北斗卫星导航系统的发展与思考

摘　要：卫星导航发展已经是百家争鸣的时代。文章主要对我国北斗导航系统的发展，应用以及未来的发展做了评述。

关键词：北斗卫星； GNSS；导航系统
1　中国以两颗卫星拉开了卫星导航的序幕
　　以卫星无线电测定为原理的北斗导航系统解决了用户的急需
　　我国的北斗导航系统使用的原理是卫星无线电测定原理。就是通过在地球静止轨道上的的卫星，除用户外的第三方系统完成卫星和用户的询问式测量，然后通知用户。在这一过程中也完成了用户的精确定位。
　　在中国的经济和技术所能承受的情况下，区域卫星是我国导航的实验目标，并创建了我国第一个无线电系统，拉开了我国北斗导航系统的的序幕。
2　 卫星导航发展方向
　　卫星导航系统经过半个世纪的发展，如下的发展趋势已得到共识。
　　（1）为数不多的全球导航系统将会全部分享导航资源。　　
　　研究已经证明，导航卫星的最佳频率是L波段的导航频率，轨道资源是中圆轨道，轨道半长轴是25000km到30000km之间，最优的导航方案是3个轨道平面和30颗导航卫星。如果拥有最佳的导航资源的话，采用最佳的方案可以实现垂直和平面平度由于5.5米，这仅需增强完好性就可以满足CAT-1的要求。
　　(2)区域系统只能充当GNSS系统增强角色。
　　20世纪的末期，根据美国的GPS系统，开发了好多个GPS增强系统,由美国自己开发的，也有日本，印度等国开发的增强系统，但结果是差强人意。在以后的日本，印度等国向国际电联申报导航频率，但是他们也都是基于GPS的增强系统，和GPS要么是兼容，要么就是协调，不能得到一个自主卫星的导航频率。但是我国的北斗导航卫星不仅能和GPS、GALILEO、GLONASS联成全球卫星导航系统(GNSS)，而且还能增强自身的能力。
　　(3)高纬度地区覆盖缺省是国土安全及经济安全的最大隐患。
　　中国北斗试验系统由于选择了地球静止轨道为空间段,北纬50度以北基本不能覆盖,后续建议的几个无线电导航系统都只把注意力放在中纬度地区,包括罗兰C建议等。长期发展下去,对于我国国土安全和经济安全十分不利。加速全球系统的建设是解决高纬度地区覆盖的根本方法。所以,加速北斗全球系统的建设是国家国土安全和经济安全的战略选择[3]。
3　北斗的未来与思考
3.1　北斗全球卫星导航系统是中国无线电导航的最佳系统北斗全球系统以最佳费效比取代区域系统。
　　中国北斗试验系统用两颗地球同步卫星实现定位,是因为集通信与导航为一体。缺乏通信功能的静止轨道卫星导航系统生存能力差。由GEO卫星和IGSO卫星组成的区域性RNSS系统星座总效率差,也难以提高。以地球覆盖率与卫星数之比值作为星座效率的话,不同区域系统效率见表1,在同等精度水平下的星座效率以全球系统为最高。
3.2　北斗全球系统是中国持续发展的战略选择
　　北斗全球导航系统是保障我国的经济安全和国土安全的重要设施，是我国战略可持续发展的选择。从国土安全方面来说可以达到不战而屈人之兵的功效。放眼世界各国的政治家，经济家都把卫星导航的复合制导下的远程核武器是为杀手锏，用来遏制外在威慑，捍卫国家主权的法宝。在发展自己的核武器,洲际导弹、卫星导航的同时,千方百计阻止他国拥有上述武器。那么不言而喻的是:遏制对我使用或威胁使用核武器是北斗全球系统最大的军事效益,赢得持续的和平发展机会是北斗全球系统最大的经济和社会效益。
3.3　中国卫星导航市场与用户机制造业的缺陷与发展前途
　　(1)对北斗的观望态度是繁荣中国卫星导航市场的最大障碍。
　　由于廉价GPS产品对中国卫星导航市场的冲击,用户自然产生了对北斗的观望心态,由此对自主卫星导航用户机产业带来影响。因此可见,具有自主知识产权的经济适用型北斗用户机是繁荣中国卫星导航市场的关键。表面上看北斗用户机价格贵是阻碍广泛应用的瓶颈,但更深层次原因是尚未形成导航、通信、地理信息系统配套应用服务体系以及提供应用服务的大型企业和厂商。虽然北斗在用户机芯片化、国产化方面取得了一定成绩,但要使北斗用户机和应用服务进入国民经济主要行业和人民生活,还有相当长的路要走。繁荣中国卫星导航市场需要诸如中国航天、中电集团、中国电信、移动等国有大型“国家队”企业的支持参与和服务策划。
　　(2)国内市场需求日益迫切。
　　第一,中国国民经济的主要行业即将成为最大导航用户,北斗用户机为首选产品。中国的航空用户、航海用户、铁路运输、公路交通、物流管理、通信定时等行业的发展,必将成为最大的导航用户。现实表明,以国外系统为依靠的愿望风险很大,必须以中国北斗为主要依靠对象。第二,北斗用户机的兼容型为中国卫星导航用户机制造商带来商机。
　　(3)北斗GNSS用户机使中国卫星导航用户机制造厂大有可为。
4  结　论
　　北斗卫星导航系统，是我国建设的重要设施，也是GNSS系统的重要一部分。拥有独立自主的导航系统是我国的一个重大国策。北斗导航系统不仅能够提供导航定位，授时等通信一体，而应该在技术上有所创新。自从北斗导航系统运行以来，已经在我国得到广泛的应用，为我国的国防建设，灾难预测，交通海洋等方面发挥了举足轻重的作用。
　　预计我国在2011年建成区域的导航系统，到2020年将会建成全球导航系统。面对现有的导航系统，北斗导航系统也时刻面临着挑战，包括资源的频率，用户系统，以及市场的占有率等。另外应该进一步的完善北斗导航的政策和技术标准，加强管理和服务观念。但是可以想到，在我国的航天科技人员的努力下，北斗导航在技术上应该有望得到新的突破。
　　北斗导航的建设会注重和其他导航系统的兼容和相互操作性，不论是资源频率，坐标系统，和授时系统都会尽量和国际社会现有的技术标准一致，北斗导航系统必将是以后国际导航系统的贡献者。
参考文献：
[1]谭述森.卫星导航定位工程[M].第一版.北京:国防工业出版社,2007
[2]窦长江.北斗一号民用现状与发展[J].全球定位系统,2005
[3]邓方林.GPS/罗兰C组合导航系统研究[J].宇航学报,2005