北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是中國人獨(dú)有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是我國人民的驕傲。

今天小編帶大家了解一下北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及系統(tǒng)的應(yīng)用：

一．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)介紹

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中國正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：建成獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動衛(wèi)星導(dǎo)航在國民經(jīng)濟(jì)社會各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，以應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為根本目標(biāo)，不僅要建成系統(tǒng)，更要用好系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益，遵循以下建設(shè)原則：

1.1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展路線

1.1994年啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)，2000年實(shí)現(xiàn)區(qū)域有源服務(wù)能力；

2.2004年啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，2012年實(shí)現(xiàn)區(qū)域無源服務(wù)能力；

3.2020年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球無源服務(wù)能力。

1.2北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分

衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分———被丟衛(wèi)星；地面控制部分———地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分———北斗衛(wèi)星信號接收機(jī)。下文逐一介紹。

1.2.1 空間部分——北斗衛(wèi)星

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間端由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，中國2012年左右， “北斗”系統(tǒng)復(fù)蓋亞太地區(qū)，2020年左右復(fù)蓋全球。中國正在實(shí)施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，已成功發(fā)射16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，2012年左右，系統(tǒng)將首先具備復(fù)蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)以及短報(bào)文通信服務(wù)能力。2020年左右，建成復(fù)蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間端計(jì)劃由35顆衛(wèi)星組成，包括5顆靜止軌道衛(wèi)星、27顆中地球軌道衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星。5顆靜止軌道衛(wèi)星定點(diǎn)位置為東經(jīng)58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球軌道衛(wèi)星運(yùn)行在3個(gè)軌道面上，軌道面之間為相隔120°均勻分布。至2012年底北斗亞太區(qū)域?qū)Ш秸介_通時(shí)，已為正式系統(tǒng)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了16顆衛(wèi)星，其中14顆組網(wǎng)并提供服務(wù)，分別為5顆靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（均在傾角55°的軌道面上），4顆中地球軌道衛(wèi)星（均在傾角55°的軌道面上）。

1.2.2地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)

地面站不間斷地對北斗衛(wèi)星進(jìn)行觀測,主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù)，然后將結(jié)果送到地面控制站并將計(jì)算和預(yù)報(bào)的信息傳給衛(wèi)星注入站，并對北斗衛(wèi)星進(jìn)行信息更新。

1.2.3用戶端

u 普通型：定位和點(diǎn)對點(diǎn)的通信，適合于一般車輛、船舶及便攜等用戶的定位導(dǎo)航應(yīng)用，可接收和發(fā)送定位及通信信息，與中心站及其它用戶終端雙向通信。

u 通信型：適合于野外作業(yè)、水文測量、環(huán)境檢測等各類數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸用戶，可接收和發(fā)送短信息、報(bào)文，與中心站和其它用戶終端進(jìn)行雙向或單向通信。

u 授時(shí)型：適合于授時(shí)、校時(shí)、時(shí)間同步等用戶，可提供數(shù)十納秒級的時(shí)間同步精度。

u 指揮型：指揮型用戶機(jī)是供擁有一定數(shù)量用戶的上級集團(tuán)管理部門所使用，除具有普通用戶機(jī)所有功能外，還能夠播發(fā)通播信息和接收中心控制系統(tǒng)發(fā)給所屬用戶的定位通信信息。

u 多模型用戶機(jī)：此種用戶機(jī)既能接收北斗衛(wèi)星定位和通信信息，又可利用GPS系統(tǒng)或GPS增強(qiáng)系統(tǒng)導(dǎo)航定位，適合于對位置信息要求比較高的用戶。

該型用戶機(jī)只能進(jìn)行定位和點(diǎn)對點(diǎn)的通信，適合于一般車輛、船舶及便攜等用戶的定位導(dǎo)航應(yīng)用，可接收和發(fā)送定位及通信信息，與中心站及其它用戶終端雙向通信；適合于野外作業(yè)、水文測量、環(huán)境檢測等各類數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸用戶，可接收和發(fā)送短信息、報(bào)文，與中心站和其它用戶終端進(jìn)行雙向或單向通信。指揮型用戶機(jī)又可分為一、二、三級。其中一級指揮型用戶機(jī)，所轄用戶為普通型用戶機(jī)；二級指揮用戶機(jī)，所轄用戶為一級指揮機(jī)用戶；三級指揮型用戶機(jī)，所轄用戶為二級指揮機(jī)用戶。

二．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用介紹

民用領(lǐng)域的應(yīng)用

可分為定位、短報(bào)文和授時(shí)三大類。其中目前應(yīng)用最廣泛的為前兩類。近年來，隨著我國對安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)等的加大投入，特別是在海上漁船監(jiān)控、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、氣象監(jiān)測和應(yīng)急減災(zāi)等重點(diǎn)領(lǐng)域，北斗系統(tǒng)的應(yīng)用需求呈現(xiàn)出快速增長的勢頭。

北斗導(dǎo)航重大專項(xiàng)應(yīng)用示范工程

“重點(diǎn)運(yùn)輸過程監(jiān)控管理服務(wù)示范系統(tǒng)工程”、“大氣海洋和空間監(jiān)測預(yù)警示范應(yīng)用”、“林業(yè)生態(tài)建設(shè)與保護(hù)北斗示范應(yīng)用系統(tǒng)”等一批示范系統(tǒng)先后啟動，極大促進(jìn)了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2.1北斗運(yùn)營服務(wù)平臺

北斗運(yùn)營服務(wù)平臺是集團(tuán)用戶應(yīng)用基本條件

北斗運(yùn)營服務(wù)系統(tǒng)依托于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在服務(wù)區(qū)域內(nèi)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，為用戶中心確定其配有北斗用戶機(jī)的下屬所在的地理經(jīng)緯度，并提供集團(tuán)用戶中心與其下屬之間、任兩個(gè)下屬單元之間的雙向通信服務(wù)，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。在民用領(lǐng)域，可以對車、船、飛機(jī)等移動物體進(jìn)行監(jiān)控與管理，例如：漁船出海后，遇到險(xiǎn)情可及時(shí)進(jìn)行搜救，減少人員傷亡；從經(jīng)濟(jì)方面考慮，漁民可在海上進(jìn)行期貨交易，大大提高漁業(yè)交易水平，促進(jìn)漁業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展；

2.2北斗漁業(yè)應(yīng)用方案

2.2.1行業(yè)概述

近幾年，我國和周邊國家，日本、韓國、越南、菲律賓、緬甸等多次發(fā)生涉漁糾紛并引發(fā)外交事件，對我國漁船監(jiān)控需求迫切。

系統(tǒng)利用衛(wèi)星定位通信技術(shù)結(jié)合WebGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)船位實(shí)時(shí)監(jiān)測及顯示;定時(shí)船位回報(bào);歷史船位的查詢和軌跡播放;船舶資料管理;漁船緊急救援指揮等。

2.2.2系統(tǒng)組成

主要由北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化的北斗運(yùn)營服務(wù)中心、岸上監(jiān)控臺站、北斗海洋漁業(yè)船載終端等四大部分構(gòu)成。

2.2.3監(jiān)控中心平臺軟件架構(gòu)

平臺的軟件架構(gòu)，包含了基礎(chǔ)層、資源層、組件層、服務(wù)層和應(yīng)用層。

2.3.4平臺功能

歷史船舶信息管理

歷史船舶信息管理，用于查詢船舶歷史航線、以及歷史短消息的統(tǒng)計(jì)。歷史航線查詢提供用戶瀏覽船舶過往航行軌跡。用戶需要選擇待查詢的船舶，輸入查詢的起始日期和結(jié)束日期，船舶監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)查詢條件給出一條船舶航行軌跡。

數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理功能，用于對整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。在系統(tǒng)運(yùn)行初期，船舶的基本信息和船載設(shè)備(北斗接收機(jī))的基本信息己批量地輸入到中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)管理針對船舶的管理。即添加待作業(yè)的船舶在系統(tǒng)中，以便后續(xù)的監(jiān)控。

緊急報(bào)警

根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警條件，遇到臨界災(zāi)害值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，根據(jù)接到漁船的緊急報(bào)警信息，平臺發(fā)出報(bào)警信息。

終端管理

對船載北斗終端進(jìn)行通信指揮，包括命令的下發(fā)和接收，各類服務(wù)信息的推送。應(yīng)急報(bào)警時(shí)給搜救終端發(fā)送搜救指令并監(jiān)督執(zhí)行情況。

2.3.5北斗終端方案

u 北斗船載終端接收北斗衛(wèi)星定位信號，通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)信道與監(jiān)控中心進(jìn)行雙向短信和數(shù)據(jù)通信。車載終端定時(shí)將漁船的實(shí)時(shí)位置、運(yùn)動狀態(tài)、警情等信息上傳至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)按需向船載終端發(fā)布天氣信息和預(yù)警信息，以及對漁船進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度、監(jiān)控和管理。

u 近海：（移動通信+北斗定位）、遠(yuǎn)海：（北斗通信+北斗定位）

u 應(yīng)用軟件功能

在嵌入式平臺上（ Windows CE 、 Android 等）實(shí)現(xiàn)海圖顯示、越界報(bào)警、信息傳輸、定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃等功能）

2.3.6 關(guān)鍵技術(shù)

(1)網(wǎng)絡(luò)GIS:基于Mapserver和OpenLayer的開源GIS

系統(tǒng)主要采用免費(fèi)開源GIS的Mapserver作為地理信息服務(wù)器，Openlayer作為地理信息瀏覽器。

MapServer是地圖渲染引擎，作為一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境運(yùn)行或作為一個(gè)API訪問獨(dú)立的多種編程語言的應(yīng)用。 MapServer可以讓數(shù)字格式存儲的空間信息變成地圖圖像。將矢量海圖信息變成具有符號、注記的電子地圖。

Openlayer是一個(gè)專為WebGIS客戶端開發(fā)提供的Javascript類庫包，用于

實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)訪問。

WebGIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù):電子海圖,S52和S52標(biāo)準(zhǔn)。

(2)北斗定位和通信技術(shù)

北斗衛(wèi)星定位技術(shù)是船舶監(jiān)控系統(tǒng)中船舶定位數(shù)據(jù)的來源。之前用有源定位，到北斗二代空間段組網(wǎng)成功，具備服務(wù)能力時(shí)，利用無源定位體制定位。

北斗通信技術(shù)：每次最多傳輸120個(gè)漢字的短報(bào)文，實(shí)現(xiàn)終端與終端、終端與平臺之間的通信。

2.3北斗應(yīng)急減災(zāi)方案

2.3.1系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)由北斗綜合信息服務(wù)平臺系統(tǒng)、災(zāi)害應(yīng)急指揮與災(zāi)情信息采集管理系統(tǒng)（簡稱用戶系統(tǒng)）和傳輸系統(tǒng)三大部分組成。平臺系統(tǒng)包括基礎(chǔ)服務(wù)平臺和行業(yè)服務(wù)平臺（應(yīng)急救災(zāi)指揮調(diào)度應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)）；用戶系統(tǒng)包括終端設(shè)備（北斗手持型用戶機(jī)、車載型用戶機(jī)和指揮型用戶機(jī)），國家級災(zāi)害應(yīng)急指揮與災(zāi)情信息采集管理平臺和省級災(zāi)害應(yīng)急指揮與災(zāi)情信息采集平臺三部分；傳輸系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星和北斗地面運(yùn)控中心組成。

2.3.2系統(tǒng)工作流程

● 北斗用戶機(jī)（手持型和車載型）可直接通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（北斗衛(wèi)星、地面站和指揮型用戶機(jī)）進(jìn)行定位并即時(shí)獲得當(dāng)前所在位置的信息。國家和各省級指揮中心以及應(yīng)急指揮車通過電子地圖（GIS）可實(shí)現(xiàn)對各北斗用戶機(jī)（手持型和車載型）位置的動態(tài)監(jiān)控，還可以實(shí)現(xiàn)對救災(zāi)工作人員的導(dǎo)航和最佳路徑選擇，指引救災(zāi)工作人員以最快速度抵達(dá)現(xiàn)場。

● 國家和省級中心可通過北斗系統(tǒng)直接對各自在搶險(xiǎn)救災(zāi)現(xiàn)場的救災(zāi)工作組進(jìn)行跟蹤定位和傳遞信息，在提高管理決策及指揮調(diào)度效率的同時(shí)，保障了現(xiàn)場信息的準(zhǔn)確及時(shí)傳遞和各項(xiàng)指令的快速下達(dá)。

2.3.3 災(zāi)害應(yīng)急指揮與災(zāi)情信息采集管理系統(tǒng)

三．北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展

3.1產(chǎn)業(yè)鏈全貌

北斗產(chǎn)業(yè)鏈：北斗現(xiàn)階段應(yīng)用主要在位置服務(wù)領(lǐng)域，因此，站在導(dǎo)航與位置服務(wù)角度將涉及到北斗的行業(yè)梳理一下，分為衛(wèi)星、地面、基礎(chǔ)構(gòu)件、終端設(shè)備、平臺和應(yīng)用軟件，運(yùn)營服務(wù)，GIS、遙感等。產(chǎn)業(yè)鏈長度長、覆蓋范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

3.2產(chǎn)業(yè)鏈

基礎(chǔ)產(chǎn)品：約1%（芯片、天線）

北斗芯片/OEM已突破

系統(tǒng)集成：約58%（終端、手機(jī)、車船、精細(xì)農(nóng)業(yè)等）

核心技術(shù)已經(jīng)突破，主要依賴市場運(yùn)營（除國防、經(jīng)濟(jì)安全領(lǐng)域）

運(yùn)營服務(wù)：約41%

規(guī)模大、周期長，但產(chǎn)業(yè)拉動顯著、利潤高；部門、行業(yè)條塊分割嚴(yán)重，企業(yè)難以推動。

3.3市場前景

u 北斗區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)即將建成、特色顯著

u 北斗導(dǎo)航芯片、地圖、射頻等核心部件具有基本生產(chǎn)能力

u 導(dǎo)航市場潛力巨大，且增長迅速

u 二代重大專項(xiàng)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)資金約22億，含：基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)和行業(yè)示范應(yīng)用，國家可能還有新的支持

u 農(nóng)業(yè)部3萬艘漁船安裝了北斗終端設(shè)備。

3.4 面臨挑戰(zhàn)

u GPS占有全球?qū)Ш绞袌?0%的份額

u 北斗系統(tǒng)全球系統(tǒng)尚未建成，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性不足

u 導(dǎo)航芯片技術(shù)相對落后，競爭力差

u 導(dǎo)航終端穩(wěn)定性差，成本高

u 標(biāo)準(zhǔn)不健全，影響發(fā)展。

四．小結(jié)

衛(wèi)星導(dǎo)航對國家安全和經(jīng)濟(jì)安全具有戰(zhàn)略意義

發(fā)展以北斗為主的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)是國家重大決策

發(fā)展導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)也是國家重大經(jīng)濟(jì)發(fā)展策略，是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要依托

發(fā)展北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)是應(yīng)對公共安全、事故災(zāi)難、反恐維穩(wěn)，提供政府決策能力的重要手段

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其產(chǎn)業(yè)將為政府宏觀管理和輔助決策提供支持

國家導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)政策市導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要導(dǎo)向

文章編輯：華星智控 張文波 以后會連續(xù)更新北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的其他行業(yè)應(yīng)用，敬請期待！