1.什么是北斗衛星導航系統的“三步走”發(fā)展路線(xiàn)？

按照“質(zhì)量、安全、應用、效益”的總要求，堅持“自主、開(kāi)放、兼容、漸進(jìn)”的發(fā)展原則，遵循“先區域、后全球”的總體思路，按照“三步走”的發(fā)展路線(xiàn)，“先區域、有源，后全球、無(wú)源”的發(fā)展思路，分步進(jìn)行實(shí)施，形成突出區域確保、面向全球服務(wù)、富有中國特色的北斗系統生成模式和發(fā)展道路。北斗衛星導航系統具體發(fā)展步驟如下：

第一步是北斗衛星導航試驗系統：

1994年，中國啟動(dòng)北斗衛星導航試驗系統建設；2000年相繼發(fā)射2顆北斗導航試驗衛星，建成北斗衛星導航試驗系統成為世界上第三個(gè)擁有自主衛星導航系統的國家；2003年發(fā)射第3顆北斗導航試驗衛星進(jìn)一步增強了北斗衛星導航試驗系統性能。

斗衛星導航試驗系統由空間星座段、地面運控段和用戶(hù)終端段三大部分組成?？臻g星座段包括3顆GEO衛星分別定點(diǎn)于東經(jīng)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標校站組成，地面控制中心主要完成衛星軌道確定、電離層校正、用戶(hù)位置確定及用戶(hù)短報文信息交換等任務(wù)；標校站主要為地面控制中心提供距離觀(guān)測量和校正參數。用戶(hù)終端部分由手持型、車(chē)載型和指揮型等各種英型的終端組成，具有發(fā)射定位申請和接收位置坐標信息等北斗衛星導航試驗系統主要功能和性能指標如下：

●服務(wù)功能定位、單雙向授時(shí)、短報文通信；

●服務(wù)區域：中國及周邊地區；

●定位精度優(yōu)于20米；

●授時(shí)精度單向100納秒雙向20納秒；

●短報文通信：120個(gè)漢字/次。

第二步是北斗衛星導航系統區域服務(wù)：

2004年中國啟動(dòng)北斗衛星導航系統工程建設，2012年底完成5顆GE衛星、5顆GSO衛星和4顆MEO衛星組網(wǎng)具備區域服務(wù)能力。北斗衛星導航系統區城服務(wù)的主要功能和性能指標如下：

●服務(wù)功能：定位、測速、單雙向授時(shí)、短報文通信；

●服務(wù)區域中國及周邊地區；

●定位精度：平面10米，高程10米；

●測速精度：優(yōu)于0.2米/秒；

●授時(shí)精度：?jiǎn)蜗?0納秒雙向20納秒；

●短報文通信：120個(gè)漢字/次。

第三步是北斗衛星導航系統全球服務(wù)：

2017年開(kāi)始北斗三號開(kāi)始進(jìn)入衛星的密集發(fā)射，全球組網(wǎng)期，2019年6月25日02時(shí)09分，我國在西昌衛星發(fā)射中心用長(cháng)征三號乙運載火前，成功發(fā)射第四十六顆北斗導航衛星。

該衛星是北斗三號系統的第二十一顆組網(wǎng)衛星、第二顆傾斜地球同步軌道衛星，經(jīng)過(guò)一系列在軌測試后，衛星與此前發(fā)射的二十顆北斗三號衛星組網(wǎng)運行，適時(shí)提供服務(wù)，進(jìn)一步提升北斗系統覆蓋能力和服務(wù)性能。預計在2019年底之前，還將發(fā)射9顆北斗三號衛星，為實(shí)現在2020年北斗三號30顆衛星向全球提供完全服務(wù)奠定基礎。

2.北斗導航系統有哪些部分組成？

北斗系統由空間段、運控段和用戶(hù)段三個(gè)部分組成：北斗三號空間段由30顆衛星組成，其中包括3顆地球靜止軌道(GEO)衛星、3顆傾斜地球同步軌道(GSO)衛星和24顆中圓地球軌道(MEO)衛星；運控段包括主控站、注入站、監測站等30余個(gè)地面站；用戶(hù)段包括北斗終端、與其他導航系統兼容的終端，以及相關(guān)的應用服務(wù)系統。目前完全工作的北斗二號系統提供授權、公開(kāi)、廣域差分(星基增強)和短報文等四種服務(wù)，定位精度優(yōu)于10米，授時(shí)精度優(yōu)于20納秒，測速精度為每秒0.2米。

3.北斗三號系統能夠提供哪些服務(wù)？

當前BDS是GNSS中最為復雜的系統，它不僅是北斗二號區域系統與北斗三號全球系統過(guò)渡性組合，也是融合GEO、IGSO、MEO 3種軌道類(lèi)型的復雜星座，還是同時(shí)提供定位、導航、授時(shí)( Positioning，Navigation and Time,PNT)服務(wù)和通信服務(wù)的衛星系統。2019年4月23日發(fā)射的衛星是北斗三號第20顆組網(wǎng)衛星，也是北斗三號首顆IGSO衛星，該衛星與此前發(fā)射的18顆MEO衛星和1顆GEO衛星進(jìn)行組網(wǎng)。2019年內還要繼續發(fā)射6顆MEO、2顆GEO和2顆GSO衛星，實(shí)現北斗三號30顆衛星全星座組網(wǎng)，為在2020年全面提供全球服務(wù)創(chuàng )造條件，屆時(shí)北斗三號在軌衛星達到30顆，其中3顆GEO，3顆IGSO，加上24顆MEO衛星，是GNSS中額定星座中最大的星座。北斗三號全球服務(wù)的性能指標是，空間信號測距誤差優(yōu)于0.5m，其定位精度單頻測量為7m，雙頻測量為3m，測速精度0.2m/s,授時(shí)精度20ns.可用性99%。而其在亞太區域的服務(wù)性能明顯優(yōu)于全球性能。

4.北斗系統與其它GNSS相比具有何種特色？

北斗三號系統與其它GNSS相比的最大特色，是具有區域短信息通信服務(wù)和全球短信息通信服務(wù)，這是其它GNSS所沒(méi)有的。而這是與北斗系統的發(fā)展過(guò)程密切相關(guān)的，因為北斗系統是從有源系統發(fā)展過(guò)來(lái)的，繼續保留了相關(guān)的特色，不僅在北斗二號中應用，而且還延續到北斗三號中，同時(shí)實(shí)現了區域和全球的短信息通信服務(wù)。同樣理由，北斗三號把全球基本服務(wù)系統與區城(星基)增強系統組合在一起，因此成為全球最為復雜的系統，具備中地球軌道(MEO)、地球靜止軌道（GEO)和傾斜地球同步軌道(GSO)三種軌道形式的組合，也成為未來(lái)導航與通信融合衛星的一種先驅性探索。

5.北斗一號的有源定位原理是什么？

北斗衛星導航試驗系統，也被稱(chēng)作北斗一號，是北斗衛星導航系統較早投入使用的第一代試驗用系統，使用的是有游定位，由三顆定位衛星(兩顆工作衛星、一顆備份衛星)地面控制中心為主的地面部分以及用戶(hù)終端三部分組成。北斗一號衛星導航定位系統可向用戶(hù)提供全天候的即時(shí)定位服務(wù)。校準精度為20米，未校準精度100米。

該試驗系統于1994年正式立項，2000年發(fā)射2顆衛星后即能夠工作，2003年又發(fā)射了一顆備份衛星，試驗系統完成組建，該系統服務(wù)范圍為東經(jīng)70-140°，北緯5°-55°。在衛星的壽命到期后，系統已停止工作。

北斗衛星導航試驗系統由空間星座段、地面運控段和用戶(hù)終端段大部分組成?？臻g星座段包括3顆GEO衛星，分別定點(diǎn)于東經(jīng)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標校站組成，地面控制中心主要完成衛星軌道確定、電離層校正用戶(hù)位置確定及用戶(hù)短報文信息交換等任務(wù)；標校站主要為地面控制中心提供距離觀(guān)測量和校正參數。用戶(hù)終端部分由手持型、車(chē)載型和指揮型等各種類(lèi)型的終端組成，具有發(fā)射定位申請和接收位置坐標信息等功能。

北斗衛星導航試驗系統主要功能和性能指標如下：

●服務(wù)功能：定位、單雙向授時(shí)、短報文通信；

●服務(wù)區域：中國及周邊地；

●定位精度：優(yōu)于20米；

●授時(shí)精度：?jiǎn)蜗?00納秒，雙向20納秒；

●短報文通信：120個(gè)漢字/次。

北斗一號“系統的空間部分由兩顆工作衛星和一顆在軌備用衛星組成。三顆衛星均為地球靜止同步軌道衛星，分別定軌于東經(jīng)80度、140度和1105度(備用星)。三顆衛星距離地面的高度約為36000公里。北斗一號的地面中心站的出站(地面中心站到衛星、衛星到用戶(hù)機或者標校站)、入站信號(衛星到地面中心站、用戶(hù)機或者標校站到衛星)采用多種不同的頻率。北斗一號的地面控制段，包括地面測控系統和標校系統。其中：地面控制系統為“北斗一號”系統的控制、管理中心，負責衛星監控、用戶(hù)機定位計算、授時(shí)、通信等主要業(yè)務(wù)；測控站用于對衛星的監控和信息注入。標校系統由各類(lèi)標校站分別擔負衛星測軌、差分定位和氣壓測高任務(wù)。北斗一號的用戶(hù)段，包括普通型用戶(hù)機、指揮型用戶(hù)機和授時(shí)型用戶(hù)機三種類(lèi)型。

北斗一號實(shí)行的是有源定位方法，每顆衛星到用戶(hù)的距離應為真距離(即與用戶(hù)機時(shí)鐘無(wú)關(guān))。采用應答方式測得衛星到用戶(hù)的距離距離精度只與信號源時(shí)鐘(即原子鐘的精度)有關(guān)。需要準確的地理高程數據。本系統的地理高程數據由國家高程數據庫提供，可準確到米以?xún)?，能滿(mǎn)足定位計算精度要求。北斗一號的定位原理是，采用地面中心站的中心計算機根據已知準確位置的兩顆地球同步衛星為球心以衛星到用戶(hù)的距離為半徑(用詢(xún)問(wèn)和應答信號測量得到，并可以用標校站信息消除誤差)構造兩個(gè)球面，以地球的半徑加上用戶(hù)的高程為半徑(高程數據庫提供)構造第三個(gè)球面，計算出這三個(gè)球面在地球的交會(huì )點(diǎn)(消除其鏡象點(diǎn))即為用戶(hù)的位置，這就是“三球交會(huì )測量原理”。北斗一號的定位通過(guò)五步法實(shí)現：①地面中心站向“北斗一號系統衛星發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號，衛星將該詢(xún)問(wèn)信號以廣播方式轉發(fā)給服務(wù)區域內的各種用戶(hù)機；②用戶(hù)機接收到其中一顆衛星轉發(fā)的信號以后，如果此時(shí)用戶(hù)有定位請求，則用戶(hù)機自動(dòng)向兩顆衛星播發(fā)自己的應答信號(應答信號中包含本機的識別號碼D)：③地面中心站接收到該應答信號以后，測量整個(gè)應答信號的往返總時(shí)延，并根據地面中心站至兩顆同步衛星的距離與保存在地面中心站的用戶(hù)機所在區域的數字高程信息，以及其它修正數據信息等，進(jìn)行選代計算解算出該用戶(hù)機(載體)在地球表面或空中的位置；④地面中心站用短報文通信方式將該位置信息通過(guò)衛星傳送給用戶(hù)機；⑤用戶(hù)機將該位置顯示出來(lái)。

6.北斗二號的系統組成及其無(wú)源定位原理是什么？

北斗二號，是為亞太地區用戶(hù)提供衛星定位、導航和授時(shí)服務(wù)。包括授權服務(wù)、公開(kāi)服務(wù)、廣域差分服務(wù)及位置報告服務(wù)四種類(lèi)型。其中在我國及周邊地區可為用戶(hù)提供定位精度1米的廣域差分服務(wù)和授權用戶(hù)的短報文通信服務(wù)。在位置報告服務(wù)中，為提高用戶(hù)容量，降低發(fā)射功率，將目前RDSS模式的雙重覆蓋為單重覆蓋，雙星工作改為三星工作，即“三收單發(fā)”的工作模式，以滿(mǎn)足快速定位與位置報告的要求。

北斗二號的主要功能和性能指標為：

●主要功能：定位、測速、單雙向授時(shí)、短報文通信；

●服務(wù)區域：中國及部分亞太地區；

●定位精度：優(yōu)于10m；

●測速精度：優(yōu)于02m/s；

●投時(shí)精度：50ns(雙向10ns)；

●短報文通信：120個(gè)漢字/次。

北斗二號除與GPS類(lèi)似的定位、導航、授時(shí)服務(wù)功能之外，還具有位置報告、通信以及區域高精度定位/授時(shí)特殊功能。北斗二號實(shí)現了RNSS/RDSS應用集成。所謂RNSS與RDSS集成概念，是在衛星導航系統的衛星和運控系統中集成RNSS與RDSS兩種業(yè)務(wù)，使用戶(hù)既可以不發(fā)射響應信號，自主完成連續定位、測速任務(wù)，又可根據需要進(jìn)行RDSS方式的位置報告，以及用戶(hù)跟蹤識別和短電文通信。在用戶(hù)終端實(shí)現RNSS與RDSS的雙模集成和國外GPS、 GLONASS的應用集成。北斗衛星導航系統上述集成應用功能，與國外其他系統相比具有突出的技術(shù)特色。其基本原理與應用方式如下：1)在部分導航衛星(GEO.GSO)上同時(shí)安排RDSS載荷和RNSS載荷，地面控制系統具有RNSS與RDSS信號及信息處理和運行控制能力。2)RNSS與RDSS的導航體制和信號格式統一在同一時(shí)間系統。3)GEO衛星的RDSS出站信號和RNSS導航信號均可用于用戶(hù)自主導航，又可用于位置報告和通信服務(wù)。即s頻段信號可用于RNSs(所謂無(wú)源)定位，RNSS的L頻段信號可用于通信服務(wù)。4)地面運控系統RDSS業(yè)務(wù)具有用戶(hù)通信隨機接人能力，可以處理短促突發(fā)信號，完成用戶(hù)至中心控制系統的信息交換。5)用戶(hù)人站信息可以攜帶用戶(hù)位置實(shí)現位置報告，又可以不攜帶用戶(hù)位置信息。由RDSS直接從應答信號中處理出用戶(hù)位置坐標，實(shí)現無(wú)信息“傳輸的位置報告。⑥利用RDSS實(shí)現雙向授時(shí)，其精度優(yōu)于10ns，與通常的GPS單向授時(shí)相比，其時(shí)間同步精度要高。

北斗二號同時(shí)實(shí)現多系統兼容和互操作應用，這就是北斗系統在保持自主系統特點(diǎn)的基礎上，具有多系統兼容與互操作能力。衛星導航系統之間的兼容性是指各種GNSS系統定位、導航與授時(shí)服務(wù)即可獨立使用，又可同時(shí)共同使用而不相互干擾。衛星導航系統之間互操作能力是指各種GNSS系統民用信號的導航、定位、授時(shí)服務(wù)能夠共同使用，并可使用戶(hù)獲得優(yōu)于各獨立系統所提供信號的服務(wù)性能。理想的互操作性可以使接收機能夠同時(shí)利用來(lái)自北斗、GPS、 GLONAS、Galileo衛星導航系統的信號進(jìn)行導航。

北斗二號系統由空間星座、地面運控和用戶(hù)終端三大部分組成。其衛星星座的布設是，在軌工作衛星有5顆GEO衛星、5顆GSO衛星和4顆MEO衛星。

北斗二號的用戶(hù)系統段，有多種類(lèi)型的北斗用戶(hù)終端，包括與其他導航系統兼容的終端。從廣義的角度而言，實(shí)際上原先的衛星導航系統的用戶(hù)段的概念，比較狹窄，僅僅限于衛星定位、導航、授時(shí)接收機后來(lái)引入終端的概念，含義就大大地拓展，而且有與其它系統，或者技術(shù)結合和集成的內涵。然而，隨著(zhù)北斗衛星導航系統，或者說(shuō)是GNSs應用與服務(wù)領(lǐng)域的不斷廣泛深入，衛星導航不僅深入到國民經(jīng)濟的各行各業(yè)的應用，而且廣泛拓展到社會(huì )民生的各種各樣的服務(wù)，正在逐步成為信息時(shí)代社會(huì )的生產(chǎn)方式、生活方式和生態(tài)方式，成為時(shí)空信息服務(wù)的主力軍，此時(shí)的用戶(hù)段概念，已經(jīng)不可避免地升級為系統的概念，或者說(shuō)是系統之系統的概念，才能夠體現衛星導航系統本身的潛在的應用與服務(wù)價(jià)值，體現高技術(shù)的引領(lǐng)作用。

7.北斗三號的信號有什么樣的創(chuàng )新設計？

鑒于導航信號在導航系統中的重要性，我國對BDS全球系統的信號設計給予了高度重視，聯(lián)合了國內的優(yōu)勢力量開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。在過(guò)去的幾年里，國內學(xué)術(shù)界和工業(yè)界面對北斗全球系統信號設計來(lái)自頻率資源、系統間的兼容性與互操作、知識產(chǎn)權等方面的嚴苛約束以及日益細化和更高性能的服務(wù)需求，經(jīng)過(guò)不懈地努力，出現了多種具有北斗特色的創(chuàng )新性技術(shù)。這就是：

QMBOC

為了提供與其它系統更好的互操作能力，BDS全球系統的民用信號B1C的中心頻率設在1575.42MHz,與GPSL1和 Galileo E1頻點(diǎn)重疊可以預計，未來(lái)各系統在該頻點(diǎn)的公開(kāi)服務(wù)信號都將會(huì )是主要的民用導航定位業(yè)務(wù)的承載信號。因此，在BC信號的設計過(guò)程中，既需要與同一頻點(diǎn)其他信號滿(mǎn)足射頻兼容性要求，保證與GPS L1C信號和 Galileo E1OS信號的互操作能力，又應盡量具有高的測距精度和穩健性，同時(shí)支持多種不同的接收處理策略。能為高中低端接收機在定位性能和雜度上提供多個(gè)平衡點(diǎn)；此外，出于知識產(chǎn)權的考慮，發(fā)射與接收基本方式應當可以規避歐美專(zhuān)利封鎖。如果拋開(kāi)知識產(chǎn)權問(wèn)題不論，GPS L1C所使用的時(shí)分復用BOC(TMBOC)是一種滿(mǎn)足B1頻點(diǎn)設計要求的調制技術(shù)。但該技術(shù)由英國國防部下屬公司申請了專(zhuān)利保護并已于2013年在中國獲得了授權。根據專(zhuān)利法的規定，英國有權向發(fā)射TMBOC的衛星制造商以及使用 TMBOC信號的接收機、芯片制造商收取專(zhuān)利使用費，或者禁止這些單位使用相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)。這為北斗未來(lái)的導航產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)一定的潛在威脅。

正交復用Boc( OMBOC)技術(shù)的出現，打破了在B1C信號設計中面對的專(zhuān)利璧壘。 QMBOC將BOC(1.1)信號與BOC(6,1)信號分量分別調制在載波的兩個(gè)彼此正交的相位上，不僅避免了兩分量之間互相關(guān)分量的影響，而且規避 TMBOC以及CBOC的專(zhuān)利問(wèn)題QMBOC的功率譜與 TMBOC相同，并且同樣可以采用類(lèi)BOC(1,1)的低復雜度接收模式以及高性能匹配接收模式，與GPS和 Galileo系統在同一頻段的公開(kāi)服務(wù)信號有很好的兼容性與互操作性。

TD-AltBOC與ACE-BOC

為了支持與GPS L5和 Galileo E5之間的互操作，BDS全球系統將在B2頻段的兩個(gè)中心頻點(diǎn)一一B2a和B2b上播發(fā)寬帶信號。信號應具有較高的測距性能和抗頻帶內干擾的能力。兩個(gè)載波中心頻點(diǎn)的信號應在發(fā)射端復用成一個(gè)恒包絡(luò )信號，以節約載荷資源。并盡可能降低復用損失。此外，這種合并使B2信號在接收機端既可以看作為兩組QPSK(10)信號分別接收，又為未來(lái)的高端接收機提供超寬帶接收的可能。另外重要的一點(diǎn)是，信號方案應具有自主知識產(chǎn)權。時(shí)分 AltBOc( TD-AltBOC)，是我國具有自主知識產(chǎn)權的一種調制技術(shù)，為了降低發(fā)射機的實(shí)現復雜度，其每一邊帶的數據、導頻分量采用時(shí)分復用技術(shù)形成一路二值信號，之后使用2分量ABOC技術(shù)，進(jìn)行合并發(fā)射。非對稱(chēng)恒包絡(luò )BOC( ACE-BOC)同樣是一種具有自主知識產(chǎn)權，且滿(mǎn)足北斗B2頻點(diǎn)信號設計要求的新技術(shù)，其數據和導頻分量正交放置，組成信號分量支持任意的功率配比，具有很高的設計靈活性。相比于 ACE-BOC, TD-AltBOC的發(fā)射機實(shí)現較為簡(jiǎn)單。

ACE-BOC的數據、導頻分量正交放置，確保信號的后向兼容能力，方便發(fā)射方案的隨時(shí)調整，而不會(huì )對已經(jīng)投入使用的接收機產(chǎn)生影響。此外，正交放置的信號與GPS和Gal在同一頻段的信號具有高度互操作能力，能更好的支持未來(lái)的北斗+GPS+Gale三系統接收機的設計架構。在生成復雜度上， ACE-BOC信號的低復雜度實(shí)現方式具有與ABOC相同的時(shí)鐘速率與電路結構。

雙QPSK

雙QPSK是一種具有自主知識產(chǎn)權的星上復用技術(shù)，能夠解決B3頻點(diǎn)兩個(gè)BOC和QPSK在星上發(fā)射機中等功率合并的需求，其中BOC(15,25)有正交的數據、導頻通道。推廣的雙QPSK能夠對靈活控制合并信號的功率能夠實(shí)現兩個(gè)類(lèi)QPSK信號的任意功率比恒包絡(luò )合并，且能得到優(yōu)化的解析實(shí)現和最大化的功率效率，解決B3頻點(diǎn)平穩過(guò)渡的需求。

8.什么是北斗系統的時(shí)間參照系統和空間參照系統？

北斗衛星導航系統的坐標框架采用中國2000大地坐標系統CGCs2000)。北斗衛星導航系統的時(shí)間基準為北斗時(shí)(BDT)。

北斗系統的坐標系統采用2000中國大地坐標系(CGCS2000)。

CGCS2000大地坐標系的定義如下：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心；Z軸指向國際地球自轉服務(wù)組織(ERS)定義的參考極(RP)方向；X軸為正RS定義的參考子午面(RM)與通過(guò)原點(diǎn)且同Z軸正交的赤道面的交線(xiàn)：Y軸與z、X軸構成右手直角坐標系。CGCS2000原點(diǎn)也用作CGCS2000橢球的幾何中心，Z軸用作該旋轉橢球的旋轉軸CGCS2000參考橢球定義的基本常數為：

長(cháng)半軸：a=6378137.0m

地球(包含大氣層)引力常數：μ=3.986004418×1014m³/s²

扁率：f=1/298.257222101

地球自轉角速度：ω=7.2921150×10-5rad

北斗系統的時(shí)間系統，采用北斗時(shí)(BDT)。BDT采用國際單位制(SD秒為基本單位連續累計，不間秒，起始歷元為2006年1月1日協(xié)調世界時(shí)(UTC)00時(shí)00分00秒，采用周和周內秒計數。BDT通過(guò)UTC(NTSC)與國際UTC建立聯(lián)系，BDT與UTC的偏差保持在100納秒以?xún)?模1秒)。BDT與UTC之間的閏秒信息在導航電文中播報。

9.北斗三號如何保障高精度定位、導航和授時(shí)？

北斗衛星導航系統的特色很多，而且非常鮮明，其全球性覆蓋、全天候工作、無(wú)限量用戶(hù)、高精度服務(wù)，以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)能力，都是其它導航手段無(wú)法望其項背的。多少年來(lái)，人們最多的事情一直圍繞著(zhù)精度做文章。在行業(yè)中流傳著(zhù)一句臉炙人口的話(huà)：“衛星導航玩兒的就是精度”。通常GNSS提供的系統精度為米級。如果采取增強或者差分方法，精度可以到亞米、分米、厘米，甚至毫米級。說(shuō)到精度，就一定要談導航衛星的心臟一星載原子鐘，簡(jiǎn)稱(chēng)星鐘。原子鐘，是目前計時(shí)設備中，精度最高的計時(shí)裝置，因此也是現在所有可計量時(shí)間的度量衡參量中能夠達到的最高精度參量。衛星導航的星鐘一般采用銣鐘、銫鐘和氫鐘，精度(實(shí)際上是穩定度誤差)通常為10-13至10-15左右，也就是每300萬(wàn)年至3000萬(wàn)年累計誤差不超過(guò)一秒鐘。采用星鐘技術(shù)是衛星導航高精度保障的革命性舉措，它帶來(lái)三大貢獻：一是將原子鐘作為衛星上時(shí)間頻率標準和測量距離的手段；二是將原子鐘從地面搬上空間提供廣播方式發(fā)送。使得原子鐘這樣小眾應用的極高端產(chǎn)品，實(shí)現用戶(hù)無(wú)限量的大眾化服務(wù)；三是利用星鐘廣播的時(shí)間作為導航用戶(hù)機的參照量，用戶(hù)接收機無(wú)需裝備高精度時(shí)鐘，就可以實(shí)現高精度的定位、導航和授時(shí)。其中最應該強調的是，從導航衛星發(fā)射機至接收機之間的距離測量，均歸結為測量時(shí)間，也就是從發(fā)射機出發(fā)時(shí)間至接收機到達時(shí)間之間的時(shí)延(或者稱(chēng)為時(shí)間間隔)。高精度的星鐘時(shí)間確保了收發(fā)機之間導航信號傳播時(shí)延測量的高精度。

除了使用極高精度的星鐘之外，實(shí)現高精度的舉措之二是采用多種多樣方法，包括系統設計、多模增強、誤差改正和差分技術(shù)，消弭誤差(衛星軌道誤差、星鐘漂移誤差、電離層和對流層誤差、多徑效應誤差等等)，提高精度。在系統設計中，采用雙頻或者多頻體制，最為重要的思路，是消除電離層效應影響，由于電離層是色散介質(zhì)，也就是對于不同的頻率，影響有差別，基本上是頻率越高，影響越小，而且影響程度與頻率的平方成反比。因此采用雙頻或者多頻體制，利用頻率間確定的倍數比率關(guān)系，可以將電離層效應進(jìn)行同頻歸一化差分相消方法，加以剔除。在包括星基增強、地基增強、輔助GNSS等多模增強系統中，采取的措施就是提供更加精密的衛星星歷軌道改正數和星鐘的精密時(shí)鐘改正數，以及電離層誤差改正數。從而提高用戶(hù)的定位精度，這些年來(lái)在這些改正數提供方面，逐步從事后(或者延時(shí))提供，改進(jìn)成為實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )發(fā)布提供，使得應用服務(wù)水平有本質(zhì)性提升。實(shí)現高精度的舉措之三是普遍采用各種各樣的差分技術(shù)，有碼相位、載波相位參量層面的單機與多機層面、局域和廣域層面、靜態(tài)事后與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)層面的，以及網(wǎng)絡(luò )與系統層面的，足足可以專(zhuān)門(mén)寫(xiě)成一本書(shū)。實(shí)現高精度的舉措之四是定位策略，是考慮衛星在空間的幾何分布，精度的幾何因子系數，往往成為誤差放大因子。如何選擇空間衛星合理分布，在多系統GNSS存在的今天來(lái)說(shuō)，可能是個(gè)越來(lái)越好解決的問(wèn)題，怎樣充分利用空間的萊容互操作衛星信號來(lái)大幅度提高定位精度，成為一個(gè)非常有價(jià)值的新課題。

10.北斗時(shí)空的偉大創(chuàng )新之處是什么？

在北斗三號全球布網(wǎng)順利進(jìn)行之時(shí)，我國衛星導航產(chǎn)業(yè)即將迎來(lái)高歌猛進(jìn)的發(fā)展新時(shí)期，我們應該以前性目光，全方位多層次地評價(jià)北斗時(shí)空這一中國人民在偉大時(shí)代的偉大創(chuàng )新。

北斗，是中國的北斗、世界的北斗，是一帶一路倡議、融合創(chuàng )新發(fā)展和科技強國復興三大國家戰略交匯點(diǎn)和牛鼻子式抓手，北斗時(shí)空是中國人民在偉大時(shí)代偉大事業(yè)中偉大創(chuàng )新的典型樣板和杰出代表，也是我們建設具有全球影響力的科技創(chuàng )新中心的最為重要的中樞基礎與核心凝聚力，和新時(shí)空服務(wù)體系與新興的智能信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地，還是中國時(shí)空服務(wù)國家品牌和世界級領(lǐng)軍式平臺型科技巨頭及其所帶動(dòng)的骨干群體孵化器。

在科技領(lǐng)域中，很少有北斗那樣能夠在政治、經(jīng)濟、科技、社會(huì )四個(gè)方面，都能夠產(chǎn)生明顯巨大效益的創(chuàng )新系統，而北斗真正體現了自主創(chuàng )新、協(xié)同創(chuàng )新和開(kāi)放創(chuàng )新的全方位創(chuàng )新精神，而從北斗所提升凝練出來(lái)的北斗新時(shí)空體系及其所推進(jìn)的智能信息產(chǎn)業(yè)，真正凝聚出科學(xué)理論、技術(shù)實(shí)踐、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和體系推進(jìn)的多層次創(chuàng )新成果，從而得四大制權，打造四大體系，這就是：實(shí)現理論創(chuàng )新，贏(yíng)得制時(shí)空治理權，打造國家安全和國民誠信保障體系；實(shí)現實(shí)踐創(chuàng )新，贏(yíng)得制國際話(huà)語(yǔ)權，打造全球領(lǐng)先的新時(shí)空服務(wù)創(chuàng )新體系；實(shí)現產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新，贏(yíng)得制發(fā)展主動(dòng)權打造產(chǎn)業(yè)轉型升級跨越發(fā)展體系；實(shí)現體系創(chuàng )新，得制標準知產(chǎn)權，打造全方位多層次群體創(chuàng )新、融合引領(lǐng)、協(xié)同推進(jìn)、服務(wù)分享的社會(huì )生態(tài)體系。

北斗時(shí)空這樣的偉大創(chuàng )新，其不可限量的價(jià)值在于其占領(lǐng)時(shí)間空間這種全局性、基礎性、持續性和關(guān)鍵性科技制高點(diǎn)，是種不可或缺不可替代的總體態(tài)勢存在，是任何人事物均須史離不開(kāi)的獨特存在。而北斗新時(shí)空，新在現代時(shí)間技術(shù)已經(jīng)成為精準計算與度量衡的頂峰，空間度量又依托時(shí)間度量，體現時(shí)空一體的存在。在現時(shí)代，在移動(dòng)革命時(shí)代，精準在一定程度上就是智能的代名詞。從而構成和產(chǎn)生北斗新時(shí)空的“七律”，這就是：時(shí)空一體，泛在智能；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，確保精準；海陸空天，一網(wǎng)打盡；變自生變，以速制衡；全息互聯(lián)，以人為本；協(xié)同分享，群體創(chuàng )新：簡(jiǎn)約極致，服務(wù)人人。

從經(jīng)濟效益而言，應該說(shuō)北斗是個(gè)標桿，自從北斗在2012年開(kāi)始投入區域服務(wù)以來(lái)，我國的衛星導航產(chǎn)業(yè)，就是以北斗為核心推動(dòng)力突破了五大市場(chǎng)領(lǐng)域，這就是：汽車(chē)前裝市場(chǎng)，智能手機市場(chǎng)，高精度專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)，國際化市場(chǎng)以及與其他技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合市場(chǎng)，取得的長(cháng)足的進(jìn)步成為世界上發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，平均每年以超過(guò)20%的年增長(cháng)率快速占有市場(chǎng)，至2018年，我國的北斗產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破三千億元，占全球衛星導航產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)總值的五分之一強。作為一個(gè)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在不太長(cháng)的發(fā)展階段中，在全球系統尚未完成建設的過(guò)程中能夠做到這一點(diǎn)，實(shí)在是件很不容易的事情，或者說(shuō)是一件了不起的事情，在新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，不僅具有標桿性，更是具有里程碑意義的大事。而且更加值得注意的是，在北斗二號和三號建設的十多年過(guò)程中北斗重大工程投入資金為700多億元，相當于每天有近兩千萬(wàn)的投入。但是2018年一年我國衛星導航行業(yè)總產(chǎn)值中獲得的稅收，就把十余年的全部投入都收回來(lái)了。這種巨大的經(jīng)濟效益是任何其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不能望其項背的。因為北斗系統這樣的偉大創(chuàng )新系統，是真正的開(kāi)放創(chuàng )新系統，動(dòng)員千軍萬(wàn)馬，利及千家萬(wàn)戶(hù)，用于千千萬(wàn)萬(wàn)，它是軍民兩用和服務(wù)國計民生的，也是民用開(kāi)放免費的，更是用戶(hù)無(wú)限的時(shí)空信息基礎設施，可以改變人們生活方式的一種客觀(guān)存在。實(shí)際上，這還只是剛剛開(kāi)始，還僅僅是在北斗本身的定位導航授時(shí)應用的“北斗+”發(fā)展階段，而正在開(kāi)啟的“+北斗”新階段，是真正發(fā)揮北斗新時(shí)空核心引領(lǐng)和關(guān)鍵帶動(dòng)力的產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)發(fā)展新階段。通過(guò)舉國體制與調動(dòng)一切積極因素，建設北斗新時(shí)空科創(chuàng )中心(主要包括思想創(chuàng )新智庫、前沿創(chuàng )新中心、科技集成創(chuàng )新與智能服務(wù)共享大平臺)，推進(jìn)北斗與其他GNSS兼容互操作的標配化和中國時(shí)空服務(wù)2030年行動(dòng)計劃等一系列重大舉措，促進(jìn)北斗導航與其他技術(shù)系統和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)實(shí)現天基地基、室內室外、通信導航深度跨界融合，成規模、成建制、成體系地實(shí)現對于傳統產(chǎn)業(yè)的改造和供給側改革，并且也包括在物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計算與超級計算、區塊鏈等新興產(chǎn)業(yè)的群體集聚、資源整合和系統集大成過(guò)程中，發(fā)揮其不可或缺的核心關(guān)鍵基礎總成架構體系的巨大作用，快速培育出世界級領(lǐng)軍式平臺型科技巨頭和新時(shí)空智能數據與信息服務(wù)的偉大企業(yè)群體，推進(jìn)中國智能信息產(chǎn)業(yè)長(cháng)足發(fā)展，形成中國服務(wù)的國家品牌領(lǐng)先優(yōu)勢，服務(wù)全中國、全世界、全人類(lèi)。