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北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認定的供應(yīng)商。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，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(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。
2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件正式版1.0正式公布，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。
2013年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)一周年新聞發(fā)布會在國務(wù)院新聞辦公室新聞發(fā)布廳召開，正式發(fā)布了《北斗系統(tǒng)公開服務(wù)性能規(guī)范（1.0版）》和《北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件（2.0版）》兩個系統(tǒng)文件。
2014年11月23日，國際海事組織海上安全委員會審議通過了對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認可的航行安全通函，這標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式成為全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分，取得面向海事應(yīng)用的國際合法地位。
2016年6月16日，國務(wù)院新聞辦公室召開新聞發(fā)布會，正式發(fā)布《中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)》白皮書。
中國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已獲得國際海事組織的認可。
 
 

北斗衛(wèi)星發(fā)射列表
發(fā)射時間	火箭	衛(wèi)星編號	衛(wèi)星類型	發(fā)射地點
2000年10月31日		北斗-1A	北斗1號	西昌
2000年12月21日		北斗-1B
2003年5月25日		北斗-1C
2007年2月3日		北斗-1D
2007年4月14日04時11分	長征三號甲	第一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（M1）	北斗2號
2009年4月15日	長征三號丙	第二顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（G2）
2010年1月17日		第三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（G1）
2010年6月2日		第四顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（G3）
2010年8月1日05時30分	長征三號甲	第五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（I1）
2010年11月1日00時26分	長征三號丙	第六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（G4）
2010年12月18日04時20分	長征三號甲	第七顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（I2）
2011年4月10日04時47分		第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（I3）
2011年7月27日05時44分		第九顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（I4）
2011年12月2日05時07分		第十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（I5）
2012年2月25日0時12分	長征三號丙	第十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星
2012年4月30日4時50分	長征三號乙	第十二、第十三顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星（“一箭雙星”）
2012年9月19日3時10分	長征三號乙	第十四、十五顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星“一箭雙星”[3]  ）
2012年10月25日23時33分	長征三號丙	第十六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星[4]
2016年2月1日15時29分	長征三號丙	第五顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星[5]
2016年6月12日23時30分	長征三號丙	第二十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星[6]

 
 
定位原理
35顆衛(wèi)星在離地面2萬多千米的高空上，以固定的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。
由于衛(wèi)星的位置精確可知，在接收機對衛(wèi)星觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X,Y,Z）。考慮到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。
事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。
衛(wèi)星定位實施的是“到達時間差”（時延）的概念：利用每一顆衛(wèi)星的精確位置和連續(xù)發(fā)送的星上原子鐘生成的導(dǎo)航信息獲得從衛(wèi)星至接收機的到達時間差。
衛(wèi)星在空中連續(xù)發(fā)送帶有時間和位置信息的無線電信號，供接收機接收。由于傳輸?shù)木嚯x因素，接收機接收到信號的時刻要比衛(wèi)星發(fā)送信號的時刻延遲，通常稱之為時延，因此，也可以通過時延來確定距離。衛(wèi)星和接收機同時產(chǎn)生同樣的偽隨機碼，一旦兩個碼實現(xiàn)時間同步，接收機便能測定時延；將時延乘上光速，便能得到距離。
每顆衛(wèi)星上的計算機和導(dǎo)航信息發(fā)生器非常精確地了解其軌道位置和系統(tǒng)時間，而全球監(jiān)測站網(wǎng)保持連續(xù)跟蹤。
衛(wèi)星導(dǎo)航原理
蹤衛(wèi)星的軌道位置和系統(tǒng)時間。位于地面的主控站與其運控段一起，至少每天一次對每顆衛(wèi)星注入校正數(shù)據(jù)。注入數(shù)據(jù)包括：星座中每顆衛(wèi)星的軌道位置測定和星上時鐘的校正。這些校正數(shù)據(jù)是在復(fù)雜模型的基礎(chǔ)上算出的，可在幾個星期內(nèi)保持有效。
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時間是由每顆衛(wèi)星上原子鐘的銫和銣原子頻標(biāo)保持的。這些星鐘一般來講精確到世界協(xié)調(diào)時（UTC）的幾納秒以內(nèi)，UTC是由美國海軍觀象臺的“主鐘”保持的，每臺主鐘的穩(wěn)定性為若干個10^-13秒。衛(wèi)星早期采用兩部銫頻標(biāo)和兩部銣頻標(biāo)，后來逐步改變?yōu)楦嗟夭捎勉滎l標(biāo)。通常，在任一指定時間內(nèi)，每顆衛(wèi)星上只有一臺頻標(biāo)在工作。
衛(wèi)星導(dǎo)航原理：衛(wèi)星至用戶間的距離測量是基于衛(wèi)星信號的發(fā)射時間與到達接收機的時間之差，稱為偽距。為了計算用戶的三維位置和接收機時鐘偏差，偽距測量要求至少接收來自4顆衛(wèi)星的信號。
由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，使得民用的定位精度只有數(shù)十米量級。為提高定位精度，普遍采用差分定位技術(shù)（如DGPS、DGNSS），建立地面基準(zhǔn)站 (差分臺)進行衛(wèi)星觀測，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準(zhǔn)確的位置。實驗表明，利用差分定位技術(shù)，定位精度可提高到米級
 
定位精度
中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略之后的全球第四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。定位效果分析是導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估的重要內(nèi)容。此前，由于受地域限制，對北斗全球大范圍的定位效果分析只能通過仿真手段。
由武漢大學(xué)測繪學(xué)院和中國南極測繪研究中心杜玉軍、王澤民等科研人員進行的這項研究，在2011—2012年中國第28次南極科學(xué)考察期間，沿途大范圍采集了北斗和GPS連續(xù)實測數(shù)據(jù)，跨度北至中國天津，南至南極內(nèi)陸昆侖站。同時還采集了中國南極中山站的靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)。為對比分析不同區(qū)域靜態(tài)定位效果，在武漢也進行了靜態(tài)觀測。
科研人員利用嚴謹?shù)姆治鲅芯糠椒?，從信噪比、多路徑、可見衛(wèi)星數(shù)、精度因子、定位精度等多個方面，對比分析了北斗和GPS在航線上不同區(qū)域、尤其是在遠洋及南極地區(qū)不同運動狀態(tài)下的定位效果。
結(jié)果表明，北斗系統(tǒng)信號質(zhì)量總體上與GPS相當(dāng)。在45度以內(nèi)的中低緯地區(qū)，北斗動態(tài)定位精度與GPS相當(dāng)，水平和高程方向分別可達10米和20米左右；北斗靜態(tài)定位水平方向精度為米級，也與GPS相當(dāng)，高程方向10米左右，較GPS略差；在中高緯度地區(qū)，由于北斗可見衛(wèi)星數(shù)較少、衛(wèi)星分布較差，定位精度較差或無法定位。
“現(xiàn)階段的北斗已經(jīng)實現(xiàn)區(qū)域定位，但還不具備全球定位能力，北斗與GPS在定位效果上的差異，主要是由衛(wèi)星數(shù)量和分布造成的。”武漢大學(xué)中國南極測繪研究中心副主任王澤民教授說，“截至文中研究數(shù)據(jù)采集結(jié)束時，北斗系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數(shù)為11顆。上個月，我國成功發(fā)射了新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，北斗系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數(shù)達到了17顆。隨著北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)拉開帷幕，相信今后的實測數(shù)據(jù)一定會更加精彩。”
 
系統(tǒng)功能
四大功能
短報文通信：北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息。
可以達到一次傳送達120個漢字的信息。在遠洋航行中有重要的應(yīng)用價值。
精密授時：北斗系統(tǒng)具有精密授時功能，可向用戶提供20ns-100ns時間同步精度。
定位精度：水平精度100米（1σ），設(shè)立標(biāo)校站之后為20米（類似差分狀態(tài)）。工作頻率：2491.75MHz。
系統(tǒng)容納的最大用戶數(shù)：540000戶/小時。
 
軍用功能
“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的軍事功能與GPS類似，如：運動目標(biāo)的定位導(dǎo)航；為縮短反應(yīng)時間的武器載具發(fā)射位置的快速定位；人員搜救、水上排雷的定位需求等。
這項功能用在軍事上，意味著可主動進行各級部隊的定位，也就是說大陸各級部隊一旦配備“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，除了可供自身定位導(dǎo)航外，高層指揮部也可隨時通過“北斗”系統(tǒng)掌握部隊位置，并傳遞相關(guān)命令，對任務(wù)的執(zhí)行有相當(dāng)大的助益。換言之，大陸可利用“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)執(zhí)行部隊指揮與管制及戰(zhàn)場管理。
 
民用功能
個人位置服務(wù)
氣象應(yīng)用
道路交通管理
鐵路智能交通
海運和水運
航空運輸
應(yīng)急救援
指導(dǎo)放牧