北斗卫星导航系统 （中国自制的全球卫星导航系统）

简介

北斗系统由空间段、地面段和用户段组成，能够为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，还具备星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力，是国家重要的时空基础设施。

20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，北斗一号系统建成，采用有源定位体制服务中国，中国成为世界上第三个拥有卫星导航系统的国家；2012年12月，北斗二号系统建成，向亚太地区提供无源定位服务；2020年6月，由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星组成的北斗三号系统完成星座部署；2020年7月，北斗三号系统正式开通全球服务。

目前，北斗系统已实现多样化的优质服务和全球范围常态化实时监测，定位精度已实现了5米甚至更优，在局部地区可以达到2到3米的定位精度；授时精度已达到10纳秒授时精度。

基本情况

系统概述

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。

北斗系统提供服务以来，已在诸多领域得到广泛应用，服务国家重要基础设施，产生了显著的经济效益和社会效益。基于北斗系统的导航服务已被诸多厂商采用，广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域，深刻改变着人们的生产生活方式。

发展目标

建设世界一流的卫星导航系统，满足中国国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。

远景目标

2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。

基本组成

北斗系统由空间段、地面段和用户段组成。其中，北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成；地面段由运控系统、测控系统、星间链路运行管理系统，以及国际搜救、短报文通信、星基增强和地基增强等多种服务平台组成；用户段由北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等组成。

发展特色

北斗系统的建设实践，走出了在区域快速形成服务能力、逐步扩展为全球服务的中国特色发展路径，丰富了世界卫星导航事业的发展模式。

北斗系统具有以下特点：一是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优势更为明显。二是北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。三是北斗系统创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。

增强系统

北斗系统增强系统包括地基增强系统与星基增强系统。

北斗地基增强系统是北斗卫星导航系统的重要组成部分，按照“统一规划、统一标准、共建共享”的原则，整合国内地基增强资源，建立以北斗为主、兼容其他卫星导航系统的高精度卫星导航服务体系。利用北斗/GNSS高精度接收机，通过地面基准站网，利用卫星、移动通信、数字广播等播发手段，在服务区域内提供1-2米、分米级和厘米级实时高精度导航定位服务。系统建设分两个阶段实施，一期为2014年到2016年底，主要完成框架网基准站、区域加强密度网基准站、国家数据综合处理系统，以及国土资源、交通运输、中科院、地震、气象、测绘地理信息等6个行业数据处理中心等建设任务，建成基本系统，在全国范围提供基本服务；二期为2017年至2018年底，主要完成区域加强密度网基准站补充建设，进一步提升系统服务性能和运行连续性、稳定性、可靠性，具备全面服务能力。

北斗星基增强系统北斗卫星导航系统的重要组成部分，通过地球静止轨道卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进。按照国际民航标准，开展北斗星基增强系统设计、试验与建设。目前，已完成系统实施方案论证，固化了系统在下一代双频多星座（DFMC）SBAS标准中的技术状态，进一步巩固了BDSBAS作为星基增强服务供应商的地位。

发展历程

中国立足国情国力，坚持自主创新、分步建设、渐进发展，不断完善北斗系统，走出一条从无到有、从有到优、从有源到无源、从区域到全球的中国特色卫星导航系统建设道路。

发展战略

北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略。1994年，中国开始研制发展独立自主的卫星导航系统，至2000年底建成北斗一号系统，采用有源定位体制服务中国。中国成为世界上第三个拥有卫星导航系统的国家。2012年，建成北斗二号系统，面向亚太地区提供无源定位服务。2020年，北斗三号系统正式建成开通，面向全球提供卫星导航服务，标志着北斗系统“三步走”发展战略圆满完成。

早期发展

上世纪70年代，从事“两弹一星”的科学家们就已经认识到卫星导航定位系统的重要性，他们曾在卫星导航领域进行探索，并在理论探索和研制实践方面开展了卓有成效的工作。立项于20世纪60年代末的“灯塔计划”可以说是北斗工程的前身，尽管这个计划最终因技术方向转型、财力有限等原因而终止，但却为后来上马的北斗工程积累了宝贵的经验。

北斗一号系统

1994年，中国启动北斗卫星导航试验系统建设；2000年10月31日，发射首颗北斗导航试验卫星；同年12月21日，发射第2颗北斗导航试验卫星，初步建成北斗卫星导航试验系统，成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家；2003年5月25日，发射第3颗北斗导航试验卫星，进一步增强了北斗卫星导航试验系统性能。

北斗卫星导航试验系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。空间星座部分包括3颗地球静止轨道（GEO）卫星，分别定点于东经80度、110.5度和140度赤道上空。地面控制部分由地面控制中心和若干标校站组成。地面控制中心主要完成卫星轨道确定、电离层校正、用户位置确定及用户短报文信息交换等任务；标校站主要为地面控制中心提供距离观测量和校正参数。用户终端部分由手持型、车载型和指挥型等各种类型的终端组成，具有发射定位申请和接受位置坐标信息等功能。

北斗二号系统

2002年，欧盟发起“伽利略”卫星计划，彼时，中方遇技术瓶颈，欧盟缺研发基金，双方决定联手开发。然而蜜月苦短，四年后，中国被排除在项目外，决议不让表态，资料不让浏览，技术不被告知。 

由于欧盟合作诚意严重不足，中国开始独立研发北斗。2004年9月，中国启动北斗区域卫星导航系统工程建设；2007年4月14日，第一颗北斗导航应用卫星发射成功，北斗区域导航系统建设正式开始；2011年，北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成；2012年10月25日，北斗二号系统完成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组网，具备区域服务能力。

2012年12月27日，国务院新闻办公室召开北斗卫星导航系统新闻发布会，宣告：北斗卫星导航系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围内全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。至此，北斗卫星导航系统建设的“三步走”战略圆满完成了第二步的系统建设目标，北斗二号卫星导航系统，即北斗区域卫星导航系统建设完成。

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。

北斗三号系统

2009年12月，北斗三号卫星导航系统立项；2017年11月5日，北斗三号系统的第一颗和第二颗组网卫星发射升空，北斗卫星全球组网正式开始；2018年11月19日，北斗三号基本系统星座部署完成。

2020年6月23日9时43分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

2020年7月31日上午10时30分，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在人民大会堂举行，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通。

2023年5月17日10时49分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。该卫星属地球静止轨道卫星，是北斗三号工程的首颗备份卫星。入轨并完成在轨测试后，将接入北斗卫星导航系统。此次发射是北斗三号工程高密度组网之后，时隔3年的首发任务。

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定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救服务，同时可为中国及周边地区用户提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信等服务。

后续发展

2035年，中国将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系，进一步提升时空信息服务能力，提供高弹性、高智能、高精度、高安全的定位导航授时服务，更好惠及民生福祉、服务人类发展进步。

发射记录

重大事件

北斗卫星导航系统自2000年首颗试验卫星发射成功以来，已经经历了多个重要阶段。北斗一号是中国完整的第一代卫星导航系统，由2003年5月发射的第三颗北斗导航试验卫星及前两颗工作星组成。2004年，北斗二号卫星导航系统建设正式启动，2011年实现基本系统建设完成，并具备向中国大部分地区提供初始服务能力。2012年底，国务院宣告北斗二号卫星导航系统建设完成，成为中国自主建设、独立运行且与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。

北斗三号卫星导航系统于2009年立项，旨在实现全球组网。2017年至2020年，北斗三号卫星系统分批发射成功，部署圆满完成，并在2020年7月31日正式开通。北斗三号系统具备高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并首次实现100%国产化。

北斗卫星导航系统在多个重大事件中发挥关键作用，如2008年汶川地震和2020年新冠肺炎疫情阻击战中的贡献。北斗系统与互联网、移动通信网、大数据、云计算等结合，为防疫、救援和经济发展提供关键数据支撑。

2022年12月，《中华人民共和国和沙特阿拉伯王国联合声明》发布，强调双方应加强通信、数字经济、创新和航天相关领域的伙伴关系，为两国后代开创更加美好的数字未来。北斗系统将继续秉持“中国的北斗，世界的北斗，一流的北斗”发展理念，加大与沙特阿拉伯等国家合作力度，继续融入当地产业体系，为当地经济社会发展做出北斗贡献，服务全球、造福人类。

技术特点

双星定位

上世纪80年代，国外卫星导航系统纷纷上马，中国科学家也开始对自主卫星导航系统进行摸索。然而，对于当时的中国来说，要建立起一套覆盖全球的卫星导航系统，是耗资巨大且非常困难的事情。

1983年，以“863”计划的倡导者之一陈芳允院士为代表的专家学者提出“双星定位”理论，即仅用两颗地球同步定点卫星，就可以覆盖很大区域，对地面目标和海上移动物体进行定位导航，且有通信功能。

通过两颗地球静止轨道卫星来实现一个区域的导航定位，既符合当时的国情，又能够真正走出中国自己的导航之路。2000年，两颗静止轨道卫星北斗一号发射成功。和世界其他卫星导航系统相比，北斗一号系统只用两颗卫星定位，就建成了中国第一代卫星导航系统。

短报文服务

北斗的短报文通信为用户提供了一种保底的通信技术手段。在通信设施损毁或信号覆盖弱的区域，人们无法通过移动通信信号传输信息，但可以通过北斗卫星信号传递重要信息；并且用户通过手机发送短报文信息后，还能得到系统对发送信息成功与否的回执确认，显著增强了遇险人员求生信心。

高精度原子钟

星载原子钟精度要求高，技术难度大，曾长期为少数西方发达国家所垄断。由于国外技术封锁，星载原子钟成为北斗系统建设的技术瓶颈。

研制出的第一台星上原子钟产品在工作中经常信号突跳，精度很差，研制人员经过技术攻关，最终解决了这一问题。北斗二号系统首次采用了国产星载原子钟。

北斗三号卫星上采用了中国自主研发的更高稳定度、更小漂移率的新型高精度铷原子钟和氢原子钟，实现了卫星时频基准性能指标的大幅提高。相对北斗二号采用的第一代国产铷原子钟，其产品体积、质量方面大幅降低，北斗三号星载铷原子钟电路设计与温度控制进行了优化，保证了铷原子钟的稳定度指标大幅提高，星载铷原子钟综合水平达到国际领先水平。

轨道分布

北斗系统空间段采用地球同步静止轨道、倾斜地球同步轨道、中圆地球轨道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。这种混合星座布局，既能实现全球覆盖、全球服务，又可为亚太大部分地区用户提供精度更高的服务。

卫星平台

北斗三号卫星采用导航卫星专用平台化设计，在保证卫星总体设计架构稳定的基础上，可为系统后续功能和需求拓展提供更大的适应能力。

北斗三号中圆地球轨道卫星采用新型的导航卫星专用平台，该平台采用桁架式主承力结构、单组元推进系统、综合电子体系和全调节供电系统，具有功率密度大、载荷承载比重高、设备产品布局灵活、功能拓展适应能力强等技术特点，适于采用运载火箭加上面级“一箭多星”直接入轨的发射方式。该卫星平台承载能力1100kg以上，卫星设计寿命大于10年。

星间链路

北斗－3配置了Ka频段星间链路，采用相控阵天线等星间链路设备，实现星间双向精密测距和通信。

通过星间链路相互测距和校时，实现多星测量，增加观测量，改善自主定轨的几何观测结构，利用星间测量信息自主计算并修正卫星的轨道位置和时钟系统，实现星-星-地联合精密定轨，提高卫星定轨和时间同步的精度，进而提高整个系统的定位和服

务精度。通过星间和星地链路，实现对境外卫星的监测、注入功能，实现对境外卫星“一站式测控”的测控管理。

新型导航信号体制

卫星导航信号是卫星系统提供定位、导航与授时服务的关键，其质量是衡量导航卫星水平和工程系统服务性能的重要标志。

为了进一步改善“北斗”导航卫星信号的性能，提高信号利用效率和兼容性、互操作性，北斗－3卫星下行导航信号在继承和保留部分北斗－2系统导航信号分量的基础上，设计采用了新型导航信号调制体制，实现了信号抗干扰能力、测距精度等性能的显著提升，为信号扩容提供了基础。同时，卫星系统具备下行导航信号体制重构能力，可根据未来发展和技术进步需求进一步升级改进。北斗研制团队先后攻克了500余种器部件国产化任务，最终实现北斗系统核心器部件100%国产化。

架构体系

北斗三号系统研制团队花了近5年的时间，研究并设计了星间链路高轨和中轨结合的方案，首创了星间链路和混合星座的架构体系。星间链路在空中为北斗三号的30多颗导航卫星建了一个“群”，只要依靠国内的地面站，就可管理全球的卫星，解决了海外布站、卫星境外监测的难题。

应用与产业化

基础产品及设施

北斗/GNSS基础产品已实现大众应用。支持北斗三号系统信号的28纳米芯片已在物联网和消费电子领域得到广泛应用。22纳米双频定位芯片已具备市场化应用条件，全频一体化高精度芯片已经投产，北斗芯片性能再上新台阶。北斗地基增强系统自2017年7月提供基本服务以来，在系统服务区内提供实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级增强定位服务，已在众多行业领域进行了应用推广。

行业及区域应用

北斗系统提供服务以来，已在交通运输、水文监测、气象测报、通信授时、救灾减灾等领域得到广泛应用，服务国家重要基础设施。

交通运输方面，北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时调度监控等领域，提升了中国综合交通管理效率和运输安全水平。水文监测方面，北斗系统成功应用于多山地域水文测报信息的实时传输，提高灾情预报的准确性，为制定防洪抗旱调度方案提供重要支持。气象测报方面，北斗系统应用于一系列气象测报型终端设备，提高了国内高空气象探空系统的观测精度、自动化水平和应急观测能力。通信授时方面，突破光纤拉远等关键技术，研制出一体化卫星授时系统，北斗系统单双向授时得到成功应用。救灾减灾方面，基于北斗系统的导航、定位、短报文通信功能，提供实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

大众应用

北斗系统大众服务发展前景广阔。基于北斗的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用，广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域，随着5G商用时代的到来，北斗正在与新一代移动通信、区块链、人工智能等新技术加速融合，北斗应用的新模式、新业态、新经济不断涌现。

政策保障与产业发展

国家持续推进卫星导航法治建设。中国政府高度重视并全面推进国家卫星导航法治建设，积极推进《中华人民共和国卫星导航条例》立法进程，保障卫星导航产业健康、快速、持续发展。2013年，发布《国家卫星导航产业中长期发展规划》，从国家层面对卫星导航产业长期发展进行总体部署，提供国家宏观政策指导。2016年，发布《中国北斗卫星导航系统》政府白皮书，宣示北斗发展理念与政策主张。国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部、公安部、交通运输部、农业农村部等主管部门，以及国内30多个省（自治区、直辖市）和地区出台了一系列推动北斗系统应用的政策文件和具体举措。

国际交流与合作

北斗系统作为全球卫星导航系统四大核心供应商之一，坚持开放合作、资源共享的发展思路，积极务实开展国际交流与合作，促进全球卫星导航事业发展。

系统间协调与合作

北斗系统持续与其他卫星导航系统开展协调合作，推动系统间兼容与互操作，共同为全球用户提供更加优质的服务。

中俄卫星导航合作。在中俄总理定期会晤委员会框架下，成立了中俄卫星导航重大战略合作项目委员会；签署了中俄政府间《关于和平使用北斗和格洛纳斯全球卫星导航系统的合作协定》《中国北斗和俄罗斯格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明》，以及《和平利用北斗系统和格洛纳斯系统开展导航技术应用合作的联合声明》等成果文件，并均已生效；围绕兼容与互操作、增强系统与建站、监测评估、联合应用等领域设立联合工作组，开展务实合作，推进10个标志性合作项目并取得阶段进展，完成中俄卫星导航监测评估服务平台建设并开通运行，促进两系统优势互补、融合发展。

中美卫星导航合作。建立中美卫星导航合作对话机制，签署了系统间《中美卫星导航系统（民用）合作声明》《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》，标志着两系统实现了射频兼容，北斗系统B1C信号与GPS系统L1C信号达成互操作；在兼容与互操作、增强系统、民用服务等领域设立联合工作组，推动合作交流。

中欧卫星导航合作。成立了中欧兼容与互操作工作组，开展多轮会谈；持续推进频率协调；在中欧空间科技合作对话机制下开展广泛交流。

卫星导航多边合作

在国际电信联盟框架下，根据北斗系统建设规划和进展申报卫星网络资料，并开展国际协调。积极参与世界无线电通信大会以及国际电信联盟研究组、工作组会议。积极推动S频段无线电卫星测定业务全球扩展，并与各国共同将S频段（2483.5～2500MHz）推动成为新的卫星导航频段。

中国作为联合国全球卫星导航系统国际委员会（ICG）及其供应商论坛成员，积极参加联合国外空委系列会议，以及联合国外空司举办的专题研讨会。北斗专家担任ICG多个工作组、子工作组及任务组联合主席，推动机制改革，发起国际倡议，提出中国方案，贡献北斗智慧。2012年成功举办ICG第七届大会，首次发表全球卫星导航系统共同宣言。2018年成功举办ICG第十三届大会，大会发布了全球卫星导航系统空间服务域互操作手册，形成了共同发展卫星导航的西安倡议。2019年6月第62届联合国外空委大会期间，在维也纳国际中心举行以“从指南针到北斗”为主题的中国古代导航展。

连续举办中国卫星导航年会，年度参会人数逾3000人，积极与美、俄、欧导航会议构建互动机制，参与、组织和承办卫星导航国际学术交流活动。

在亚太空间合作组织框架下，实施监测评估、北斗/GNSS兼容减灾终端、北斗/GNSS软件接收机、卫星导航教育培训等合作项目。

北斗国际标准推进

持续推动北斗系统进入民航、海事、移动通信、搜救卫星、电工委员会等国际组织相关标准，获得国际组织认可。

国际民航领域，2020年11月，国际民航组织导航系统专家组第六次全体会议以视频会议的形式成功举办，北斗三号全球卫星导航系统（以下简称“北斗三号全球系统”）189项性能指标技术验证全部通过，标志着北斗三号全球系统进入国际民航组织标准工作的最核心和最主要任务圆满完成，表明北斗三号全球系统为全球民航提供服务的能力得到国际认可，为全面推进北斗航空应用奠定了坚实基础。

国际海事领域，在国际海事组织框架下成功推动北斗系统加入世界无线电导航系统，获得北斗海事领域应用合法地位；正在推进国际航标协会星基增强系统标准制修订工作。

移动通信领域，完成26项北斗B1I信号国际移动通信标准的制定，包括独立定位和网络辅助定位功能系列相关测试标准；正在开展支持北斗高精度应用的移动通信标准制定工作；支持北斗B1C信号的首项5G标准完成立项。

国际搜救领域，推动将北斗搜救载荷相关技术参数和指标信息写入国际搜救卫星组织有关文件，完成第一批搜救载荷研制和在轨测试，正在按程序开展入网测试。

国际电工委员会领域，2020年3月11日，国际电工委员会（IEC）发布了首个北斗船载接收设备检测标准（IEC 61108-5），这是由中国电子科技集团公司第二十研究所负责推进的一项重要的国际标准。该标准的发布使北斗接收设备能够作为独立设备应用于船舶，将使北斗接收机作为部件集成于多种海洋电子系统及设备，应用于各种领域。

北斗国际标准推进

北斗系统相关产品已输出到100余个国家，为用户提供了多样化的选择和更好的应用体验。基于北斗的多种方案在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等得到成功应用。

与阿盟、东盟、南亚、中亚、非洲等地区国家和国际组织开展卫星导航合作与交流，建立合作机制，签署合作文件，实施合作项目。

在中国—中亚合作论坛框架下举办中国—中亚北斗合作论坛，签署合作文件，推动北斗系统服务中亚国家。举办中阿北斗合作论坛，举行卫星导航研讨会，建成中阿北斗/GNSS中心，推动北斗系统服务阿拉伯国家建设。建立北斗国际交流培训中心，支持建设联合国附属空间科技教育区域中心，助力合作国培养卫星导航领域专业人才。开展北斗全球用户体验评价活动。欢迎全球用户和设备供应商体验系统服务、评价系统性能，并为北斗系统优化升级提供输入。

评价与意义

北斗三号全球卫星导航系统的建成开通，是中国攀登科技高峰、迈向航天强国的重要里程碑，是中国为全球公共服务基础设施建设作出的重大贡献，是中国特色社会主义进入新时代取得的重大标志性战略成果，凝结着一代代航天人接续奋斗的心血，饱含着中华民族自强不息的本色，对推进中国社会主义现代化建设和推动构建人类命运共同体具有重大而深远的意义。

北斗卫星导航系统的建设与发展，得益于中国改革开放以来综合国力显著增强、经济持续稳定发展和科技创新能力大幅提升。中国将一如既往地推动卫星导航系统建设和产业发展，鼓励运用卫星导航新技术，不断拓展应用领域，满足人们日益增长的多样化需求；积极推动国际交流与合作，实现与世界其他卫星导航系统的兼容与互操作，为全球用户提供更高性能、更加可靠和更加丰富的服务。