系統構成

北斗衛星導航系統空間段由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成，中國2012年左右， “北斗”系統覆蓋亞太地區，2020年左右覆蓋全球。中國正在實施北斗衛星導航系統建設，已成功發射16顆北斗導航衛星。根據系統建設總體規劃，2012年左右，系統將首先具備覆蓋亞太地區的定位、導航和授時以及短報文通訊服務能力。2016年7月23日中國衛星導航系統管理辦公室總工程師張春領在南京舉行的“2016中國北斗與物聯產業技術研討會”上表示，中國自主研製的北斗衛星導航系統，已初步具備向全球拓展的基礎，該系統將於2018年形成面向“一帶一路”沿線國家的服務能力，2020年形成全球服務能力。

定位原理

35顆衛星在離地面2萬多千米的高空上，以固定的週期環繞地球執行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。

由於衛星的位置精確可知，在接收機對衛星觀測中，我們可得到衛星到接收機的距離，利用三維座標中的距離公式，利用3顆衛星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X,Y,Z）。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經緯度和高程。

事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星，這時，接收機可按衛星的星座分佈分成若干組，每組4顆，然後透過演算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。

衛星定位實施的是“到達時間差”（時延）的概念：利用每一顆衛星的精確位置和連續傳送的星上原子鐘生成的導航資訊獲得從衛星至接收機的到達時間差。

衛星在空中連續傳送帶有時間和位置資訊的無線電訊號，供接收機接收。由於傳輸的距離因素，接收機接收到訊號的時刻要比衛星傳送訊號的時刻延遲，通常稱之為時延，因此，也可以透過時延來確定距離。衛星和接收機同時產生同樣的偽隨機碼，一旦兩個碼實現時間同步，接收機便能測定時延；將時延乘上光速，便能得到距離。

每顆衛星上的計算機和導航資訊發生器非常精確地瞭解其軌道位置和系統時間，而全球監測站網保持連續跟蹤。

衛星導航原理

蹤衛星的軌道位置和系統時間。位於地面的主控站與其運控段一起，至少每天一次對每顆衛星注入校正資料。注入資料包括：星座中每顆衛星的軌道位置測定和星上時鐘的校正。這些校正資料是在複雜模型的基礎上算出的，可在幾個星期內保持有效。

衛星導航系統時間是由每顆衛星上原子鐘的銫和銣原子頻標保持的。這些星鍾一般來講精確到世界協調時（UTC）的幾納秒以內，UTC是由美國海軍觀象臺的“主鍾”保持的，每臺主鐘的穩定性為若干個10^-13秒。衛星早期採用兩部銫頻標和兩部銣頻標，後來逐步改變為更多地採用銣頻標。通常，在任一指定時間內，每顆衛星上只有一臺頻標在工作。

衛星導航原理：衛星至使用者間的距離測量是基於衛星訊號的發射時間與到達接收機的時間之差，稱為偽距。為了計算使用者的三維位置和接收機時鐘偏差，偽距測量要求至少接收來自4顆衛星的訊號。

由於衛星執行軌道、衛星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對訊號的影響，使得民用的定位精度只有數十米量級。為提高定位精度，普遍採用差分定位技術（如DGPS、DGNSS），建立地面基準站 (差分臺)進行衛星觀測，利用已知的基準站精確座標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，並對外發布。接收機收到該修正數後，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分定位技術，定位精度可提高到米級。

系統功能

四大功能

正在載入北斗衛星導航系統

短報文通訊：北斗系統使用者終端具有雙向報文通訊功能，使用者可以一次傳送40-60個漢字的短報文資訊。

可以達到一次傳送達120個漢字的資訊。在遠洋航行中有重要的應用價值。

精密授時：北斗系統具有精密授時功能，可向使用者提供20ns-100ns時間同步精度。

定位精度：水平精度100米（1σ），設立標校站之後為20米（類似差分狀態）。工作頻率：2491.75MHz。

系統容納的最大使用者數：540000戶/小時。

軍用功能

正在載入北斗衛星導航系統

“北斗”衛星導航定位系統的軍事功能與GPS類似，如：運動目標的定位導航；為縮短反應時間的武器載具發射位置的快速定位；人員搜救、水上排雷的定位需求等。

這項功能用在軍事上，意味著可主動進行各級部隊的定位，也就是說大陸各級部隊一旦配備“北斗”衛星導航定位系統，除了可供自身定位導航外，高層指揮部也可隨時透過“北斗”系統掌握部隊位置，並傳遞相關命令，對任務的執行有相當大的助益。換言之，大陸可利用“北斗”衛星導航定位系統執行部隊指揮與管制及戰場管理。

民用功能

個人位置服務

當你進入不熟悉的地方時，你可以使用裝有北斗衛星導航接收晶片的手機或車載衛星導航裝置找到你要走的路線。

北斗衛星導航系統示意圖

氣象應用

北斗導航衛星氣象應用的開展，可以促進中國天氣分析和數值天氣預報、氣候變化監測和預測，也可以提高空間天氣預警業務水平，提升中國氣象防災減災的能力。

除此之外，北斗導航衛星系統的氣象應用對推動北斗導航衛星創新應用和產業拓展也具有重要的影響。

道路交通管理

鐵路智慧交通

正在載入北斗衛星導航系統

衛星導航將促進傳統運輸方式實現升級與轉型。例如，在鐵路運輸領域，透過安裝衛星導航終端裝置，可極大縮短列車行駛間隔時間，降低運輸成本，有效提高運輸效率。未來，北斗衛星導航系統將提供

高可靠、高精度的定位、測速、授時服務，促進鐵路交通的現代化，實現傳統排程向智慧交通管理的轉型。

海運和水運

海運和水運是全世界最廣泛的運輸方式之一，也是衛星導航最早應用的領域之一。在世界各大洋和江河湖泊行駛的各類船舶大多都安裝了衛星導航終端裝置，使海上和水路運輸更為高效和安全。北斗衛星導航系統將在任何天氣條件下，為水上航行船舶提供導航定位和安全保障。同時，北斗衛星導航系統特有的短報文通訊功能將支援各種新型服務的開發。

北斗衛星定位系統示意圖

航空運輸

當飛機在機場跑道著陸時，最基本的要求是確保飛機相互間的安全距離。利用衛星導航精確定位與測速的優勢，可實時確定飛機的瞬時位置，有效減小飛機之間的安全距離，甚至在大霧天氣情況下，可以實現自動盲降，極大提高飛行安全和機場運營效率。透過將北斗衛星導航系統與其他系統的有效結合，將為航空運輸提供更多的安全保障。

正在載入北斗衛星導航系統

應急救援

衛星導航已廣泛用於沙漠、山區、海洋等人煙稀少地區的搜尋救援。在發生地震、洪災等重大災害時，救援成功的關鍵在於及時瞭解災情並迅速到達救援地點。北斗衛星導航系統除導航定位外，還具備短報文通訊功能，透過衛星導航終端裝置可及時報告所處位置和受災情況，有效縮短救援搜尋時間，提高搶險救災時效，大大減少人民生命財產損失。

指導放牧

2014年10月，北斗系統開始在青海省牧區試點建設北斗衛星放牧資訊化指導系統，主要依靠牧區放牧智慧指導系統管理平臺、牧民專用北斗智慧終端和牧場資料採集自動站，實現資料資訊傳輸，並透過北斗地面站及北斗星群中轉、中繼處理，實現草場牧草、牛羊的動態監控。2015年夏季，試點牧區的牧民就能使用專用北斗智慧終端裝置來指導放牧。

總而言之，要想成為強國必須要有自己的技術，自己的命運要把握在自己手裡。

北斗衛星導航系統是中國著眼於國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立執行的衛星導航系統，是為全球使用者提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。

20世紀後期，中國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路，逐步形成了三步走發展戰略：

2000年年底，建成北斗一號系統，向中國提供服務；

2012年年底，建成北斗二號系統，向亞太地區提供服務。

目前，中國正在實施北斗三號系統建設。

根據系統建設總體規劃，計劃2018年，面向“一帶一路”沿線及周邊國家提供基本服務；2020年前後，完成35顆衛星發射組網，為全球使用者提供服務。

北斗系統的建設實踐，實現了在區域快速形成服務能力、逐步擴充套件為全球服務的發展路徑，豐富了世界衛星導航事業的發展模式。

北斗系統具有以下特點：

一是北斗系統空間段採用三種軌道衛星組成的混合星座，與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多，抗遮擋能力強，尤其低緯度地區效能特點更為明顯。

二是北斗系統提供多個頻點的導航訊號，能夠透過多頻訊號組合使用等方式提高服務精度。

三是北斗系統創新融合了導航與通訊能力，具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通訊服務五大功能。

我先跟你說一個事實。美軍是世界上擁有最多的制導彈藥，其中的大頭是GPS制導彈藥，據美軍說是上億件。幾年前，美國要升級GPS以反超北斗，美參謀長聯席會議主席在美國會作證說，如果升級GPS，制導彈藥更新需要很長時間，這段時期的美國安全誰負責？

自上世紀90年代啟動研製以來，北斗系統發展經歷了從有源到無源，從區域到全球的跨越，服務定位精度、系統穩定性、功能全面性不斷提升，已成為國家重要的空間基礎設施，全面支撐了國家安全和經濟社會發展的需要。北斗三號作為中國衛星導航系統建設“三步走”戰略的最後一步，與北斗二號相比不是簡單迭代更新，而是巨大的歷史性跨越。

6月23日，中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭將最後一顆北斗三號組網衛星成功送入預定軌道。至此，北斗三號全球衛星導航系統星座部署全面完成。這意味著，中國北斗正式走出中國，走向世界，將可以為全球使用者提供基本導航(定位、測速、授時)、全球短報文通訊、國際搜救等服務。

導航的核心功能其實就是定位和授時，試想一下，如果一個國家的時間和空間基準資訊全部由他人來提供，那麼無論是軍事、通訊還是金融等都將面臨巨大安全隱患。

北斗在軍事上的應用是最為迫切的。導航主要用於部隊機動、武器發射、邊防巡邏和生命救援等，這就要求導航的過程中必須能夠實時提供載體的位置、速度、姿態等狀態資訊，如果這些資訊發生偏差，就相當於武器裝備沒有了眼睛、部隊失去了方向。

在交通運輸上，北斗也在為更多車輛的安全行駛護航。北斗系統可以為車輛提供實時的位置和速度資訊，在車輛行駛過程中，車內的北斗終端裝置可以記錄行車資訊，得出車輛行駛的里程、速度、行車時間、路線等資訊，防止出現超速或疲勞駕駛等危害安全的違規駕駛情況發生。資料顯示，截至2019年12月，國內已有超過650萬輛營運車輛、4萬輛郵政和快遞車輛，36箇中心城市約8萬輛公交車、3200餘座內河導航設施、2900餘座海上導航設施應用北斗系統。

隨著人類活動的發展，對導航的要求也越來越高。在北斗系統等科技力量的支援下，我們可以構建智慧森林防撲火基礎設施，基於北斗系統高精度定位導航服務，大型過載、長航時、遠距離、智慧化、全系統的消防無人直升機可以快速準確抵達火災現場，充分利用北斗系統及其短報文通訊功能為救火隊員提供位置共享等重要資訊。業內專家表示，北斗導航系統是“新基建”的基建，是基礎的基礎。

當前，國內不少汽車廠已經在廣泛就汽車的智慧網聯技術展開研發，目的是讓人、車、路能夠“說上話”。以時空智慧基礎設施公司千尋位置網路有限公司為例，今年內，該公司就將有多達6個不同品牌的車型搭載千尋位置基於北斗高精度的導航定位能力並正式上市。

中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其說，北斗的應用只受想象力的限制。近年來，一大批從事北斗應用的企業致力於打造數字時代北斗應用的最佳實踐方案，已經在自動駕駛、行業升級、測量測繪、智慧城市、公共服務等領域有了諸多應用落地。隨著5G商用時代的到來，北斗正在與新一代通訊、區塊鏈、人工智慧等新技術加速融合，北斗應用新模式、新業態、新經濟還將不斷湧現。

SKYLAB北斗定位模組均支援接收北斗三號衛星訊號，SKYLAB型號如下：SKG09D/SKG12D/SKG17D，SKG09F/SKG12F/LSC-4D/LS-TM8N，高精度北斗模組SKG12UR/SKG12XR，北斗車載組合導航模組SKM-4DU/SKG121D，北斗授時模組SKG09DT/SKG12DT/SKG17DT/SKG121T，天線一體化北斗模組SKM80D/SKM80F/SKM81D/SKM81DC/SKM81F，北斗G-mouse成品SKM51/SKM51FSKM55/SKM2101MR/SKM2105FR等，獨立北斗定位的北斗模組SKG1223和北斗雙頻定位模組SKG122S/SKG122Y。北斗模組整合度高、功耗低、相容接收GPS/BDS/GLONASS/GALILEO衛星導航訊號，可以實現載體的實時定位、授時、測速等功能，非常適合系統大規模應用的需求。

上述北斗模組均已批次供貨，產品效能穩定，可申請Demo板進行路測，規格書下載可戳SKYLAB官網對應產品圖片。

先說結論：中國宣佈開啟全球衛星導航服務，打破了美國在該專案上的壟斷，並且提供相應的定位、授時等服務，甚至還可以提供GPS沒有的簡訊息服務，比美國的服務內容更完善，更先進。

客觀而言，中國的北斗全球導航系統，打破了美國在全球導航系統方面的服務壟斷。

北斗三號全球衛星導航系統開通，不僅是中國在科技領域上的一項重大突破，而且還是一件具有戰略意義的歷史性大事件，因為它打破了美國作為霸權國家，在全球導航領域上的壟斷與"統治"！

無論是覆蓋全球還是地區的衛星導航系統，都是大國才能"玩轉"的重大科研專案。中國的北斗導航系統，自1983年由"兩彈一星"功勳、世界頂尖測控專家陳芳允院士提出構想，到2020年全球覆蓋服務正式開通，經歷了37年。

篳路藍縷，玉汝於成。為了打造北斗系統，中國科研人員付出的艱辛和國家持續不斷的巨大資金投入，確實一言難以道盡。

縱觀世界，明面上有4大導航系統：美國的GPS、歐洲的伽利略系統、俄方的格洛納斯系統和中國的北斗全球導航系統。但其實真正能夠在商業化、軍、民領域可靠執行的，只有中國的北斗系統，以及美國的GPS。

美國的GPS系統起源自1958年的一個美軍專案，從1964年美軍投入使用，到1994年美國完成了24顆GPS衛星升空組網計劃，耗時36年。由此，美國成為了全球第一個提供全球導航系統的國家。

該專案也帶動了美國在晶片、航天等領域的發展，也成為了美國霸權在科技領域的最重要標誌之一。目前美國GPS在軌執行有32顆衛星。

俄方的格洛納斯衛星導航系統，研發自前蘇聯時期，原計劃是要打造一套媲美甚至超過美國GPS的全球導航系統。但由於前蘇聯的解體及之後近30年受到美國為首的西方國家經濟封鎖與制裁，導致該專案研發投入嚴重不足，最終與中國的北斗導航系統相容聯合，並不能單獨提供全球導航服務。

而歐洲的伽利略系統，則源於伊拉克海灣戰爭期間，美國不向英、法等兩國開放軍用級GPS精度的事件。歐洲15國決定自己研製，但由於技術實力不足及各國在資金投入上的"扯皮"，並沒有形成"眾人拾材火焰高"的局面。

伽利略僅升空了24顆衛星，並且還在2019年7月出現了整整持續1個月的系統癱瘓，導致服務全部中斷，目前僅提供歐洲地區的導航服務。

而中國有自信向全球宣佈開啟這項公共服務，則是因為我們做到了彎道超車，能夠提供比美國GPS質量更好的服務內容！

上個月的23日，中國北斗三號系統30顆組網衛星中的最後一顆，由長征三號乙運載火箭，成功發射至太空。至此，北斗系統完成了最後一塊"拼圖"，加上之前已正式執行的北斗二號系統，中國北斗衛星導航系統在太空中執行的衛星數量，達到了55顆，雄踞世界第一！

而在去年9月初，俄方的格洛納斯系統，正式與中國北斗系統相容聯合，雙方衛星互為備份與補充。中俄兩國的在軌導航衛星總數，達到了78顆！對比美國僅有32顆衛星的GPS系統，數量超過了2倍還多！

目前，北斗全球導航的軍用定位精度，已達到毫米級！而我們老百姓日常使用的民用導航，其定位精度也已達到至1米級，超過了GPS民用版的10米級，成為世界上定位精度最高的導航衛星系統！

對我們老百姓而言，最直觀的感受就是，目前所有中國產品牌手機中內建的導航、地圖等軟體，全部由北斗導航提供服務。包括中國產第三方軟體商的相關軟體，也全部依賴於北斗導航。反觀美國的蘋果手機，其自帶的導航系統依然由GPS提供服務，其精度和準確性，也常被使用者所詬病。

過去，只有美國的GPS提供全球服務，如果美國想打擊誰，就會停掉那個區域的GPS，或者用干擾訊號導致資訊錯誤，這會使經濟、軍事、民生受到嚴重影響。為什麼美國在全球可以那麼耀武揚威，GPS的絕對壟斷地位也是其霸權工具之一，所以基本沒有國家有能力和底氣，與美國真正掰腕子。

客觀而言，中國的北斗全球導航系統，打破了美國在全球導航系統方面的服務壟斷。

同時，中國的5G專案也在加速普及中，而美國已完全喪失了生產5G裝置的能力！這表明在通訊領域的最高精尖端，中國已成為了世界的領跑者！

中國北斗導航是當之無愧的大國重器，，必將照亮全人類生活的方方面面，但這還只是開端！中國已計劃在2035年，建成更完善、更智慧的綜合時空體系！

我們正在創造新的歷史，不僅打破了美國的科技霸權壟斷，還開啟了屬於我們新的偉大時代！

從軍事上說，沒有自己的導航系統就是睜眼瞎。

在1996年臺海危機時期，中國大陸為了表示決心，在東海海域展開了軍演，軍演過程當中發射了三枚導彈，但是這三枚導彈中，只有第一枚準確命中目標，而剩下的兩枚則很快失去了訊號，最終不知所蹤。後來得知，是美華人對GPS訊號做了手腳。

要知道，現代化戰爭實在太依賴衛星導航系統的導航作用了，沒有了導航系統，就好像瞎子一樣，根本就是寸步難行。所以把這麼一個命脈交給美國的系統，不管怎麼樣都是非常愚蠢的行為。而就是這次危機之後，中國才下定決心，一定要做自己的導航系統。

↑衛星定位系統在現代戰爭十分重要↑

最近發生的美國對敘利亞的空襲事件中，來自千尋位置的一小則新聞讓我們再次見識到了美華人對於GPS資源的把控是有多麼可怕：

【透過國家北斗地基增強系統“全國一張網”連續監測發現，自臺北時間4月13日晚上8時起，美國GPS系統部分衛星L2訊號突然增強，訊號強度為平時的兩倍以上，這會導致使用L2頻點的部分使用者終端出現異常。】

可以說，美國又把當初對中國幹過的事情重新做了一遍——透過釋放干擾訊號讓敘利亞政府的GPS導航完全失靈，由此造成了大量武器的失效。現在回頭看看，真的是一身的冷汗。

從民用上說，導航系統利潤巨大。

除了我們熟知的導航和短報文功能外，北斗系統還可以在城市燃氣、城鎮供熱、電力電網、供水排水、智慧交通、智慧養老等多種行業廣泛運用，所以北斗的作用要比我們想象中的大得多。

下面這張圖僅僅是國內衛星導航市場的規模，可以看到，在2016年，其規模就已經達到了2000億元，更加不用說全球市場。所以這麼大一塊蛋糕，不知道可以養活多少相關從業人員、創造多少稅收，從這個角度上看，也一定不能夠把這塊肥肉白白送給美國。

↑國內衛星導航市場規模↑

同時也應該注意到，有了導航系統，對於整個社會效率的提升都是巨大的，由此帶來的經濟利益更加是不可估量。

所以發展北斗衛星導航系統，實在是功在當代、利在千秋的偉大事業！

在全球的軍事發展狀態之中，還有一項系統是人們所不能拋棄的，它就是全球定位系統。定位系統最早是為了給航海的船隻和軍事裝備提供定位和導航服務，可以讓他們精準的到達目的地和攻擊到目標。到那時由於現在經濟的發展和基礎設施的建設，人們在日常出行找也越來越依賴它了。重要不再隱藏！中國又一黑科技即將發射，美：請中國放慢腳步，在北斗的崛起下，美國顯得分外眼紅。

自從進入新世紀開始後，中國總共發射了有將近24枚的衛星，其中目前任然在對工作的導航衛星還有將近20多顆。所謂的衛星導航系統，就是利用天空中的衛星來給地面上的伺服器來做出地理和方位上的指引功能。他們能夠成功的辨別方向，而且就現在的導航系統來看，他們的精確度已經能夠達到十米級了。

目前除了美國的GPS和中國的北斗導航之外，還有俄羅斯的GLONASS系統、歐盟的伽利略系統能夠提供全球導航服務。目前中國的北斗也是最年輕的一款，同時它也是唯一一款正在建設中的導航系統。在北斗三號衛星即將發射之際，美國卻說出了對外中國應該放慢腳步的言論。

雖然導航衛星系統的建設技術和建設難度都是非常大的，但是中國已經掌握了足夠的技術和工藝。所以美國過於杞人憂天了，而其北斗的建設將直接將中國面對的封鎖給開啟。而且北斗還能夠提供在中國境內的所有的定位服務，同時也能夠為中國在搶險救災方面做重要的服務。

目前中國的北斗系統，已經可以向整個亞太地區提供各種定位服務。在中國的境內運用更是非常的廣泛，在海洋航行方面和軍事方面，現在都已經全面實現了北斗的應用，一些汽車上面也逐漸的應用了起來。

但是面對比北斗早建成20年的GPS。北斗還有很多方面要改進，其中就包括全民推廣方面。目前美國GPS的應用晶片成本已經能夠壓縮到2美元，而中國的還需要數百元，所以還要努力。

北斗三號是繼北斗一號、二號之後，中國北斗系統“三步走”發展戰略的第三步，在技術更先進、建設規模更大、系統性更強的同時，還從區域走向了全球，預計到2020年左右，實現全球服務能力，讓世界共享中國智慧，真正實現“中國的北斗、世界的北斗”。

再回到題主的問題，北斗系統為何如此重要？其實很多人都有類似的疑問，既然都有GPS，而且人們用的這麼方便了，為什麼中國還要建自己的北斗？

首先，北斗是中國一項重要的基礎設施，對中國的國民生產、生活的各個領域都有著舉足輕重的作用。其次，北斗衛星導航系統有著軍民雙重屬性，對國家的資訊保安、國防軍事有著重大的影響。再者，北斗衛星導航系統帶來的經濟效應也很顯著，圍繞北斗系統的建設，可形成上下游可觀的產業體系。第四，自主的衛星定位導航系統還是應對重大自然災害的有力保障。

相反，如果沒有自己的導航定位系統，勢必就要依賴國外的，如此一來，安全性和可靠性都沒有保障，相當於總有軟肋捏在別人手裡。過去我們依賴美國的GPS，尤其是電力、金融證券和行動通訊等重要領域，從安全形度來看，擁有自主可控的系統不可謂不重要。

可喜的是，現如今，我們不僅有自己的衛星導航系統，而且中國北斗有很多自己的獨特之處。如正在組網的北斗三號採用的星間鏈路技術、短報文功能等。不久的將來，隨著北斗三號的全面組網，北斗系統將會服務全球，到那時，我們不僅可以從根本上擺脫受制於人的局面，而且中國的國際地位、綜合實力也將隨之提升。