国之重重器北斗卫星， 你了解多少？

近日，国务院新闻办公室发布《新时代的中国北斗》白皮书（北斗是北斗卫星导航系统的简称，英文名称BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS），白皮书包括6部分内容， 首次规划了2035年前北斗发展蓝图。

北斗导航是我国之重器中的重器，对国家安全、军用、民用起到生命攸关的作用，和我们无线通信系统也息息相关， 是其他重器如基建、高铁等无法比拟的。那么，你对北斗有了解多少呢？ 本文将快速帮你了解北斗的十大关键知识。

《新时代的中国北斗》白皮书的6部分内容

一、 北斗卫星的发展历程

中国高度重视北斗系统建设发展，特别是1996年台海危机因美国关闭GPS使我发射导弹失败后， 我国更加坚定了自主开发卫星导航系统。 我国的北斗卫星系统可划分 “三步走”发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务。

二、 北斗卫星的基本组成

　北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。

空间段。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。北斗系统地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站，以及星间链路运行管理设施。

用户段。北斗系统用户段包括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。

三、 北斗卫星的数量

如第一节介绍所示， 发射的卫星数量总共有59颗：

l 北斗一号4颗 （已退役）

l 北斗二号20颗（5颗为实验、1颗为备份）

l 北斗三号35颗（5颗为实验）

北斗一号已退役，还在服务的北斗总共55颗。其中10颗为实验卫星， 实际提供商业服务的北斗总共45颗。

四、 北斗卫星的高度

北斗卫星系统空间段采用三种轨道，组成的混合星座：

l GEO(Geostationary Orbit)：高轨道。距离地球表面35786km。在这个高度上，一颗卫星几乎可以覆盖整个半球，形成一个区域性通信系统，该系统可以为其卫星覆盖范围内的任何地点提供服务。GEO的轨道倾角是0度。

l MEO(Middle Earth Orbit)：中轨道地球卫星。距离地球表面21300-21500km左右。它属于地球非同步卫星。

l IGSO (Inclined Geo Synchronous Orbit)： ：倾斜地球同步轨道，又名GIO (Geosynchronous Inclined Orbit)。高度与GEO相同，约35786km。 IGSO的轨道倾角是大于0度的任何轨道（我国的北斗系统为55度）

五、 北斗卫星的频率

导航卫星通信工作在微波频段的L、S段，其频率范围为1GHz~4GHz。

北斗系统是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航系统，GPS使用的是双频信号。使用双频信号可以减弱电离层延迟的影响，而使用三频信号可以构建更复杂模型消除电离层延迟的高阶误差。同时，使用三频信号可提高载波相位模糊度的解算效率，理论上还可以提高载波收敛速度。下表为北斗二、三使用的下行单向频点：

• 另外，北斗还使用了RDSS双向通信系统，使用1610～1626.5MHz（上行）/2483.5～2500MHz（下行）频段。随着手机直连卫星技术的出现，频率竞争局面进一步加剧。
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六、 北斗卫星的“心脏”-原子钟

时间精度就是卫星导航的“命门”，天地间时间越同步、误差越小，定位精度越高。过去，只有少数国家能够制造卫星导航系统使用的高精度原子钟，但对我国实行严格限制，甚至直接禁运。直到北斗二号建设时，他国垄断才被彻底打破。北斗三号建设，我们也迎来了最新一代原子钟——“铷原子钟”。其稳定度达到E－14量级，“这相当于300万年只有1秒误差”。这一技术进步，直接推动了我国全球导航系统定位精度，由之前“区域系统”的10米，跨越到后续“全球系统”米级分辨率，测速和授时精度同步提高一个量级

七、 北斗卫星提供的服务

北斗卫星服务范围：目前北斗三号已经可以服务全球

北斗系统提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，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。2021年，中国卫星导航与位置服务产业总体产值达到约4700亿元人民币，年均复合增长率超过20%。

产业链供应链持续夯实。形成芯片、模块、天线、板卡等完整型谱，软件、算法等完全自主研制，构建国家检测认证体系。国产芯片出货量超亿级规模，国外同类芯片支持北斗系统，形成良性发展态势。

特别是，北斗高精度定位服务已进入大众手机，在深圳、重庆、天津等8个城市开通车道级导航应用。全球首款支持北斗三号区域短报文通信服务的手机已正式发布，用户不换卡不换号不增加外设，就能通过北斗卫星发送短信

八、 北斗卫星在5G无线通信系统的应用

北斗卫星的高稳定时钟是5G 无线通信系统的一种重要时间同步方案，即GNSS（Global Navigation Satellite System ）同步方案，BDS时钟已经广泛应用带现在的5G同步系统， 当然GPS、GLONASS系统也在应用。

九、 北斗三号支持短报文通信服务

2022年9月，华为宣布其Mate 50系列手机支持北斗三号短报文通信服务，北斗短报文通信服务由行业应用迈入大众应用。北斗短报文通信服务是北斗系统独具特色的服务，而美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）和欧洲的伽利略卫星导航系统（Galileo Satellite Navigation System）并没有这项功能。主要原因是它们采用了不同的卫星导航技术。

无线电测定业务，英文全称Radio Determination Satellite Service。用户至卫星的距离测量和位置计算由外部系统通过用户的应答来完成特点是需要用户与卫星间进行双向通信，被称为有源定位体制。RDSS将定位和通信融为一体，可以实现单一用户的定位，也可实现相互之间的位置报告。卫星无线电测定业务（RDSS）只有北斗支持。

华为不懈创新的精神，正像以往一样，拓展着手机卫星通信、乃至更多技术与产业的边界。引领手机行业走向星空深处、为行业未来的技术升级、6G时代之路铺就基石。

十、 北斗未来和其他卫星系统的合作

北斗是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗持开放态度和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO增强国际合作，加快推进北斗全球化步伐，全方位、多层次推动北斗兼容机的标配化部署行动。加强卫星导航系统的兼容与互操作, 推动北斗“一带一路”稳步走出去行动计划, 促进产业规范化规模化全球化可持续发展,以更开放的姿态,更强大的功能、更优质的性能服务全球。