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來源：互聯網

北斗二號衛星導航系統（BDS-2）是中國自主研發、獨立運行的衛星導航系統。　它由5顆靜止軌道衛星、5顆傾斜地球同步軌道衛星、4顆中圓地球軌道衛星，共計14顆組網衛星以及32個地面站天地協同組網運行，于2012年12月正式向中國及亞太地區提供定位、測速與授時以及短報文通信服務。

2004年8月北斗二號工程立項，正式啟動工程建設。2009年4月15日，北斗二號首顆組網應用衛星由長征三號丙運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射。2012年10月25日，第十六顆北斗導航衛星發射升空并進入預定軌道，標志著北斗二號系統星座部署完成。2012年12月27日，北斗二號系統正式向亞太地區提供區域服務。2019年5月17日，中國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭，成功發射了第四十五顆北斗導航衛星，作為中國北斗二號工程第四顆的備份衛星。

北斗二號是中國北斗衛星導航系統建設"三步走"發展戰略承前啟后的關鍵一步。北斗二號衛星導航系統在兼容北斗一號有源定位體制的基礎上增加了無源定位體制，即用戶不用自己發射信號，僅依靠接受信號就能實現定位。且用戶容量不受限制，也進一步滿足了高動態需求。同時北斗二號衛星導航系統是中國第一個面向大眾和國際用戶服務的空間信息基礎建設，也是中國第一個與國際先進系統同臺競技的航天系統。在國際上首創了同步軌道導航衛星，解決了基于弱磁力的姿態控制，高精度溫控等關鍵技術。將定位，短報文通信，差分增強三種服務融為一體的新模式。實現了國際衛星導航領域和中國航天領域的多個首創。

發展歷程

發展背景

中國于20世紀后期開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路，逐步形成“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；2020年前后建成北斗全球系統，向全球提供服務。并確立了發展目標?：建設世界一流的衛星導航系統，滿足國家安全與經濟社會發展需求，為全球用戶提供連續、穩定、可靠的服務；發展北斗產業，服務經濟社會發展和民生改善；深化國際合作，共享衛星導航發展成果，提高全球衛星導航系統的綜合應用效益。?

1994年，中國啟動北斗一號系統建設，中國開始獨立自主研制北斗衛星導航系統，并以祖先們用于識別方向的“北斗七星”命名。2000年10月，北斗首星發射，一個多月后，第二顆北斗衛星也被送入太空，中國成為美俄后，第三個建成衛星導航的國家。2000年年底，建成北斗一號系統，向中國提供服務。2002年，歐盟發起伽利略衛星計劃，彼時，中方遇技術瓶頸，歐盟缺研發基金，雙方決定聯手開發；但是四年后，中國卻被排除在了項目外。?由于歐盟合作誠意嚴重不足，中國開始獨立研發北斗系統。

發展歷程

2004年8月北斗二號工程立項，正式啟動工程建設。2007年4月14日成功發射第一顆北斗二號衛星，驗證了北斗二號衛星導航系統新的技術體制、關鍵技術和研制程，對MEO軌道的空間環境進行了研究，保證了中國寶貴的衛星導航頻率與軌道資源。

2009年4月15日0時16分，北斗二號首顆組網應用衛星由長征三號丙運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射。2010-2012年，北斗二號系統連續成功發射了14顆衛星，建成了基于混合星座"5GEO+5IGSO+4MEO"的系統；同時完成了地面運控系統的建設工作，完成了星地聯調等工作，系統實現了"邊建設，邊試驗，邊應用"的目標。

2016年3月、6月，北斗二號系統又成功發射了兩顆備份星，北斗二號系統在軌衛星冗余備份可有效保證系統提供連續穩定可靠的服務。2019年5月17日，中國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭，成功發射了第四十五顆北斗導航衛星，作為中國北斗二號工程第四顆的備份衛星。衛星屬地球靜止軌道衛星，入軌并完成在軌測試后，將接入北斗衛星導航系統，為用戶提供更可靠服務，并增強星座穩定性，這是長征系列運載火箭的第304次飛行。北斗二號系統建成并投入運行以來，系統總體運行穩定可靠，服務性能滿足承諾指標要求，從未發生服務中斷，定位精度由10米提升至6米。2019年，北斗三號基本系統已完成建設；2020年10月前，由北斗二號和北斗三號系統共同提供服務；2020年10月后，以北斗三號系統為主提供服務。

后續發展

2021年3月北斗三號全球衛星導航系統正式開通以來，運行穩定、持續為全球用戶提供服務。截至2021年6月，北斗導航系統已發射59顆衛星，包括：北斗一號共4顆，均已退役離軌；北斗二號共20顆，目前在軌工作15顆；北斗三號共35顆，包括5顆試驗星，30顆組網星。截至2023年，中國北斗衛星導航系統主要由北斗二號衛星導航系統和北斗三號衛星導航系統組成。

發射記錄

參考資料：

系統組成

北斗二號系統由衛星系統、地面運控系統和用戶系統組成。

衛星

北斗二號衛星系統包括GEO衛星、IGSO衛星和MEO衛星。北斗二號MEO/IGSO衛星采用了DFH一3衛星平臺，衛星為三軸穩定，并具有偏航控制能力，衛星壽命8年。根據功能分為有效載荷和平臺兩部分：有效載荷包括導航分系統、天線分系統、空間環境探測與激光測量分系統；平臺包括結構分系統、熱控分系統、供配電分系統、控制分系統、推進分系統、測控分系統和數管分系統。MEO衛星使用CZ-3B一箭雙星發射，運載火箭從西昌發射中心發射至MEO轉移軌道，經三次遠地點變軌并相位捕獲后，進入MEO運行軌道。

地面站

北斗二號衛星系統地面運控系統由主控站、監測站、時間同步/注入站三部分組成。其中主控站1個，一類監測站7個，二類監測站20個，時間同步/注入站2個。

主控站是地面運控系統的運行控制中心，也是北斗二號衛星導航系統的運行控制中心。主控站的主要任務是收集系統內各種導航信號監測、時間同步觀測比對等原始數據，完成系統時間同步，進行衛星鐘差預報、衛星精密定軌及廣播星歷預報、電離層改正、廣域差分改正、系統完好性監測等信息處理，實現任務規劃與調度和系統運行管理與控制等。同時，主控站還需與所有衛星進行星地時間比對觀測，與所有時間同步/注入站進行站間時間比對觀測，向衛星注入導航電文參數、廣播信息等。監測站的主要任務是利用高性能監測接收機對各顆衛星的導航信號進行連續監測，為系統精密軌道測定、電離層校正、廣域差分改正及完好性確定提供實時觀測數據。監測站分為一類監測站和二類監測站：一類監測站主要用于衛星軌道測定及電離層延遲校正；二類監測站主要用于系統廣域差分改正及完好性監測。北斗二號地面運控系統中有3個一類監測站分別與1個主控站及2個時間同步/注入站并址建設，其他的監測站在中國陸地區域均勻分布，獨立建設。時間同步/注入站的主要任務是配合主控站完成星地時間比對觀測，向衛星上行注人導航電文參數，并與主控站進行站間時間同步比對觀測。

增強系統

北斗系統增強系統包括地基增強系統與星基增強系統。?

北斗地基增強系統是北斗衛星導航系統的重要組成部分，按照“統一規劃、統一標準、共建共享”的原則，整合中國地基增強資源，建立以北斗為主、兼容其他衛星導航系統的高精度衛星導航服務體系。利用北斗/GNSS高精度接收機，通過地面基準站網，利用衛星、移動通信、數字廣播等播發手段，在服務區域內提供1-2米、分米級和厘米級實時高精度導航定位服務。系統建設分兩個階段實施，一期為2014年到2016年底，主要完成框架網基準站、區域加強密度網基準站、國家數據綜合處理系統，以及國土資源、交通運輸、中科院、地震、氣象、測繪地理信息等6個行業數據處理中心等建設任務，建成基本系統，在全國范圍提供基本服務；二期為2017年至2018年底，主要完成區域加強密度網基準站補充建設，進一步提升系統服務性能和運行連續性、穩定性、可靠性，具備全面服務能力。?

北斗星基增強系統北斗衛星導航系統的重要組成部分，通過地球靜止軌道衛星搭載衛星導航增強信號轉發器，可以向用戶播發星歷誤差、衛星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，實現對于原有衛星導航系統定位精度的改進。按照國際民航標準，開展北斗星基增強系統設計、試驗與建設。目前，已完成系統實施方案論證，固化了系統在下一代雙頻多星座（DFMC）SBAS標準中的技術狀態，進一步鞏固了BDSBAS作為星基增強xSP的地位。?

工作原理

北斗二號系統是一種混合星座構型的衛星系統，它通過衛星配置的高精度原子鐘、導航電文產生器、衛星與地面運控站的雙向測距等方法實現衛星在區域范圍內播發無線電導航信號，提供無線電導航業務服務。系統同時擁有區域星基增強能力，還保留了北斗一號系統特有的位置報告/短報文通信能力。

無線電導航業務服務就是衛星系統按照地面運控系統測量和計算結果，播發導航信號，由用戶根據接收到的衛星無線導航信號，自主完成位置定位和航速及航行參數計算，實現導航定位和授時。由于對RNSS體制提供的衛星導航信號，用戶只需要接收，不需要發射信號，因此也有人稱其為無源衛星導航定位體制。

工作過程

北斗二號系統RNSS的工作原理和過程如下：

性能特點

北斗二號衛星導航系統公開的服務區為55°S~55°N，70°E~150'E，服務區內具備定位精度水平10m、高程10m；測速精度0.2m/s；雙向授時精度10ns；短報文54萬次每小時的服務能力。此外，北斗二號衛星導航系統還具有國外衛星導航系統所不具備的位置報告、三頻導航、雙向授時等功能。

成果

北斗二號衛星導航系統以“獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠”為建設目標，實現了國際工星導航領域和中國航天領域的多個首次，取得了豐碩的自主創新成果。它是中國第一個復雜星座組網的航天系統，第一個面向大眾和全世界用戶承諾服務的空間基礎設施，也是國際上第一個多功能融為一體的導航系統。

北斗二號衛星導航系統正式運行以來，衛星系統在軌工作穩定。北斗二號衛星系統包括GEO、IGSO和MEO三類衛星。GEO衛星采用東方紅三號甲平臺，起飛質量小于3060kg，整星末期輸出功率大于2500W。衛星分為有效載荷和平臺兩部分，有效載荷部分包括導航、天線分系統；平臺部分包括供配電、測控、控制、熱控、結構和推進分系統。IGSO和MEO衛星采用東方紅三號平臺，整星末期輸出功率大于2000W，IGSO起飛飛質量小于2300kg，MEO衛星起飛質量小于2160kg。相比GEO衛星，IGSO、MEO衛星平臺部分增加了數管分系統，有效載荷增加了空間探測分系統。

新型衛星平臺

新研制了東方紅三號甲平臺，在衛星的承重能力、供電功率、姿態控制、測控方式與信號體制、高精度及高穩定度、溫度控制等方面取得了突破，滿足了載荷的需求。

熱控技術

熱控分系統實現衛星全生命期產品溫度控制目標，為星載鐘、大功率放大器等提供高精度、高穩定度溫度環境。針對北斗導航衛星的產品熱控特點，采用分艙設計、基于時序均勻分布的多回路比例控溫方法、U型熱管的均勻性輻射器等技術，實現了星載銣鐘控溫精度0.3℃/軌道周期的要求；突破新型熱管槽道、高傳熱能力和低質量密度設計難題，實現正交熱管網絡整體減重20%以上。

擴頻測控體制在軌應用

北斗二號衛星測控系統在中國首次設計了擴頻測控體制，并在軌應用。擴頻測控體制具有碼分多址的能力，可使用相同的測控頻點實現星座多星測控。衛星測距精度及穩定性、抗干擾能力大幅提高。同時，基于星載擴頻應答機產品的可靠性和成熟度，北斗二號衛星測控系統備份保留了統一S頻段體制的應答機。

定位與導航一體化設計

北斗二號衛星采用RDSS、RNSS載荷兼容優化與多功能融合設計，具備有源定位、無源定位和短報文通信業務功能。通過采用系統級電磁兼容性優化設計和相關頻率的優化仿真設計，中國首次在一顆衛星載荷艙上實現了L、S、C頻段的多頻點高靈敏度接收和高功率發射的兼容。

多頻段兼容技術

北斗二號衛星包括上行注入天線、下行RNSS天線、RDSS天線、C頻段轉發天線，以及多幅測控天線等。天線分系統采用微波信號高隔離優化設計等技術，解決了多信號L、S、C頻段天線兼容性難題。

雙通道精密測距技術

在空間電磁信號強干擾環境和星上處理資源受限條件下，通過采用基于時頻域的動態干擾抑制技術、星載復合分級干擾抑制信號處理體系、多種復雜干擾和大動態范圍下高精度偽距測量、星上時延穩定性控制等技術，中國首次突破了復雜空間電磁條件下高精度測量關鍵技術，大動態信號電平及多種復雜干擾下測距精度優于1ns，解決了衛星上行接收抗干擾和精密測距穩定性難題，實現了導航衛星雙通道精密測距以及星地雙向時間比對功能。

星載銣原子鐘技術

星載銣原子鐘是北斗導航衛星上的關鍵核心產品。星載銣鐘采用非自激型光抽運汽泡式銣頻標方案，利用Rb87原子基態超精細能級0-0躍遷所具有的極窄譜線和極穩定的心頻率的特性，通過光抽運系統和電路的作用，將原子躍遷頻率的高穩定性和準確度傳遞給晶振，從而獲得高穩定的輸出頻率信號。星載銣鐘技術涉及原子物理、微波理論、空間電子學真空環境、精密測量、熱設計及可靠性等內容，指標要求嚴，壽命要求長，技術攻關難度高。通過中國優勢單位強強聯合，集智攻關，突破了高增益微波控制技術、精密頻率控制、空間環境適應性試驗及測試方法等關鍵技術，實現了理論上突破完成了產品工程化、小型化研制，達到了宇航產品的任務要求，打破了國外壟斷。

提升可靠性專項

北斗二號衛星具有產品一致性要求高、組網發射難度大、生產工藝缺陷在“組批”中引起的質量風險成倍增加等特點。因此，衛星系統在研制階段開展了大量扎實的可靠性專項工作。針對系統級可靠性薄弱環節和技術難點，系統分析確定了可靠性專項工作內容，梳理出成敗型故障模式18個，關鍵產品25種，有效保證了可靠性工作的全面性和深入性。

組批生產與高密度測試技術

北斗二號衛星系統小批量、并行研制、多星管理、密集發射的研制特點，既具有獨立性，更具有相關性。衛星系統在研制過程中，針對任務要求、進度變化、質量問題“舉一反三”等實際情況，通過深入分析研制任務要求，識別衛星批產研制的多種要素及制約因素，采用動態基線、滾動備份、優化資源、嚴格技術狀態管理等方式，建立了“集中設計、流水作業、滾動備份”的衛星產品組批生產模式，實現了衛星研制從“作品”到“產品”，從“作坊”到“產業”的跨越轉變。2010-2012年，取得了14顆導航衛星發射連戰連捷的佳績。

市場應用

2012年12月27日，北斗二號系統正式對中國及亞太地區提供區域服務。自正式提供衛星導航技術服務以來，北斗二號衛星在軌工作正常，系統業務服務穩定，服務精度和可靠性不斷提高。在交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、森林防火、通信時統、電力調度、救災減災和國家安全等領域得到了廣泛應用，產生了顯著的社會效益和經濟效益。

北斗二號系統積極推進國際化工作，開展進入國際民航、國際海事、國際移動通信組織等標準體系工作，并取得了積極的進展，推動了大規模的國際應用。

應用案例

武陵山片區林區面積大，移動通信覆蓋不全，北斗二號衛星導航定位系統的定位和通信功能，該系統可在森林火災發生時，利用該系統提供的輔助決策功能，制定合理的撲火方案，實現撲火力量的最優配置，縮短撲火出動時間：提高撲火效率，盡可能最大限度的降低森林火災造成的損失。

北斗二號衛星的BDS具有定位、測速和授時功能，在農業方面應用主要是定位和測速功能。具體實施主要在播種、植保和施肥領域。如航空作業：作業規劃人員通過手持北斗用戶終端測量確定作業區域的邊界，或通過已有電予地圖確定作業邊界，形成作業區域地圖，并規劃出作業航路圖。作業時，飛機采用北斗導航儀沿著規定路線作業，有效避免重復和遺漏。需要重新加載化肥種子或農藥時，通過讀取北斗導航儀記錄的上次結束作業時的關鍵節點，待繼續作業時從該關鍵節點繼續作業。通過北斗導航儀獲取的飛行軌跡、噴霧系統開與關、飛行速度等信息，可輸入地理信息系統（GIS）系統中，用以分析作業質量等。同時還可應用到測土配方施肥技術、跨區作業農機監管、拖拉機自動駕駛、機耕道、農田灌排渠道選線和地籍測繪學，還可以應用于農村規劃、農業資源管理、農產品物流等方面。

獲得榮譽

2017年1月9日，國家科學技術獎勵大會在北京召開。北斗二號衛星工程榮獲國家科技進步特等獎。北斗二號衛星工程是國家科技重大專項，是中國北斗衛星導航系統建設“三步走發展戰略承前啟后的關鍵一步，其任務是建成覆蓋中國及亞太地區的北斗二號衛星導航系統，滿足中國經濟社會發展和國防軍隊建設急需，保障國家安全和戰略利益。

工程自2004年8月立項以來，歷時8年完成研制建設，建成了由14顆組網衛星和32個地面站天地協同組網運行的北斗二號衛星導航系統，并于2012年12月正式向中國及亞太地區提供導航、定位、授時和短報文通信服務，服務區內系統性能與國外同類系統相當，達到同期國際先進水平。

中國300多家單位、8萬余名科技人員參加了研制建設工作。中科院國家授時中心在北斗任務中承擔了系統時間溯源、GNSS時差監測、時間頻率體系及原子鐘研制等多項關鍵技術攻關任務，在北斗系統的建設和發展中發揮了重要支撐作用，成為本次國家科技進步特等獎獲獎單位。

北斗二號衛星導航系統取得了“四個第一“一是國際上第一個多功能融為一體的區域衛星導航系統，二是中國第一個與國際先進系統同臺競技的航天系統，三是中國第一個面向大眾和國際用戶服務的空間信息基礎設施，四是中國第一個復雜星座組網的航天系統。

參考資料 >

科普.江蘇省自然資源.2024-03-12

China’s BeiDou Navigation Satellite System.beidou.2024-03-27

北斗衛星導航系統介紹.北斗衛星導航系統.2024-03-12

系統介紹.北斗衛星導航系統.2024-03-12

Alternate Names.nssdc.2024-03-12

航天局:北斗二號首顆組網應用衛星15日成功發射.中國政府網.2024-03-12

回眸 | 北斗二號收官之戰，完成區域系統部署.北斗衛星導航系統.2024-03-12

祝賀！我國成功發射第45顆北斗導航衛星.百家號.2024-03-12