對北斗系統有一定了解的朋友應該都知道，北斗系統分別由空間段、運控段以及用戶段組成，外加一個環境段。

• 空間段：北斗三號空間段由30顆衛星組成，其中包括3顆地球靜止軌道(GEO)衛星、3顆傾斜地球同步軌道(GSO)衛星和24顆中圓地球軌道(MEO)衛星；
• 運控段：主控站、注入站、監測站等30余個地面站；
• 用戶段：北斗終端、與其他導航系統兼容的終端，以及相關的應用服務系統。

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 北斗三號收官專題丨北斗靠什么來“推前浪”

與當前主流的GNSS系統一樣，北斗系統也提供定位、導航、授時（PNT體系）服務，但作為GNSS系統的優秀后浪，北斗系統以其特色成為了當前最復雜的系統。

當前的北斗系統（BDS），不僅是北斗二號區域系統與北斗三號全球系統過渡性組合，還是融合GEO、IGSO、MEO 3種軌道類型的復雜星座。

待北斗三號實現全球組網，北斗三號的在軌衛星將達到30顆，是GNSS中額定星座中最大的星座。而北斗三號的性能也會得到進一步的提高。

• 完全工作的北斗二號系統提供授權、公開、廣域差分(星基增強)和短報文等四種服務，定位精度優于10米，授時精度優于20納秒，測速精度為每秒0.2米。
• 組網成功的北斗三號系統，空間信號測距誤差優于0.5m，其定位精度單頻測量為7m，雙頻測量為3m，測速精度0.2m/s,授時精度20ns.可用性99%。

值得一提，北斗三號系統在亞太區域的服務性能將明顯優于全球性能。

而北斗三號系統與目前其他GNSS系統相比最大的特色，便是短報文的服務，即區域短信息通信服務和全球短信息通信服務。這個源于有源系統的特色服務，同時實現了區域和全球的短信息通信服務。

同樣理由，北斗三號把全球基本服務系統與區城(星基)增強系統組合在一起，同時具備中地球軌道(MEO)、地球靜止軌道（GEO)和傾斜地球同步軌道(GSO)三種軌道形式的組合，也成為未來導航與通信融合衛星的一種先驅性探索。

北斗一號系統，官方的定義是北斗衛星導航試驗系統。當時的北斗一號系統，由三顆定位衛星（兩顆工作衛星、一顆備份衛星），利用有源定位為用戶提供定位服務。校準精度20米，未校準精度100米。

北斗一號系統的三顆衛星均為地球靜止同步軌道衛星（GEO），距地面約為36000公里。北斗一號的地面中心站的出站(地面中心站到衛星、衛星到用戶機或者標校站)、入站信號(衛星到地面中心站、用戶機或者標校站到衛星)采用多種不同的頻率。

使用有源定位的北斗一號，其定位原理是，采用地面中心站的中心計算機根據已知準確位置的兩顆地球同步衛星為球心以衛星到用戶的距離為半徑(用詢問和應答信號測量得到，并可以用標校站信息消除誤差)構造兩個球面，以地球的半徑加上用戶的高程為半徑(高程數據庫提供)構造第三個球面，計算出這三個球面在地球的交會點(消除其鏡象點)即為用戶的位置，這就是“三球交會測量原理”。

此時的定位精度不高，而且可服務的區域極為有限。

北斗一號的性能：

• 服務功能：定位、單雙向授時、短報文通信；
• 服務區域：中國及周邊地；
• 定位精度：優于20米；
• 授時精度：單向100納秒，雙向20納秒；
• 短報文通信：120個漢字/次。

相比只可為中國地區服務的北斗一號，北斗二號可以為亞太地區用戶提供衛星定位、導航和授時服務。包括授權服務、公開服務、廣域差分服務及位置報告服務四種類型。

其中在我國及周邊地區，北斗二號系統可為用戶提供定位精度1米的廣域差分服務和授權用戶的短報文通信服務。

在位置報告服務中，為提高用戶容量，降低發射功率，將目前RDSS模式的雙重覆蓋為單重覆蓋，雙星工作改為三星工作，即“三收單發”的工作模式，以滿足快速定位與位置報告的要求。

與此同時，北斗二號系統還實現了RNSS/RDSS的應用集成以及多系統兼容和互操作應用。

所謂RNSS/RDSS集成，是在衛星導航系統的衛星和運控系統中集成RNSS與RDSS兩種業務，使用戶既可以不發射響應信號，自主完成連續定位、測速任務，又可根據需要進行RDSS方式的位置報告，以及用戶跟蹤識別和短電文通信。

所謂多系統兼容和互操作，指的是北斗的導航可與其他GNSS系統同時共同使用而不相互干擾。衛星導航系統之間互操作能力是指各種GNSS系統民用信號的導航、定位、授時服務能夠共同使用，并可使用戶獲得優于各獨立系統所提供信號的服務性能。

北斗二號的性能：

• 主要功能：定位、測速、單雙向授時、短報文通信；
• 服務區域：中國及部分亞太地區；
• 定位精度：優于10m；
• 測速精度：優于02m/s；
• 授時精度：50ns(雙向10ns)；
• 短報文通信：120個漢字/次。

隨著北斗系統的應用與服務不斷地深入拓展，北斗將逐步成為信息時代社會的生產方式、生活方式和生態方式，成為時空信息服務的主力軍。 

導航信號在北斗系統的重要性不言而喻，在布局北斗全球的同時，我國也在對北斗全球系統的信號進行設計和研發，并出現了多種具有北斗特色的創新技術。

為了提供與其它系統更好的互操作能力，BDS全球系統的民用信號B1C的中心頻率設在1575.42MHz,與GPSL1和 Galileo E1頻點重疊可以預計，未來各系統在該頻點的公開服務信號都將會是主要的民用導航定位業務的承載信號。

在BC信號的設計過程中，既需要與同一頻點其他信號滿足射頻兼容性要求，保證與GPS L1C信號和 Galileo E1OS信號的互操作能力，又應盡量具有高的測距精度和穩健性，同時支持多種不同的接收處理策略。

而QMBOC將BOC(1.1)信號與BOC(6,1)信號分量分別調制在載波的兩個彼此正交的相位上，不僅避免了兩分量之間互相關分量的影響，而且規避 TMBOC以及CBOC的專利問題QMBOC的功率譜與 TMBOC相同，并且同樣可以采用類BOC(1,1)的低復雜度接收模式以及高性能匹配接收模式，與GPS和 Galileo系統在同一頻段的公開服務信號有很好的兼容性與互操作性。

為了支持與GPS L5和 Galileo E5之間的互操作，北斗全球系統將在B2頻段的兩個中心頻點——B2a和B2b上播發寬帶信號。

時分 AltBOc( TD-AltBOC)，是我國具有自主知識產權的一種調制技術，為了降低發射機的實現復雜度，其每一邊帶的數據、導頻分量采用時分復用技術形成一路二值信號，之后使用2分量ABOC技術，進行合并發射。

非對稱恒包絡BOC( ACE-BOC)同樣是一種具有自主知識產權，且滿足北斗B2頻點信號設計要求的新技術，其數據和導頻分量正交放置，組成信號分量支持任意的功率配比，具有很高的設計靈活性。相比于 ACE-BOC, TD-AltBOC的發射機實現較為簡單。

雙QPSK是一種具有自主知識產權的星上復用技術，能夠解決B3頻點兩個BOC和QPSK在星上發射機中等功率合并的需求，其中BOC(15,25)有正交的數據、導頻通道。推廣的雙QPSK能夠對靈活控制合并信號的功率能夠實現兩個類QPSK信號的任意功率比恒包絡合并，且能得到優化的解析實現和最大化的功率效率，解決B3頻點平穩過渡的需求。

北斗衛星導航系統的坐標框架采用中國2000大地坐標系統CGCs2000)。北斗衛星導航系統的時間基準為北斗時(BDT)。

北斗系統的時間系統，采用北斗時(BDT)。BDT采用國際單位制(SD秒為基本單位連續累計，不間秒，起始歷元為2006年1月1日協調世界時(UTC)00時00分00秒，采用周和周內秒計數。BDT通過UTC(NTSC)與國際UTC建立聯系，BDT與UTC的偏差保持在100納秒以內(模1秒)。BDT與UTC之間的閏秒信息在導航電文中播報。

北斗就是這樣一個創新性十足的系統，其不可限量的價值在于其占領時間空間這種全局性、基礎性、持續性和關鍵性科技制高點。對于北斗的研究與創新，永遠都會是一個極具價值的課題！