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在21世纪初，我国就开始发展自己的导航卫星阵列了，也就是大家熟知的北斗导航，我国北斗卫星的历史是先有了“北斗”之后才有了“北斗二系卫星”，北斗二系卫星系统以第一阶段的北斗系统为基础的。虽然该计划最初是由我国军队发起的，但是之后成立了一个机构，我们可以叫他中国卫星导航项目中心，这个机构早在2006年7月份就成立了，主要负责对北斗卫星的研究、建设和管理。

两颗北斗导航卫星乘坐长征-3B运载火箭从西昌卫星发射中心发射

北斗二系卫星计划于2005年正式启动，2006年10月正式官宣，北斗二系卫星系统将由35颗卫星组成，其中包括5颗地球静止轨道GEO卫星和30颗中等地球轨道MEO卫星，它们可以覆盖全球。

我国还加入了联合国支持的全球导航卫星系统国际委员会ICG，在2007年我国还在印度班加罗尔参加了导航卫星委员会供应商论坛。论坛成员包括：中国北斗，欧盟伽利略和EGNOS导航，印度IRNSS、Gagan，日本QZSS、MSA，俄罗斯GLONASS和美国GPS、WAAS。

全球几个主要的导航卫星阵列

其实北斗卫星计划的概念来源于1989年的两颗卫星的实验，当时DFH-2，DFH-2A两颗通信卫星进行了一系列阵列测试，通讯测试。测试结果表明，TwinSat系统（DFH-2和2A卫星的内置通讯系统）的精度可与美国的GPS相媲美。1993年，北斗项目正式启动。2000年，第一批两颗北斗导航卫星进行了试验发射。最后第一代北斗系统由四颗地球同步卫星、两颗运行中的卫星和两颗备用卫星组成。

根据中国国家航天局和中国卫星导航局的文件，中国北斗全球导航系统的发展将分三个阶段进行：第一阶段是2000-2003年建立的北斗导航卫星演示系统，实验用的北斗导航系统由4颗卫星组成。第二阶段是2012年以前覆盖中国及周边地区的区域性北斗导航卫星系统。到2014年，该系统可以为亚太地区提供高精度定位和导航服务。第三阶段的北斗导航卫星系统，将于2020年全面建成并提供全球服务。

全球定位系统、伽利略、全球轨道导航卫星系统和北斗在L1中的频谱

我国北斗导航系统前两个阶段均已完成，发展迅速。初代区域演示系统，即北斗导航卫星发展的第一阶段，由4颗卫星组成，是一种实验性的区域演示系统，其覆盖范围和应用范围有限。与使用中地球轨道的GPS、GLONASS和伽利略系统不同，北斗1号是在地球同步轨道GEO中部署卫星。这意味着该系统不需要大量的卫星。

第二阶段北斗卫星的区域导航系统 IGSO/MEO（上图）和地球同步轨道卫星（下）的航天器参考系统和传感器位置

北斗区域演示系统是在DFH-3通讯卫星总线的基础上研制的。尺寸为2.2米x1.72米x2.0米，太阳能电池模块的长度为18.1米，航天器发射质量为2200公斤，其中包括1100公斤的主发动机推进剂。在2000年至2007年间，北斗卫星导航系统先后有5颗卫星升空，分别是北斗-1A星，北斗-1B星，北斗-1C星，北斗-1D星，北斗-1E星。

我国独立建造的北斗卫星有哪些特点呢？

开放

1.北斗系统免费向用户提供高质量的开放服务，并鼓励在全球范围内使用。

2.中国北斗卫星导航问题与其他国家进行广泛和彻底的交流，以促进全球导航卫星系统技术和工业发展，获得了世界国家的认可。

3.北斗系统将进一步寻求兼容方案，以实现与其他全球导航卫星系统的互通与互操作性。

从西昌起飞的56.3米高的长征3C火箭，重368吨，在其核心级和两个液体燃料助推器的动力下，北斗卫星升空

独立性

1.北斗的研究与发射包括后期的维护完全由中国国内独立开发和运行。

2.北斗可以独立为全球用户提供服务，特别是在亚太地区提供更高质量的服务。

渐进性

1.北斗系统的构建遵循技术经济演化的渐进模式。

2.北斗将为用户提供长期的连续服务，改善系统性能，确保整个生命周期的平稳过渡。

北斗卫星部署完毕图，全球范围覆盖

现在正在建设的北斗卫星，北斗卫星导航系统的最后阶段

第三阶段正在开发的新系统将由35颗卫星组成，虽然和第二阶段卫星数量相同，但是轨道服务卫星的配置不同。其中包括5颗地球静止轨道GEO卫星、3颗IGSO倾斜地球同步轨道卫星和27颗MEO中地球轨道卫星，它们将提供全球覆盖服务。

第三阶段的北斗系统允许地面通讯站通过测量其自身与所观测的三颗或三颗以上卫星之间的距离来计算目标位置，这类似于GPS和GLONASS导航采用的信号接收方法。北斗卫星开放服务的定位精度为10米，定时精度为20ns，速度精度为0.2米/秒。另外，北斗支持更可靠的PVT（定位、速度、定时）信息和通信服务以及完整性信息，可以为所有使用者带来更好的定位服务体验。

无论是什么卫星都有支持其服务的科学载荷，接下来我们一起来看看北斗导航系统的科学载荷有哪些。北斗卫星主要有两种导航科学载荷：无线电测定卫星服务RDSS和无线电导航卫星服务RNSS。

北斗卫星的地面通讯站与轨道卫星的试验性跟踪站分布情况

无线电测定卫星服务RDSS

RDSS科学载荷包括一个高功率S波段应答器、一个L波段低噪声放大器、一个频率发生器、一个大型L/S波段天线和一个C波段天线。在RDSS中，使用者位置由地面站利用GEO卫星交换的信号的往返时间来计算位置。RDSS还有一些其他的功能，比如，短消息通信，向后兼容其他北斗系统。大容量信息通信，扩大覆盖范围，增加同时服务人数。

无线电导航卫星服务RNSS

RNSS有效载荷包括原子钟、L波段发射机、信号处理器、发射机天线阵、L波段上行链路接收器、用于确定轨道的激光角立方体反射器和多边单元。RNSS与全球定位系统GPS和伽利略非常相似，旨在实现类似的性能。

Meinberg IMS平台的中央时钟模块。多个全球导航卫星系统接收机都有类似模块，它可以使用外部天线接收GPS、伽利略、GLONASS和北斗卫星信号，对它们进行解码

回到地球通讯站方面，卫星导航项目中心自2011年3月以来，已在中国及其周边地区建立了14个卫星通讯站点。其中有13个卫星通讯站点在中国境内，5个在国外。国内的卫星通讯站点分别位于武汉、成都、哈尔滨、香港、西安市、西安、上海和西藏等。五个海外通讯站是新加坡、澳大利亚、阿拉伯联合酋长国、荷兰和南非。所有通讯站点均配有中国UNICORE公司生产的UA 240北斗双频双系统接收机和UA 240天线。由于这是一个新开发的接收机，接收机的关键参数是未知的。

2018年1月11日长征3B火箭发射，一箭两星，两颗北斗卫星准备运营

那么北斗卫星是如何为我们导航的呢？首先，卫星会对定位数据进行逐站预处理，去除异常点，标记周期滑块。然后，通过轨道积分生成初始轨道。在初始轨道和预处理观测的基础上，对参数进行最小的二乘调整。进行基于后拟合差的数据编辑，以检测任何可能存在问题的观测结果。最后三个步骤必须迭代运行，才能获得一个准确的，动态的位置。之后通讯站还需要再进行模糊度修正，得到确定位置。每次调整后，包括卫星轨道、站坐标、站和卫星时钟在内的确定值会进行记录，留一个缓存。

第三阶段北斗卫星展开与收拢图

北斗导航卫星的系统

精密定轨POD和精密时钟定向PCD是任何全球卫星导航系统的基本功能，北斗系统也不例外。它们在准确性和时间延迟方面决定了系统服务的容量。因此，北斗的POD和PCD也是全球导航卫星系统科学家的热门话题。北斗POD一般需要利用其自身的相位和距离观测来获得稳定的服务，因为它具有特殊的阵列和相应的区域跟踪网络。除了接收机和卫星的相位中心校正未知外，详细的动态和观测模型与GPS系统基本相同。

中国的北斗梦想，世界的北斗愿望，第三阶段的北斗卫星将集成新的无线电导航卫星服务，未来兼容性更强

跟踪网络在POD中起着非常重要的作用。因此，北斗卫星导航系统致力于从站点密度和分布的角度优化其跟踪网络。换句话说，GPS和或GLONASS系统的POD系统使用的跟踪网络约有100个全球通讯站，观测可以更密集，更准确。

对于北斗区域系统来说，其卫星阵列主要由地球同步轨道和地球同步轨道卫星组成，它们的移动受限于一个专用区域。所以，这些卫星只能由某一区域的台站跟踪，而且每个站对不同的卫星的作用是不同的。

北斗导航卫星系统的艺术加工图

北斗导航的未来

北斗导航将于2020年之间全部建成，到时候可以提供全球服务。无论是商业模式还是民用模式，从我国北斗导航卫星的系统集成度，响应速度，以及卫星的兼容性和稳定性来看，北斗未来一定可以应对所有模式的需求。

希望未来我们能早日用上北斗导航系统，这是我国将要实现的又一个梦想。

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