中國“北斗衛星”概況

北斗衛星導航系統﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是 中國正在實施的自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統。

中國“北斗衛星”概況

北斗衛星導航系統由空間端、地面端和用戶端三部分組成。空間端包括5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星。地面端包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”(GLONASS)、歐洲“伽利略”(GALILEO)等其他衛星導航系統兼容的終端組成。

中國此前已成功發射四顆北斗導航試驗衛星和九顆北斗導航衛星(其中,北斗-1A已經結束任務),將在系統組網和試驗基礎上,逐步擴展為全球衛星導航系統。

北斗衛星導航系統建設目標是建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠覆蓋全球的導航系統。

北斗衛星導航系統,促進衛星導航產業鏈形成,形成完善的國家衛星導航應用產業支撐、推廣和保障體系,推動衛星導航在國民經濟社會各行業的廣泛應用。

目前全世界有4套衛星導航系統:中國北斗、美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”、歐洲“伽利略”。其中美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”已建成投入使用。中國北斗,歐洲“伽利略”仍處於建設階段。

衛星導航系統是重要的空間基礎設施,為人類帶來了巨大的社會經濟效益。中國作為發展中國家,擁有廣闊的領土和海域,高度重視衛星導航系統的建設,努力探索和發展擁有自主知識產權的衛星導航定位系統。

2000年以來,中國已成功發射了9顆“北斗導航試驗衛星”,建成北斗導航試驗系統(第一代系統)。這個系統具備在中國及其周邊地區範圍內的定位、授時、報文和GPS廣域差分功能,並已在測繪、電信、水利、交通運輸、漁業、勘探、森林防火和國家安全等諸多領域逐步發揮重要作用。

我國正在建設的北斗衛星導航系統空間段由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成,提供兩種服務方式,即開放服務和授權服務(屬於第二代系統)。開放服務是在服務區免費提供定位、測速和授時服務,定位精度為10米,授時精度為50納秒,測速精度0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。

我國計劃2012年左右,“北斗”系統將覆蓋亞太地區,2020年左右覆蓋全球。我國正在實施北斗衛星導航系統建設,已成功發射九顆北斗導航衛星。根據系統建設總體規劃,2012年左右,系統將首先具備覆蓋亞太地區的定位、導航和授時以及短報文通信服務能力;2020年左右,建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。

發展歷程

衛星導航系統是重要的空間信息基礎設施。中國高度重視衛星導航系統的建設,一直在努力探索和發展擁有自主知識產權的衛星導航系統。2000年,首先建成北斗導航試驗系統,使我國成為繼美、俄之後的世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。該系統已成功應用於測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域,產生顯著的經濟效益和社會效益。特別是在2008年北京奧運會、汶川抗震救災中發揮了重要作用。為更好地服務於國家建設與發展,滿足全球應用需求,我國啟動實施了北斗衛星導航系統建設。

“北斗”衛星導航系統:

“北斗”衛星導航試驗系統(也稱“雙星定位導航系統”)為我國“九五”列項,其工程代號取名為“北斗一號”,其方案於1983年提出。我國結合國情,科學、合理地提出並制訂自主研製實施“北斗”衛星導航系統建設的“三步走”規劃:第一步是試驗階段,即用少量衛星利用地球同步靜止軌道來完成試驗任務,為“北斗”衛星導航系統建設積累技術經驗、培養人才,研製一些地面應用基礎設施設備等;第二步是到2012年,計劃發射10多顆衛星,建成覆蓋亞太區域的“北斗”衛星導航定位系統(即“北斗二號”區域系統);第三步是到2020年,建成由5顆靜止軌道和30顆非靜止軌道衛星組網而成的全球衛星導航系統。

導航衛星

北斗一代

“北斗”衛星導航試驗系統(“北斗一號”)

2003年5月25日零時34分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功地將第三顆“北斗一號”衛星送入太空。前兩顆衛星分別於2000年10月31日和12月21日發射升空,運行至今導航定位系統工作穩定,狀態良好。這次發射的是導航定位系統的備份星,它與前兩顆“北斗一號”工作星組成了完整的衛星導航定位系統,確保全天候、全天時提供衛星導航信息。這標誌著我國成為繼美國GPS和俄羅斯的GLONASS後,在世界上第三個建立了完善的衛星導航系統的國家,該系統的建立對我國國民國防和經濟建設將起到積極作用。2007年2月3日,“北斗一號”第四顆衛星發射成功,該衛星不僅作為早期三顆衛星的備份,同時還將進行“北斗”衛星導航定位系統的相關試驗。目前,“北斗一號”已有四顆衛星在太空遨遊,組成了完整的衛星導航定位系統,確保全天候、全天時提供衛星導航資訊。

“北斗一號”是利用地球同步衛星為用戶提供快速定位、簡短數字報文通信和授時服務的一種全天候、區域性的衛星定位系統。系統由兩顆地球靜止衛星(800°E和1400°E)、一顆在軌備份衛星(110.50°E)、中心控制系統、標校系統和各類用戶機等部分組成。其覆蓋範圍是北緯5° -55° ,東經70° -140° 之間的心臟地區,上大下小,最寬處在北緯35° 左右。定位精度為水平精度100米(1 ),設立標校站之後為20米(類似差分狀態),工作頻率為2491.75MHz,系統能容納的用戶數為每小時540000戶。“北斗一號”具有衛星數量少、投資小、用戶設備簡單價廉、能實現一定區域的導航定位、通訊等多用途,可滿足當前我國陸、海、空運輸導航定位的需求。

“北斗一號”就性能來說,和美國GPS相比差距甚大。第一,覆蓋範圍也不過是初步具備了我國周邊地區的定位能力,與GPS的全球定位相差甚遠。第二,定位精度低,定位精度最高20米,而GPS可以到10米以內。第三,由於採用衛星無線電測定體制,用戶終端機工作時要發送無線電信號,會被敵方無線電偵測設備發現,不適合軍用。第四,無法在高速移動平臺上使用,這限制了它在航空和陸地運輸上的應用。但最重要的是,“北斗一號”是我國獨立自主建立的衛星導航系統,它的研製成功標誌著我國打破了美、俄在此領域的壟斷地位,解決了中國自主衛星導航系統的有無問題。它是一個成功的、實用的、投資很少的初步起步系統。此外,該系統並不排斥國內民用市場對GPS的廣泛使用。以“北斗”導航試驗系統為基礎,我國開始逐步實施“北斗”衛星導航系統的建設,首先滿足中國及其周邊地區的導航定位需求,並進行系統的組網和測試,逐步擴展為全球衛星導航定位系統。

發展過程

2000年10月31日,中國自行研製的第一顆導航定位衛星“北斗導航試驗衛星”在西昌衛星發射中心發射成功。這顆衛星採用的是“長征三號甲”運載火箭。該衛星已圓滿結束任務。

2000年12月21日,20世紀中國航天最後一次發射獲得圓滿成功。中國航天人以全年5戰5捷的優異成績向20世紀道別。

2000年12月21日21日0時20分,我國自行研製的第二顆“北斗導航試驗衛星”,在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”火箭發射升空,並準確進入預定軌道。它與同年10月31日發射的第一顆“北斗導航試驗衛星”一起,構成了“北斗導航系統”。這標誌著我國將擁有自主研製的第一代衛星導航定位系統。“北斗導航試驗衛星”和“長征三號甲”運載火箭,由航天科技集團所屬空間技術研究院和運載火箭技術研究院研製。這次發射是我國長征系列運載火箭第六十四次飛行,也是自1996年10月以來,我國航天發射連續第二十二次獲得成功。

2003年5月25日,我國在西昌衛星發射中心用長征3A運載火箭,成功地將第三顆北斗導航定位衛星送入太空。這標誌著我國已自主建立了完善的衛星導航系統,對我國國民經濟建設將起到積極作用。

2007年2月3日零時28分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將北斗導航試驗衛星送入太空。該北斗導航試驗衛星在西昌衛星發射中心發射升空後,因太陽帆板展開時發生故障,造成衛星不能正常運行。

2007年4月11日,經過航天科研人員60天的鏖戰,2月3日發射升空的北斗導航試驗衛星故障已被排除,衛星運行姿態良好,星上儀器工作正常,已轉入在軌長期管理。

北斗二代

“北斗”衛星導航定位系統(“北斗二號”)

《2006年中國航天白皮書》宣佈將在未來5年啟動五大航天工程,其中具有軍事用途的第二代“北斗”衛星導航系統將在4年內完成部署。有專家表示,二代“北斗”衛星系統部署完成後,中國將能對小目標發動精準攻擊,而美國也有媒體認為中國用北斗計劃來壓制美國衛星的軍事優勢。隨著我國綜合國力的提升和衛星導航定位系統全面滲透普通人的生活,還有科索沃戰爭和第二次海灣戰爭美國GPS制導高精度打擊武器的誘惑,構建一個類似GPS的全球衛星導航定位系統開始提上日程,從2007年開始正式建設“北斗”衛星導航定位系統(“北斗二號”)。

“北斗”衛星導航定位系統需要發射35顆衛星,足足要比GPS多出11顆。按照規劃,“北斗”衛星導航定位系統將有5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成,採用“東方紅”-3號衛星平臺。30顆非靜止軌道衛星又細分為27顆中軌道(MEO)衛星和3顆傾斜同步(IGSO)衛星組成,27顆MEO衛星平均分佈在傾角55度的三個平面上,軌道高度21500公里。“北斗“衛星導航定位系統將提供開放服務和授權服務。開放服務在服務區免費提供定位,測速和授時服務,定位精度為10米,授時精度為50納秒,測速精度為0.2米/秒。授權服務則是軍事用途的馬甲,將向授權用戶提供更安全與更高精度的定位,測速,授時服務,外加繼承自北斗試驗系統的通信服務功能。

2010年1月17日凌晨,我國“北斗二號”衛星導航系統的第三顆衛星成功發射。此前,第一、第二顆“北斗二號”衛星分別於2007年4月和2009年4月發射。衛星發射時間間隔越來越短,預示著“北斗二號”正在加速組網。

發展過程

2007年4月14日4時11分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將一顆北斗導航衛星送入太空。約14分鐘後,星箭分離。西安衛星測控中心傳來的數據表明,衛星準確進入預定軌道。

這次發射的北斗導航衛星(COMPASS-M1),是中國北斗導航系統(COMPASS)建設計劃的一顆衛星,飛行在高度為21500千米的中圓軌道。這顆衛星的發射成功,標誌著我國自行研製的北斗衛星導航系統進入新的發展建設階段。 這次發射的衛星和用於發射的“長征三號甲”運載火箭分別由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研製。這是長征系列運載火箭的第97次飛行。

2009年4月15日零時16分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭,成功將第2顆北斗導航衛星送入預定軌道。中國衛星導航工程中心負責人介紹,這次發射的北斗導航衛星(COMPASS-G2),是中國北斗衛星導航系統(COMPASS,中文音譯名稱BeiDou)建設計劃中的第二顆組網衛星,是地球同步靜止軌道衛星。這顆衛星的成功發射,對於北斗衛星導航系統建設具有十分重要的意義。衛星導航系統是重要的空間基礎設施,可提供高精度的定位、測速和授時服務,能帶來巨大的社會和經濟效益。我國高度重視衛星導航系統的建設,一直努力探索和發展擁有自主知識產權的衛星導航系統。中國已建成的北斗導航試驗系統,在測繪、電信、水利、交通運輸、漁業、勘探、森林防火和國家安全等諸多領域發揮著重要作用。目前,正在實施建設北斗衛星導航系統。這次發射的衛星和運載火箭分別由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研製。這是長征系列運載火箭的第116次飛行。

2010年1月17日0時12分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭,成功將第三顆北斗導航衛星送入預定軌道,這標誌著北斗衛星導航系統工程建設又邁出重要一步,衛星組網正按計劃穩步推進。

據中國衛星導航工程中心負責人介紹,我國正在實施北斗衛星導航系統(COMPASS,中文音譯名稱BeiDou)建設工作,規劃相繼發射5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星。

建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。此前,已成功發射了兩顆北斗導航衛星,這一顆衛星為靜止軌道衛星。按照建設規劃,2012年左右,北斗衛星導航系統將首先提供覆蓋亞太地區的導航、授時和短報文通信服務能力。2020年左右,建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。

2010年6月2日晚23時53分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭,將第四顆北斗導航衛星成功送入太空預定軌道,這標誌著北斗衛星導航系統組網建設又邁出重要一步,中國衛星導航系統專項管理辦公室負責人表示,目前,中國北斗導航衛星已進入密集發射組網階段。北斗衛星導航系統是中國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統,其建設目標為:建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠的覆蓋全球的北斗衛星導航系統,促進衛星導航產業鏈形成,形成完善的國家衛星導航應用產業支撐、推廣和保障體系,推動衛星導航在國民經濟社會各行業的廣泛應用。

2010年8月1日5時30分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功發射第五顆北斗導航衛星。這是一顆傾斜地球同步軌道衛星,也是中國今年連續發射的第3顆北斗導航系統組網衛星。據中國衛星導航系統專項管理辦公室負責人介紹,北斗衛星導航系統(英文簡稱COMPASS,中文音譯名稱BeiDou)作為中國獨立發展、自主運行的全球衛星導航系統,是國家正在建設的重要空間信息基礎設施,可廣泛用於經濟社會的各個領域。中國北斗衛星導航系統能夠提供高精度、高可靠的定位、導航和授時服務,具有導航和通信相結合的服務特色。該系統經過19年的發展,在測繪、漁業、交通運輸、電信、水利、森林防火、減災救災和國家安全等諸多領域得到應用,已產生顯著的經濟效益和社會效益,特別是在四川汶川、青海玉樹抗震救災中發揮出非常重要的作用。按照“三步走”的發展戰略,中國北斗衛星導航系統將於2012年前具備亞太地區區域服務能力,2020年左右,建成由30餘顆衛星、地面段和各類用戶終端構成的、覆蓋全球的大型航天系統。北斗衛星導航系統技術複雜、規模龐大,它的建設應用,將實現中國航天從單星研製向組批生產、從保單星成功向保組網成功、從以衛星為核心向以系統為核心、從面向行業用戶向面向大眾用戶的歷史性轉型,開啟中國航天事業的新徵程。此次發射的衛星及其運載火箭分別由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研製。本次衛星發射也是中國“長征”系列運載火箭第126次航天飛行。

北京時間2010年11月1日0時26分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭成功將第六顆北斗導航衛星送入太空,這是我國今年連續發射的第4顆北斗導航系統組網衛星。經過19年的不斷髮展和建設,北斗衛星導航系統在測繪、漁業、交通運輸、電信、水利、森林防火、減災救災和國家安全等諸多領域得到應用,產生了顯著的經濟效益和社會效益,特別是在四川汶川、青海玉樹抗震救災中發揮了非常重要的作用。在這次發射中,中國衛星導航系統管理辦公室首次在運載火箭上使用了北斗衛星導航系統標誌。藍色圓形標誌包含有北斗七星、司南、網格化地球等元素以及北斗衛星導航系統的中英文名稱,表明北斗系統星地一體,為全球提供高精度、高可靠的定位、導航和授時服務的行業特點,展示其開放兼容、走向世界、服務全球的建設宗旨。這次發射的衛星和運載火箭分別由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研製。這是長征系列運載火箭的第133次飛行。

北京時間2010年12月18日4時20分,我國在西昌衛星發射中心使用長征三號甲運載火箭,成功將第7顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道。至此,2010年我國共進行了15次成功發射,創歷史新高,而這樣的發射密度在國際上已於美俄相當。

本次發射的第七顆北斗導航衛星是一顆傾斜地球同步軌道衛星,也是我國今年連續發射的第5顆北斗導航系統組網衛星。北斗衛星導航系統是我國獨立發展、自主運行的全球衛星導航系統,按照“三步走”的發展戰略,北斗衛星導航系統將於2012年前具備亞太地區區域服務能力,2020年左右,建成由30餘顆衛星、地面段和各類用戶終端構成的、覆蓋全球的大型航天系統。第七顆北斗導航衛星的成功發射,表明北斗衛星導航系統組網建設正按計劃順利推進,今後幾年將持續進行組網發射。

這是一顆傾斜地球同步軌道衛星。這次發射是今年北斗導航系統組網衛星的第一次發射,也是我國“十二五”期間的首次航天發射。

這次北斗導航衛星的成功發射,標誌著北斗區域衛星導航系統的基本系統建設完成,我國自主衛星導航系統建設進入新的發展階段。這顆衛星將與2010年發射的5顆導航衛星共同組成“3+3”基本系統(即3顆GEO衛星加上3顆IGSO衛星),經一段時間在軌驗證和系統聯調後,將具備向我國大部分地區提供初始服務條件。今明兩年,我國還將陸續發射多顆組網導航衛星,完成北斗區域衛星導航系統建設,滿足測繪、漁業、交通運輸、氣象、電信、水利等行業,以及大眾用戶的應用需求。這次發射的衛星和火箭分別由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研製。這是長征系列運載火箭的第137次飛行。

2011年7月27日5時44分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將第九顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道,這是北斗導航系統組網的第四顆傾斜地球同步軌道衛星。這次北斗導航衛星的成功發射,標誌著我國北斗區域衛星導航系統建設又邁出了堅實一步。目前,北斗區域衛星導航系統的基本系統已建設完成,正在抓緊開展星地聯調和測試評估工作,經初步測試系統運行良好,將於今年年底前為我國及周邊大部分地區初步提供連續無源定位、導航和授時以及短報文通信服務,滿足交通運輸、漁業、林業、氣象、電信、水利、測繪等行業以及大眾用戶的應用需求。按照“三步走”的發展戰略,明年年底前,我國還將陸續發射多顆組網導航衛星,不斷提升系統服務性能,擴大覆蓋區域,完成北斗區域衛星導航系統建設。2020年左右,將建成由30餘顆衛星組成的北斗全球衛星導航系統,提供覆蓋全球的高精度、高可靠的定位、導航和授時服務。

201210月25日23時33分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭,成功將第16顆北斗導航衛星發射升空並送入預定轉移軌道。這是一顆地球靜止軌道衛星,將與先期發射的15顆北斗導航衛星組網運行,形成區域服務能力。根據計劃,北斗衛星導航系統將於明年初向亞太大部分地區提供正式服務。


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