北斗卫星导航系统的创新（北斗导航系统 创新）
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“国之重器”北斗卫星导航系统到底牛在哪？
2020年6月23日，中国西昌卫星发射中心，长征火箭搭载着最后一颗北斗组网卫星，划破长空。
随后，卫星将到达距离地表约36000千米的轨道，它的稳定运行，标志着，中国北斗卫星导航系统全面建成。
这是一个庞大的工程，太空中46颗导航卫星，昼夜不停地环绕在地球周围。地面上2700多个基准站，分布于大江南北，一张“天罗地网”铺展开来。
最后一批北斗卫星升空
GPS 的由来
GPS（GlobalPositioning System)是美国国防部在上世纪70年代启动的全球定位计划，发射在6个轨道平面的24颗卫星，可以保证在地球的任何地点都可以至少收到其中4颗的信息。
而通过卫星位置，接收时间和时间差就可以在空间中画出至少三个球面，收取信号的位置就在球面的交汇点上
2000年，美国时任总统布林宣布撤销对民用GPS信号的干扰，使其误差可以控制在10m左右，开启了GPS的民用时代。
最初GPS的定位方式
中国北斗发展历程
2000-2020年，从北斗一号的首星发射到北斗三号的末星入轨，已是整整20年！今天，中国终于有了自己的卫星导航系统，耗费20年才完成的“国之重器”到底牛在哪呢？
中国高度重视北斗导航系统的建设发展，自20世纪80年代为了提高本国实力开始研究自己的导航系统，把发展道路分为三步
第一步，建设北斗一号系统
1994年，启动北斗一号系统工程建设；
2000年，发射2颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；
2003年发射第3颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。
北斗一号（来源：央广网）
第二步，建设北斗二号系统
2004年，启动北斗二号系统工程建设；
2012年年底，完成14颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。
北斗二号（来源：央广网）
第三步，建设北斗三号系统
2009年，启动北斗三号系统建设；
2018年年底，完成19颗卫星发射组网，完成基本系统建设，向全球提供服务；
2020年6月23日，完成了30颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统。北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制，能够为全球用户提供基本导航（定位、测速、授时）、全球短报文通信、国际搜救服务，中国及周边地区用户还可享有区域短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务。
北斗三号（来源；央广网）
北斗系统的特点
北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。
北斗系统提供多个频段的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。
北斗系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。
北斗系统的应用
随着北斗系统覆盖亚太地区，开启全球组网，北斗已经在道路交通、铁路、测绘、授时、航运、航空等多个行业中得到应用。
并呈现出更为广泛的趋势，并不只局限于传统意义上的导航定位服务。在应用中，北斗系统提高了各行业的信息化水平、智能化水平，提升了各行业业务管理能力。其应用主要包含以下几个方面
个人位置服务：当用户进入陌生的地方时，可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到要走的路线。预计到2020年，北斗系统将可在全球提供个人位置服务。
气象应用：北斗系统在卫星气象方面的应用，可以提升中国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测的水平，也可以提高空间天气预警业务水平，提升中国气象防灾减灾能力。
道路交通管理：通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位置信息能在几秒钟内自动转发到中心站。
这些位置信息可用于道路交通管理。比如，危险化学品因其易燃易爆易腐蚀特性，在运输中存在巨大风险性。
如何对这些车辆进行24小时全方位实时监控，在事故发生后第一时间得知消息及时消除二次事故的发生，北斗定位功能可以解决这一难题。
铁路智能交通：北斗卫星导航系统将可提供高可靠、高精度的定位、测速、授时服务。
通过北斗等新一代信息技术与高速铁路技术的集成融合，实现高铁智能建造、智能装备、智能运营技术水平全面提升，使铁路运营更加安全高效、更加绿色环保、更加便捷舒适，推动中国高铁综合技术创新领跑世界。
海运和水运：在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星导航终端设备，使海上和水路运输更为高效和安全。
北斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时，北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。
航空运输：通过将北斗系统与其他系统的有效结合，将为航空运输提供更多的安全保障。
比如在传统的卫星导航中，飞机偏离航线或者跑道时比较难以快速发现和纠正，而北斗系统能自主判断出该错误，在几秒之内向飞机上的导航终端发出警告信号，飞机上的导航终端就会自动优选信号更完好的北斗卫星进行导航，避免事故。
应急救援：在发生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。
北斗卫星导航系统除导航定位外，还具备短报文功能，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。
如国家实行全海域出海渔船加装北斗系统装备，利用北斗特有的短报文通信功能及时回传海上遇险搜救信息，成为海上渔民保障安全的重要工具。
精准农业：我国已经建设了精准农业北斗农机自动导航驾驶系统和作物生产管理专家决策系统。
它的核心内容是用于提供作物生长过程模拟、投入产出分析与模拟的模型库;支持作物生产管理的数据资源的数据库;作物生产管理知识、经验的集合知识库;基于数据、模型、知识库的推理程序;人机交互界面程序等，自动控制精密播种、施肥等。
而且，田间肥力、墒情、苗情、杂草及病虫害监测及信息采集处理技术设备可以利用北斗特有的短报文功能实现实时监控。比如黑龙江省的九三农场，这里从庄稼的种植、监管、收获无不展现北斗技术在农业方面的实际应用。
未来，万物互联，北斗导航应用市场非常大，其发展前景一片光明，你想好在哪方面去应用“北斗导航系统”了吗？
北斗三号系统相比北斗二号系统，有哪些创新点？
北斗三号卫星相比于北斗二号卫星，有许多突出的亮点。
首先在服务区上，由北斗二号提供中国及周边地区的服务范围，扩大到将向全球提供服务。为此，带来在卫星系统的设计上有一些新的要求，卫星的设计寿命也由原来的八年，变为现在提出大于十年的要求。
第二，在信号的导航设计上采用了新型的导航信号体制，北斗系统的用户可以得到比较好的服务精度。同时，我们新型的信号体制也具有和其他系统兼容互操作的能力。
第三，这次采用了大量的国产化的一些器部件，包括元器件、关键的原子钟，还有一些敏感器等部件。
第四，我们成功设计和将要验证通过星间链路来实现整个网内卫星的精密的测量和数据的传输，同时星间链路对下一步发展我国的天基基础设施可以奠定一个非常好的基础。
与上一代卫星相比，北斗三号卫星更加小型化、集成化，但本事却大了不少。北斗二号卫星为了产生用户所需要的导航信号，一颗卫星上可能需要五、六台单机设备，但到北斗三号卫星上，基本上一台或两台就可以完成任务。北斗二号MEO卫星，当时为了完成三频导航信号功能，产品相对来讲比较大一些，是2.1吨的水平。北斗三号完成同样的功能，同时还搭载了一些其他功能，我们现在通过技术方案的变化，一颗卫星1吨多一点。
今天，全世界一半以上的国家都开始使用北斗系统。未来，中国北斗也将持续参与国际卫星导航事务，根据世界民众需求推动北斗海外应用，开展国际交流合作。
据介绍，到2035年，我国将建设完善更加融合和智能的综合时空体系，进一步提升时空信息服务能力，为人类走得更深更远作出中国贡献。
中国北斗除了定位，还有哪些独特的功能？
北斗卫星导航系统已经无处不在，从地图导航到外卖，再到车库停车，无处不在。全球有超过3.72亿手机使用北斗导航系统。北斗系统的发展是一个不断创新、开拓进取的过程。北斗一号的主要成就是两颗卫星实现了广泛的高精度定位和授时服务，覆盖中国和周边地区。根据GPS定位原理，需要12颗卫星，双向授时精度10ns，全球领先。定位和报告可以在同一渠道同时完成。用户知道我在哪里，指挥部门也知道我们在哪里，定位报告是北斗与GPS最大的区别。
北斗是世界上第一个具有三频完整服务能力的导航系统。北斗是全球首个连续导航定位报告双模式集成系统。双模用户计算机带来了巨大的社会效益和经济效益。主要成就是独立建立了时间和空间的全球基准，因为只有全球系统是全球系统的代表，那些区域系统没有能力建立时间基准，所以北斗系统没有。北斗七星实际上是从第一阶段到第四阶段的航行，因此北斗七星的成就是跨代的。
我国北斗建成后，基本上达到了L频计级的导航精度。在2030年或2035年，一个导航、通信、遥感融合深度的空间系统将来自中国，中国的高速网络采用5g地面网络，实现全球天空物体和内容的连通性，第六代移动通信，中国的6G道路和西方国家的不一样，中国是先建设地面系统，然后建设空间系统，中国的空间系统是基于北斗时空基准的，所以中国的5G将会成功，中国的6G也会成功。
未来会有一个北斗全球物联网。互联网是人与人之间的一种联系，人们非常包容。为了实现全球动态事物之间的互联，全球物联网必须在时空基准下进行维护。世界一流的动态分米级北斗卫星导航系统已经实现，提供了统一时空基准的天基物联网，获得了天基无线电全球系统对地球的认知，北斗未来天基物联网模块实现了空间物体与空间的互联，空间与地球内容联网，任务超出了地球导航方法的研究。其意义在于充分发挥北斗空时基准的基本价值，打破世界上独立建筑行业导航、通信、遥感的固化状态，为包括遥感在内的大部分行业提供公共数据链接。北斗多业务卫星无线电系统是我国重要的空间信息基础设施。北斗三号在基础导航、星基增强、精确单点定位、信息通信、国际搜救等服务领域的综合创新，是未来发展的良好开端。
北斗导航独有的创新技术有哪些？
北斗-3相对其他4大全球定位系统,至少可以数出5个全球唯一
1.全球唯一的通导遥及搜效一体化的卫星导航系统
2.全球唯一标准位置服务精度优于5米的卫星导航系统
3.全球唯一能提供两类区域星基增强服的卫星导航系统
4.全球唯一全星座开通了星间通信和测距功能的卫星导航系统
5.全球唯一可同时提供全球短报文和中国周边大容量高并发报文通信的卫星导抗系统
北斗3的创新设计、服务能力、精度优势、运行稳健构成了她强劲后发优势和发展潜力,为世界同行钦羡,为一带一路各国接受。无愧中国的北斗,世界的北斗,一流的北斗的美誉!体现了北斗导航,世界共享,品牌无双!
北斗作为时空技术,既是对地球资源环境、社会经济、人文动态及其变化信息感知认知,也是实现对所感知对象精准时空、调配管控不可或缺的赋能技术和智能技术。
