北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用綜述

1、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用綜述0引言 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與 HYPERLINK /view/815314.htm 通信系統(tǒng)（BDS），是繼美 HYPERLINK /view/68567.htm 全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄GLONASS之后第三個成熟的 HYPERLINK /view/901834.htm 衛(wèi)星導航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域導航、定位和授時能力，定位精度優(yōu)于20m，授時精度優(yōu)于100ns。2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號接口

2、控制文件正式版正式公布，北斗導航業(yè)務正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導航、授時服務。1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)基本信息介紹 中國在2003年完成了具有區(qū)域導航功能的 HYPERLINK /wiki/北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng) 北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)，之后開始構建服務全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，于2012年起向 HYPERLINK /wiki/亞太 亞太大部分地區(qū)正式提供服務，并計劃至2020年完成全球系統(tǒng)的構建。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)和 HYPERLINK /wiki/美國 美國 HYPERLINK /wiki/全球定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)、 HYPERLINK /wiki/俄羅斯 俄羅斯 HYPERLINK /wiki/

3、格洛納斯系統(tǒng) 格洛納斯系統(tǒng)及 HYPERLINK /wiki/歐盟 歐盟 HYPERLINK /wiki/伽利略定位系統(tǒng) 伽利略定位系統(tǒng)一起，是 HYPERLINK /wiki/聯(lián)合國 聯(lián)合國 HYPERLINK /wiki/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會 衛(wèi)星導航委員會已認定的供應商。1.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位原理 “北斗一號”衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位原理與GPS系統(tǒng)不同,GPS采用的是被動式偽碼單向測距三維導航,由用戶設備獨立解算自己的三維定位數(shù)據(jù),而“北斗一號”衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)則采用主動式雙向測距二維導航, 由地面中心控制系統(tǒng)解算供用戶使用的三維定位數(shù)據(jù)。“北斗”衛(wèi)星是中國“北斗”導航系統(tǒng)空間

4、段組成部分,由兩種基本形式的衛(wèi)星組成,分別適應于GEO和MEO軌道?！氨倍贰睂Ш叫l(wèi)星由衛(wèi)星平臺和有效載荷兩部分組成。衛(wèi)星平臺由測控、數(shù)據(jù)管理、姿態(tài)與軌道控制、推進、熱控、結構和供電等分系統(tǒng)組成。有效載荷包括導航分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)。GEO衛(wèi)星還含有RDSS有效載荷。因此,“北斗”衛(wèi)星為提供導航、通信、授時一體化業(yè)務創(chuàng)造了條件?！氨倍贰睂Ш叫l(wèi)星分別在1559MH z1610MH z、1200MH z1300MH z兩個頻段各設計有兩個粗碼、兩個精密測距碼導航信號, 具有公開服務和授權服務兩種服務模式 HYPERLINK /wiki/北斗導航系統(tǒng)#cite_note-.E2.80.9C.E5.8C.

5、97.E6.96.97.E2.80.9D.E6.88.90.E5.85.A8.E7.90.83.E5.8D.AB.E6.98.9F.E5.AF.BC.E8.88.AA.E7.B3.BB.E7.BB.9F.E5.9B.9B.E5.A4.A7.E6.A0.B8.E5.BF.83.E4.BE.9B.E5.BA.94.E5.95.86.E4.B9.8B.E4.B8.80-4 1。 “北斗二號”導航衛(wèi)星系統(tǒng)體制第二代導航衛(wèi)星系統(tǒng)與第一代導航衛(wèi)星系統(tǒng)在體制上的差別主要是: 第二代用戶機可免發(fā)上行信號,不再依靠中心站電子高程圖處理或由用戶提供高程信息,而是通過直接接收衛(wèi)星單程測距信號來自己定位, 系統(tǒng)的用戶

6、容量不受限制,并可提高用戶位置隱蔽性。 圖1.1北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)定位原理圖1. 2 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的系統(tǒng)組成 北斗雙星導航系統(tǒng)主要由空間部分、地面中心控制系統(tǒng)和用戶終端3個部分組成?？臻g部分由軌道高度為36000km 的2顆工作衛(wèi)星和1顆備用衛(wèi)星組成(一個軌道平面), 其坐標分別為(80E, 0, 36000km)、(140E, 0,36000km)、(110. 5E, 0, 36000km)。衛(wèi)星不發(fā)射導航電文, 也不配備高精度的原子鐘, 只是用于在地面中心站與用戶之間進行雙向信號中繼。衛(wèi)星電波能覆蓋地球表面42%的面積, 其覆蓋的經(jīng)度為100, 緯度為N81 S81。其軌道如圖1.

7、2所示。 圖1.2北斗雙星導航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道 地面中心控制系統(tǒng)是北斗導航系統(tǒng)的中樞,包括1個配有電子高程圖的地面中心站、地面網(wǎng)管中心、測軌站、測高站和數(shù)十個分布在全國各地的地面參考標校站, 主要用于對衛(wèi)星定位、測軌,調整衛(wèi)星運行軌道、姿態(tài),控制衛(wèi)星的丁作, 測量和收集校正導航定位參量,以形成用戶定位修正數(shù)據(jù)并對用戶進行精確定位。用戶終端為帶有定向天線的收發(fā)器,用于接收中心站通過衛(wèi)星轉發(fā)來的信號和向中心站發(fā)射通信請求,不含定位解算處理功能。根據(jù)應用環(huán)境和功能的不同, 北斗用戶機分為普通型、通信型、授時型、指揮型和多模型用戶機5種,其中,指揮型用戶機又可分為一級、二級、三級3個等級。時間系統(tǒng)和坐標系

8、統(tǒng):時間系統(tǒng)采用UTC(世界協(xié)調時),坐標系統(tǒng)采用1954年北京坐標系和1985年中國國家高程系統(tǒng)。未來的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(COMPASS)將由分布在3個軌道面上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星(MEO)和均勻分布在一個軌道面的5顆地球同步衛(wèi)星構成。非靜止軌道上,每個軌道面10顆衛(wèi)星,其中1顆為備用,軌道傾角為56。衛(wèi)星軌道半長軸約為2.7萬km。1.3 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的工作過程地面控制中心向衛(wèi)星I和衛(wèi)星II同時發(fā)送詢問信號,經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)器向服務區(qū)內(nèi)的用戶廣播。用戶響應其中一顆衛(wèi)星的詢問信號,并同時向兩顆衛(wèi)星發(fā)送響應信號,經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)回中心控制系統(tǒng) HYPERLINK /wiki/北斗導航系統(tǒng)#cite

9、_note-.E2.80.9C.E5.8C.97.E6.96.97.E2.80.9D.E6.88.90.E5.85.A8.E7.90.83.E5.8D.AB.E6.98.9F.E5.AF.BC.E8.88.AA.E7.B3.BB.E7.BB.9F.E5.9B.9B.E5.A4.A7.E6.A0.B8.E5.BF.83.E4.BE.9B.E5.BA.94.E5.95.86.E4.B9.8B.E4.B8.80-4 2。中心控制系統(tǒng)接收并解調用戶發(fā)來的信號, 然后根據(jù)用戶申請的服務內(nèi)容進行相應的數(shù)據(jù)處理。對定位申請,中心控制系統(tǒng)測出兩個時間延遲: 即從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問信號,經(jīng)某一顆衛(wèi)星轉發(fā)到達用

10、戶,用戶發(fā)出定位響應信號,經(jīng)同一顆衛(wèi)星轉發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲;和從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問信號,經(jīng)上述同一衛(wèi)星到達用戶,用戶發(fā)出響應信號,經(jīng)另一顆衛(wèi)星轉發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲。由于中心控制系統(tǒng)和兩顆衛(wèi)星的位置均是已知的,可以由上述兩個延遲量計算出用戶到第一顆衛(wèi)星的距離,以及用戶到兩顆衛(wèi)星距離之和。從而知道用戶處于一個以第一顆衛(wèi)星為球心的一個球面,和以兩顆衛(wèi)星為焦點的橢球面之間的交線上;另外,中心控制系統(tǒng)從存儲在計算機內(nèi)的數(shù)字化地形圖查尋到用戶高程值,又知道用戶處于某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。因此,中心控制系統(tǒng)利用數(shù)值地圖可計算出用戶所在點的三維坐標, 并與相關信息或通信內(nèi)容發(fā)送到衛(wèi)星,經(jīng)

11、衛(wèi)星轉發(fā)器傳送給用戶或收件人。北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的工作步驟如下:(1)地面控制中心向2顆衛(wèi)星發(fā)送詢問信號;(2)衛(wèi)星接收到詢問信號,經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)器向服務區(qū)用戶播送詢問信號;(3)用戶響應其中1顆衛(wèi)星的詢問信號,并同時向2顆衛(wèi)星發(fā)送回應信號;(4)衛(wèi)星收到用戶響應信號,經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)器發(fā)送回地面控制中心;(5)地面控制中心收到用戶的響應信號,解讀出用戶申請的服務內(nèi)容;(6)地面控制中心利用數(shù)值地圖計算出用戶的三維坐標位置,再將相關信息或通信內(nèi)容發(fā)送到衛(wèi)星;(7)衛(wèi)星在收到控制中心發(fā)來的坐標資料或通信內(nèi)容后,經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)器傳送給用戶或收件人。2 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的功能優(yōu)勢 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是利用地球同步

12、衛(wèi)星為用戶提供快速定位、簡短數(shù)字報文通信和授時服務的一種全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。2.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有的三大功能（1）快速定位：系統(tǒng)可為服務區(qū)內(nèi)用戶提供全天候、高精度、快速實時定位（可在1秒之內(nèi)完成）、服務，定位精度為20100m；（2）短報文通信：系統(tǒng)用戶終端具有雙向數(shù)字報文通信功能，注冊用戶利用連續(xù)傳送方式可以傳送多達120個漢字的信息；（3）精密授時：系統(tǒng)具有單向和雙向兩種授時功能。根據(jù)不同的精度要求，利用授時終端，完成與CNSS之間的時間和頻率同步，提供100ns（單向授時）和20ns（雙向授時）的時間同步精度。2.2 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)具備的優(yōu)勢（1）同時具備定位與通信雙重

13、功能，無需其它通信系統(tǒng)支持，而GPS、GLONASS只能定位；（2）覆蓋范圍較大，沒有通信盲區(qū)。北斗系統(tǒng)覆蓋了中國及周邊國家和地區(qū)，不僅可為中國、也可為周邊國家服務；（3）特別適合集團用戶大范圍監(jiān)控與管理；（4）獨特的中心節(jié)點式定位處理和指揮型用戶機設計。它不僅能使用戶知道自己的所處的位置，還可以告訴別人自己的位置所處的地方，特別適用于需要導航與移動數(shù)據(jù)通信場所，如交通運輸、調度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢等；（5）自主系統(tǒng)，高強度加密設計，安全、可靠、穩(wěn)定，適合關鍵部門應用；（6）接收終端不需鋪設地面基站，用戶終端相對便宜。（北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的潛力主要體現(xiàn)在定位通信綜合領域上。目前僅

14、需要定位的用戶，對北斗的需要不迫切；對于既需要定位又需要把位置信息傳遞出去的用戶，北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是非常有用的。）3 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用3.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用范圍 “北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)自2003年正式提供服務以來，在交通運輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、森林防火、通信時統(tǒng)、電力調度、救災減災和國家安全等諸多領域得到廣泛應用，產(chǎn)生顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。特別是在南方冰凍災害、四川汶川和青海玉樹抗震救災、北京奧運會以及上海世博會中發(fā)揮了重要作用。1）在交通運輸方面，基于“北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)的“新疆公眾交通導航監(jiān)控系統(tǒng)”、“公路基礎設施安全監(jiān)控系統(tǒng)”以及“港口高精度實時定

15、位調度監(jiān)控系統(tǒng)”等應用推廣工作，取得了良好的示范效果。2）在海洋漁業(yè)方面，基于“北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)的海洋漁業(yè)綜合信息服務平臺，為漁業(yè)管理部門提供船位監(jiān)控、緊急救援、信息發(fā)布、漁船出入港管理等服務。3）在水文監(jiān)測方面，基于“北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)的水文監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)多山地域水文測報信息的實時傳輸，提高災情預報的準確性，為制訂防洪抗旱調度方案提供重要的保障。4）在氣象測報方面，成功研制一系列氣象測報型“北斗”終端設備，形成實用可行的系統(tǒng)應用解決方案，解決中國氣象局和各地氣象中心氣象站的數(shù)字報文自動傳輸問題。5）在森林防火方面，“北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)成功應用于森林防火系統(tǒng)，其定位與短報文通信具

16、有較好實際應用效果。6）在通信時統(tǒng)方面，成功開展“北斗”雙向授時應用示范，突破光纖拉遠等關鍵技術，研制出一體化衛(wèi)星授時系統(tǒng)。7）在電力調度方面，成功開展基于“北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)的電力時間同步應用示范，為電力事故分析、電力預警系統(tǒng)、保護系統(tǒng)等高精度時間應用創(chuàng)造了條件。8）在救災減災方面，基于“北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)的導航定位、短報文通信以及位置報告功能，提供全國范圍的實時救災指揮調度、應急通信、災情信息快速上報與共享等服務，顯著提高了災害應急救援的快速反應能力和決策能力。 “北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成后將為民航、航運、鐵路、金融、郵政等行業(yè)提供更高性能的定位、導航、授時和短報文通信服務。3.2

17、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用特點 北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、地面主控站(控制中心)與標校站和用戶終端設備三大部分組成, 它具有快速二維定位、雙向簡短報文通信和精密授時三大基本功能。該系統(tǒng)基于“二球交會”原理進行定位, 即以2顆衛(wèi)星的已知位置坐標為圓心,各以測定的本星至用戶機的距離為半徑,形成2個球面,用戶機必然位于這2個球面交線的圓弧上。地面控制中心存儲的電子高程地圖庫提供1個以地心為球心,以球心至用戶機的距離為半徑的球面。求解圓弧線與該球面的交點, 并根據(jù)用戶在赤道平面北側的實際情況,即可獲得用戶的二維位置坐標 HYPERLINK /wiki/北斗導航系統(tǒng)#cite_note-.E2.80.

18、9C.E5.8C.97.E6.96.97.E2.80.9D.E6.88.90.E5.85.A8.E7.90.83.E5.8D.AB.E6.98.9F.E5.AF.BC.E8.88.AA.E7.B3.BB.E7.BB.9F.E5.9B.9B.E5.A4.A7.E6.A0.B8.E5.BF.83.E4.BE.9B.E5.BA.94.E5.95.86.E4.B9.8B.E4.B8.80-4 3。北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)主要應用特點如下 HYPERLINK /wiki/北斗導航系統(tǒng)#cite_note-.E2.80.9C.E5.8C.97.E6.96.97.E2.80.9D.E6.88.90.E5.85.

19、A8.E7.90.83.E5.8D.AB.E6.98.9F.E5.AF.BC.E8.88.AA.E7.B3.BB.E7.BB.9F.E5.9B.9B.E5.A4.A7.E6.A0.B8.E5.BF.83.E4.BE.9B.E5.BA.94.E5.95.86.E4.B9.8B.E4.B8.80-4 4-5 :系統(tǒng)覆蓋我國全部國土及周邊區(qū)域 北斗系統(tǒng)是覆蓋我國本土及其周邊地區(qū)的區(qū)域性衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),覆蓋范圍為東經(jīng)70145,北緯555,可以無縫覆蓋我國全部國土和周邊海域, 在中國全境范圍內(nèi)具有良好的導航定位可用性。系統(tǒng)定位、授時精度能滿足導航定位需要 北斗系統(tǒng)的二維水平定位精度(1)為20m(不

20、設標校站區(qū)域100m),雙向授時精度20ns(單向授時精度100ns),與GPS系統(tǒng)的民用精度基本相當,能滿足用戶導航定位和授時要求。北斗系統(tǒng)的注冊用戶分為3個服務等級,對應的定位響應時延分別為:一類用戶5s,二類用戶2s,三類用戶1s北斗系統(tǒng)具有單向和雙向2種授時功能,根據(jù)不同的精度要求,定時傳送最新授時信息給用戶端,供用戶完成與北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)之間時間差的修正。系統(tǒng)雙向報文通信功能應用優(yōu)勢明顯 北斗系統(tǒng)具有用戶與用戶、用戶與地面控制中心之間的雙向報文通信能力。系統(tǒng)一般用戶1次可傳輸36個漢字,經(jīng)核準的用戶利用連續(xù)傳送方式1次最多可傳送120個漢字這種簡短雙向報文通信服務,可有效地滿足通

21、信信息量較小、但即時性要求卻很高的各類型用戶應用系統(tǒng)的要求。這很適合集團用戶大范圍監(jiān)控管理和通信不發(fā)達地區(qū)數(shù)據(jù)采集傳輸使用。對于既需要定位信息又需要把定位信息傳遞出去的用戶,北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)將是非常有用的。需特別指出的是,北斗系統(tǒng)具備的這種雙向簡短通信功能,目前已廣泛應用的國外衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(如GPS、GLONASS系統(tǒng)) 并不具備。系統(tǒng)有源定位體制使用戶定位的隱蔽性、實時性較差,用戶容量受限 北斗系統(tǒng)是主動式有源雙向測距二維導航系統(tǒng), 在地面控制中心進行用戶位置坐標解算。北斗系統(tǒng)的有源定位工作方式使用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性,這在軍事上是不利的。另外,北斗系統(tǒng)對地面控制中心的依賴

22、性大,一旦其地面中心控制系統(tǒng)受損,系統(tǒng)就不能繼續(xù)工作了;用戶設備必須包含發(fā)射機,因此其在體積、重量、功耗和價格方面遠比GPS接收機來得大、重、耗電與貴。北斗系統(tǒng)從用戶發(fā)出定位申請, 到收到定位結果,整個定位響應時間最快為1s，即用戶終端機最快可在1s后完成定位。這1s的定位時延對飛機、導彈等高速運動的用戶來說時間嫌長。北斗系統(tǒng)適合為車輛、船舶等慢速運動的用戶提供服務。北斗系統(tǒng)導航定位實時性較差,對于高動態(tài)載體(如飛機、導彈等),該缺陷是顯而易見的。北斗系統(tǒng)是主動雙向測距的詢問)應答系統(tǒng),系統(tǒng)的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率。因此,北斗系統(tǒng)的用戶設備工作容量是有

23、限的。北斗系統(tǒng)可為以下用戶機每小時提供54萬次的服務:一類用戶機(適合于單人攜帶使用)1000020000個,510min服務一次;二類用戶機(適合于車輛、艦船使用)5500個,1060s服務一次。 “北斗”系統(tǒng)的上述應用特點,決定了該系統(tǒng)適合在中國全境范圍內(nèi),在測繪、電信、水利、交通運輸、勘探等使用要求相對較低的民用領域進行導航定位、報文通信和授時服務等應用。目前該系統(tǒng)在軍事領域的應用,受到了一定的制約。3.3 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀 北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)運營以來,在軍民用領域上發(fā)揮了重要作用,迄今為止,已為用戶提供定位服務超過億次,通信服務超過千萬條,在森林防火、水利防汛、交通運輸?shù)让?/p>

24、用、軍用領域產(chǎn)生了顯著的社會效益。所研制的黑龍江大興安嶺森林防火信息系統(tǒng)、瀾滄江上湄公河船舶調度管理系統(tǒng)和鄭州鐵路局鐵路機車到站報點系統(tǒng)等北斗系統(tǒng)應用示范工程,已取得了明顯的經(jīng)濟效益 HYPERLINK /wiki/北斗導航系統(tǒng)#cite_note-.E2.80.9C.E5.8C.97.E6.96.97.E2.80.9D.E6.88.90.E5.85.A8.E7.90.83.E5.8D.AB.E6.98.9F.E5.AF.BC.E8.88.AA.E7.B3.BB.E7.BB.9F.E5.9B.9B.E5.A4.A7.E6.A0.B8.E5.BF.83.E4.BE.9B.E5.BA.94.E5.

25、95.86.E4.B9.8B.E4.B8.80-4 6-7 。 但是,北斗系統(tǒng)作為我國自行研制的、具有鮮明應用特點的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng), 總的來說,目前的實際應用并不理想。主要表現(xiàn)在:系統(tǒng)應用不充分,與世界上第三個投入實際應用的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的地位不相稱 北斗系統(tǒng)工作容量可達百萬戶,而目前注冊在線的終端用戶卻不足千分之一, 衛(wèi)星資源閑置嚴重。該系統(tǒng)的快速定位、雙向報文通信和精密授時0功能,特別是雙向報文通信功能未得到充分應用,該導航定位系統(tǒng)在許多民用領域中的用途還未被認知。中國工程院戚發(fā)韌院士經(jīng)過對北斗系統(tǒng)進行詳實的調研后提出:中國研制成功的第一個擁有自主知識產(chǎn)權的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng),目前在民用

26、領域資源利用并不充分,幾近閑置。他在調研報告中明確寫到:北斗系統(tǒng)本應擁有上百萬用戶的能力,目前卻只有幾千個用戶,國家投入幾十億元,但利用很不充分,造成了資源的嚴重浪費。北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)目前在民用領域應用不充分、未形成產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀,與該系統(tǒng)作為世界上第三個投入實際應用的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的地位很不相稱。用戶終端設備價格偏高,在市場上無法與GPS系統(tǒng)形成競爭 北斗系統(tǒng)目前的有源定位技術體制決定了其用戶終端設備需能收能發(fā),在技術應用上有通信功能,應用優(yōu)勢明顯,這是無可懷疑的。但這種體制也使用戶終端制造成本增加,加上終端設備用戶少,所以目前市場價格偏高,多數(shù)用戶難以接受。用戶終端設備價格昂貴的北斗系

27、統(tǒng)在市場上是無法與GPS系統(tǒng)進行競爭的。用戶終端設備研制開發(fā)滯后,跟不上應用需求 北斗系統(tǒng)用戶終端設備研制開發(fā)嚴重滯后于系統(tǒng)建設。究其原因,一是用戶終端設備研制起步較晚,沒有做到與系統(tǒng)建設同步研發(fā);二是用戶終端研制難度大,沒有集中力量對其重點進行攻關,各研制單位各自為戰(zhàn),技術上不交流,形不成合力;三是國內(nèi)器件、部件生產(chǎn)基礎差,而進口芯片價格昂貴。在2002年北斗系統(tǒng)開始試運行時,系統(tǒng)民用終端設備尚不成熟。至今國內(nèi)仍有十幾家單位在投入資金研制北斗用戶終端,但提高性能價格比的成效并不大,有的單位甚至不得不退出研發(fā)。目前能生產(chǎn)北斗系統(tǒng)民用終端的廠商有五、六家,產(chǎn)品價格較高,各有優(yōu)缺點。北斗系統(tǒng)民用終

28、端設備生產(chǎn)廠商各自為戰(zhàn)的研制生產(chǎn)方式,在當前用戶量不大、生產(chǎn)批量上不去的情況下,成本下不來;而成本下不來,市場用戶就上不去,形成一個惡性循環(huán)。用戶終端設備生產(chǎn)方式存在的高成本是影響北斗系統(tǒng)推廣應用的問題之一。4) 北斗民用市場的自由化和無序競爭,影響了北斗系統(tǒng)應用市場的健康發(fā)展 由于國家沒有北斗系統(tǒng)民用開發(fā)規(guī)劃和應用市場準入機制,市場完全是無序的自由競爭,一些企業(yè)單位對北斗系統(tǒng)市場認識和估計過于樂觀,為早日搶到市場,自發(fā)投入不少資金開發(fā)北斗民用終端。到目前為止,真正獲得成功、設備產(chǎn)品質量較好的廠家只有幾個。有一些企業(yè)單位在產(chǎn)品技術質量還不成熟的情況下, 就急于推銷自己的產(chǎn)品收回投資,采用低價競

29、爭方式搶占市場,結果是實際運行故障頻發(fā)用戶服務又跟不上,動搖了用戶選用或繼續(xù)使用北斗系統(tǒng)的信心,增加了對北斗系統(tǒng)應用的懷疑情緒,影響了北斗系統(tǒng)健康發(fā)展和推廣應用。3.4 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用的主要制約因素 目前, 影響、制約北斗系統(tǒng)在民用領域獲得廣泛應用的因素主要是 HYPERLINK /wiki/北斗導航系統(tǒng)#cite_note-.E2.80.9C.E5.8C.97.E6.96.97.E2.80.9D.E6.88.90.E5.85.A8.E7.90.83.E5.8D.AB.E6.98.9F.E5.AF.BC.E8.88.AA.E7.B3.BB.E7.BB.9F.E5.9B.9B.E5.A4.

30、A7.E6.A0.B8.E5.BF.83.E4.BE.9B.E5.BA.94.E5.95.86.E4.B9.8B.E4.B8.80-4 8 :1) 系統(tǒng)用戶終端設備價格昂貴 前面已分析到,造成北斗系統(tǒng)用戶終端設備價格昂貴的主要原因,一是目前系統(tǒng)本身所采用的有源定位技術體制,二是終端設備生產(chǎn)量少、關鍵元器件依賴進口使生產(chǎn)成本居高不下。關于北斗系統(tǒng)的技術體制改進和完善問題,已在中國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的研制計劃中基本得到了考慮。在后續(xù)分析的推動北斗系統(tǒng)民用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的對策與建議中,提出國家應投入資金,組織有關部門聯(lián)合攻關, 解決北斗系統(tǒng)用戶終端設備關鍵元器件國產(chǎn)化問題。2) 系統(tǒng)應用缺乏國家政策的有

31、力支持 北斗系統(tǒng)是國家花費巨資建設起來的的軍、民兩用區(qū)域性衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。作為一個新興產(chǎn)業(yè),北斗系統(tǒng)要發(fā)展壯大,與國家政策的支持是分不開的。但是,我國至今缺少一個對國家安全有著重要意義的有關衛(wèi)星導航定位產(chǎn)業(yè)的國家級政策,當然更缺少相應的管理辦法和運營措施。這影響了企業(yè)和科研部門對北斗導航系統(tǒng)應用的投入,直接導致了用戶終端產(chǎn)品品種少、水平低、價格貴。衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)已成為全球信息化產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一,而中國的這項產(chǎn)業(yè)目前大多數(shù)在經(jīng)營國外的產(chǎn)品,大量用戶成為了外國產(chǎn)品的消費者。北斗系統(tǒng)應用研發(fā)與服務的企業(yè)只有寥寥幾家,用戶少得可憐。3) 政策缺位直接導致系統(tǒng)應用推動乏力 北斗衛(wèi)星已經(jīng)升空5

32、年,可它作為一種新技術新業(yè)務,很少有人大力去普及推廣,廣大用戶特別是信息化人員,對其知之甚少,在各種媒體和市場上,也難以找到相關的宣傳資料。很多企業(yè)和用戶,甚至不知道誰是民用衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的主管部門。北斗系統(tǒng)在應用系統(tǒng)的開發(fā)試驗上,需要大量的資金投入,開發(fā)運營企業(yè)難以在資金上長久維持,用戶就更做不到花費巨資,為自己建設應用小平臺。沒有國家資金的介入,公司的資金杯水車薪。4 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與GPS功能特點的比較1覆蓋范圍：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)主要覆蓋我國本土的區(qū)域性、全天候導航系統(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約70140，北緯555。GPS是覆蓋全球的、全天候導航系統(tǒng)；2衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛(wèi)星，衛(wèi)星的赤道角距約60。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角55軌道面赤道角距60；3定位原理：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。由用戶設備獨立解算自己三維定位數(shù)據(jù)；4、定位精度：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)為三維定位精度約幾十米，授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼已由16m提高到6m，C/A碼已由25100m提