02星发射，12月26日成功定点。两颗卫星顺利完成在轨性能测试，性能参数满足研制任务要求。经过近3年的调 试、测试和试运行，2003年12月15日，中国第一代卫星导航系统正式开通运行，成为继美国的GPS和俄罗斯的格洛纳斯系统之后，全球第三个建成并投入 使用的卫星导航定位系统。
2、北斗卫星定位试验系统具有鲜明的“中国特色”，利用两颗地球静止轨道卫星实现区域导航定位属于世界首创。专家介绍，北斗双星导航定位试验系统是 一个创新的、成功的、实用的、投资很少的初级起步系统，该系统的建立，解决了我国卫星导航定位系统有无的问题，“快、好、省”地迈出了我国卫星导航系统建 设的重要一步，对于推动国防和国民经济建设起到了重要的作用。
这一系统具有三大功能：
- 一是快速确定用户所在的地理位置，向用户及主管部门提供导航信息。
- 二是为用户与用户、用户与地面指挥中心之间提供双向简短报文通信服务，用户可以一次传送120个汉字的短报文信息。这是北斗导航系统独有的一项 功能。目前，这项功能特别得到渔政、水文监测和森林防火部门的青睐，在抢险救灾中也发挥了巨大作用。例如，在2008年汶川抗震救灾期间，当时，在基础设 备损坏，通信中断的情况下，救援部队紧急配备了1000多台“北斗”用户机，实现了各点位之间、点位与指挥部之间的直线联络，为抗震救灾发挥了重要作用。
- 三是向用户定时发播授时信息，为用户提供时差修正值。这也是一项非常重要的功能。在军事领域，联合攻击之所以能够精确打击目标，是因为通过卫星 定位和高精度授时对目标进行了多维锁定。在民用领域，例如电力部门，电力传输设备运行时间如果不同步，轻则运行设备失控，重则造成整个地区电网瘫痪。
目前，北斗卫星导航定位试验系统已经广泛应用于交通运输、通信、电力、金融、气象、海洋、水文监测等各个方面，该系统还为公务用车监管提供了新的途径，取得了明显的效益。
从北斗卫星双星导航定位试验系统建设之初起，该系统就被定位为一个验证技术、积累经验的试验性工程。在北斗双星导航定位系统的建设中，进行了大量的新技术的试验验证，从而为下一代导航卫星网络的建设部署进行了技术上的准备。
区域导航系统密集组网
北斗卫星导航定位试验系统虽然实现了我国卫星导航定位划时代的进步，但也存在一些问题，如，覆盖范围有限、定位的精度不够高、用户数量受到限 制、不适用于高速移动的用户等。因此，建设由多颗卫星组成，具备无源定位、测速和授时功能，同时实现兼顾北斗卫星试验系统的双向简短数字报文通信、位置报 告功能的北斗卫星区域导航系统迫在眉睫。
2004年，建设北斗卫星导航区域系统的工程正式立项，开始了全面启动工作。
2007年4月14日，我国北斗卫星区域导航系统的第一颗卫星，也是首颗中圆轨道卫星发射成功，拉开了北斗区域导航系统建设的序幕。
两年后的2009年4月15日，首次采用我国东方红三号改进型平台技术的北斗卫星区域导航系统第二颗卫星，也是首颗地球静止轨道卫星发射成功，标志着继北斗导航定位试验系统之后，北斗卫星区域导航系统正式进入部署实施阶段。
2010年，第三颗到第七颗卫星的连续密集发射，为北斗卫星区域导航系统增加了5个“新成员”。当2011年4月第八颗北斗导航卫星在太空“安 家”后，北斗卫星导航系统构成了“3+3”的星座构型(包括3颗同步静止轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星)，这标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设 完成，具备了向我国大部分地区提供初始服务的能力。
随着2011年7月27日和12月2日，第九颗和第十颗北斗导航卫星“落户”倾斜同步轨道，有效提高了系统的可靠性和稳定性。2011年12月 27日上午，国务院新闻办正式发布，北斗卫星区域导航系统开始试运行，向中国及周边地区提供连续的、免费的导航定位和授时服务。
2012年，北斗卫星区域导航系统再次迎来从第十一颗到十六颗6星密集发射期，其中，第十二、十三颗卫星以及第十四、十五颗卫星均为一箭双星发 射。随着2012年10月25日，第十六颗北斗导航卫星的成功发射，北斗卫星区域导航系统完成了所有卫星发射任务。至此，我国全面完成区域导航系统建设， 形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。
而经过北斗卫星导航定位试验系统几年的发展，到北斗卫星区域导航系统的建成，其巨大的应用潜力和作用逐步被国内用户所认可。
备战全球导航系统“巅峰对决”
在北斗导航系统的建设过程中，来自中国航天科技集团空间技术研究院的研制队伍坚持自主创新，通过技术攻关和工程实践，先后攻克了12项关键技 术，突破了40多项专业技术，填补了数十项技术空白，探索了一条科学组织航天器组批研制生产的新模式，为北斗卫星导航系统的建设和今后的可持续发展奠定了 坚实的技术基础。
更关键的是，经过十几年来的工程实践，大量的工程管理和技术人员得到了锻炼，一个以中青年人为骨干的航天器工程研制生产和航天技术应用人才队伍活跃在导航卫星研制和应用的舞台，这为卫星导航系统的未来发展提供了雄厚的人才保障。
据了解，下一阶段，我国将突破以星座组网、高精度时空基准、星座自主运行为主要特征的关键技术，发射多颗导航卫星，在2020年建成北斗卫星全球导航系统。届时，北斗导航系统服务范围将覆盖全球，导航定位精度、系统安全性能将提高，短报文通信功能也将进一步改善。
目前，为实现北斗卫星全球导航系统的组网目标，研制队伍正在紧张的研制过程中。
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