面向全球的中国卫星导航系统

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中国自主管理的全球卫星导航系统,为全球用户提供定位、导航、授时、短报文通信等综合服务,已成为国家级基础性战略工程。

系统坚持“全球服务、中国特色”理念,兼顾国家重大需求与公众民生需求,持续扩展在交通运输、国土测绘、数字经济、公共安全等领域的深度覆盖。

2020 年全球服务正式开通 短报文通信覆盖海陆空 与多系统兼容互操作 厘米至米级多层定位
55颗
在轨工作卫星(含备份)
<10米
全球定位精度(95%概率)
5类
特色服务能力
150+
服务覆盖国家和地区
“北斗系统是我国坚持自主创新、协同开放发展取得的重大科技成果,是面向全球、服务世界的重要空间基础设施。” —— 国家航天局发布

系统概览

北斗系统由空间段、地面段、用户段构成,能够在全球范围内持续稳定运行,为民用与专业用户提供可靠导航保障。

使命定位

北斗系统承担国家时空基准建设、空间基础设施完善和战略安全保障的重要任务,已纳入联合国全球卫星导航系统国际委员会(ICG)协调机制,是全球卫星导航“多系统互济”格局的重要组成。

  • 为各类交通运输方式提供安全、高效的动态导航基准。
  • 为国土测绘、精密农业、电力通信等行业提供高精度时间与空间基准。
  • 面向公众提供免费开放服务,支撑位置服务生态发展。

发展历程概述

北斗一号(区域试验系统)、北斗二号(亚太覆盖系统)、北斗三号(全球系统)三个阶段递进建设,2020年7月31日宣布全球系统正式开通,标志着全面具备全球服务能力。

系统持续开展在轨维护和性能优化,通过星座补网、软件升级等手段保持服务连续性和高可靠性。

核心优势

北斗通过多轨道混合星座、短报文通信、星地一体化运维等创新手段,形成高度可靠、特色鲜明的优势体系。

自主可控的空间基础设施

采用 MEO+GEO+IGSO 架构,重点区域实现持续加强覆盖,配套独立完备的测控、注入与授时系统,核心器部件完全自主可控。

全天候高可靠服务

星座冗余与多源备份策略保障服务连续性,系统可用度不低于 0.95,关键时期可借助星间链路快速实现任务重构。

多维融合的时空基准

构建卫星导航、地基增强、通信信号融合的多层体系,提供米级—厘米级多档精准定位,与国家授时系统保持统一。

开放共享的产业生态

芯片、模组、终端供应链自主率持续提升,“芯片—终端—系统—服务”全链条产业成形,面向全球构建开放合作生态。

体系结构

北斗系统遵循“空间-地面-用户”三段式总体架构,形成天地一体化运行模式。

空间段

由中圆轨道(MEO)、地球同步轨道(GEO)和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星构成的混合星座,实现全球覆盖与重点区域增强相结合。

地面段

包括主控站、注入站、监测站及时间基准设施,负责星座监控管理、精密定轨、时间同步、星历参数注入等核心任务。

用户段

涵盖各类终端、芯片与模块,支持导航定位、授时、短报文通信、星基增强及国际搜救等服务接口,具备国际兼容互操作能力。

关键技术创新

持续的技术迭代是北斗保持领先的基础,涉及卫星平台、信号体制、链路技术、地基设施及智能运维等多个维度。

星载原子钟与信号体制

批量攻克铷原子钟、氢原子钟与激光钟等时间频率核心技术,发布 B1C/B2a 等新体制信号,兼容 GPS、Galileo 等系统。

星间链路与任务管理

星间链路实现星座网状互联,可在轨完成自主定轨、授时与管理,降低对地面站依赖,提升星座快速重构能力。

地基增强与 PPP 服务

建设国家一体化连续运行基准站网络,提供实时厘米级定位;面向大众开放 PPP-B2b 信号,赋能无人机、自动驾驶等应用。

智能化运维与安全

依托数字孪生与智能诊断平台,实现卫星健康监测、风险预警与软件在轨升级,显著缩短运维闭环周期。

服务能力

北斗面向全球用户提供开放服务与授权服务,特色功能凸显自主可控优势。

开放服务(OS)

免费提供定位、导航、授时服务,全球区域定位精度优于10 m,测速精度优于0.2 m/s。

增值/授权服务

向特定用户提供厘米级/毫米级精密定位、高安全通信和抗干扰、抗欺骗能力。

短报文通信

支持双向信息传输,单次上行 1,000 汉字,下行 14 KB,适用于海洋和偏远地区。

星基增强(SBAS)

提供亚米级差分改正,满足民航、航海等行业对连续性与完整性的要求。

精密单点定位(PPP)

面向专业用户提供分米至厘米级实时定位,服务全球范围运营。

国际搜救

接入COSPAS-SARSAT系统,具备遇险报警上报与确认应答功能。

典型应用场景

北斗已与经济社会发展深度融合,形成多行业、多层级应用体系。

综合交通运输

在铁路、民航、航运、道路运输等领域部署监控终端,通过时空基准统一提高调度、调运与安全保障能力。

应急管理与减灾救援

短报文通信和高精度定位支撑山地、海岛等通信盲区的应急指挥、灾情上报与救援行动定位。

精细农业与自然资源

自动驾驶农机、精准播种、农情监测等应用依托厘米级定位;国土测绘和生态监测实现高效采集与动态监管。

大众消费与位置服务

北斗芯片和模组广泛应用于智能手机、可穿戴设备和物联网终端,支撑地图导航、出行服务和城市治理。

行业实践案例

北斗在多个重点行业实现规模化部署,形成可复制、可推广的应用范式。

智慧港口与航运

宁波舟山港、上海港等建设北斗高精度定位平台,实现集卡调度、船舶靠离泊、危险品监管的全流程可视化。

  • 岸桥、场桥自动作业定位误差控制在 5 cm 以内。
  • 融合 AIS、雷达、视频等多源数据,码头调度效率提升 15%。

自然资源调查与生态保护

国土测绘、林草监测利用北斗连续运行参考站开展高效数据采集,支撑生态保护红线监管与耕地资源普查。

  • 耕地“田块级”监测实现亚米级动态定位。
  • 无人机巡检搭载北斗 PPP,单架次测绘面积提升 30%。

智慧出行与消费级终端

北斗三号双频定位成为国产智能手机标配,配合高精度地图与惯导算法,为共享出行、自动泊车提供可靠时空基准。

  • 国内出货北斗兼容芯片累计超过 15 亿颗。
  • 智慧公交、网约车平台实现秒级调度与轨迹追溯。

发展进程

1994 年

国家正式启动北斗一号工程,探索具备自主特色的卫星导航路线。

2000—2003 年

北斗一号系统建成并向国内提供服务,验证双星定位和短报文通信方案。

2009—2012 年

北斗二号区域系统完成星座部署,面向亚太地区提供连续导航服务。

2017—2018 年

北斗三号基本系统建成,开始向全球提供开放服务,性能指标全面达到设计要求。

2020 年 7 月 31 日

北斗三号全球系统正式开通,标志我国独立自主的全球卫星导航系统全面建成。

2021—2024 年

星座持续开展在轨备份和性能优化,北斗基础产品出口至“一带一路”沿线,新增上百个 CORS 站点形成广域补强能力。

2030 年展望

规划下一代卫星导航系统,推进低轨补网、时空信息融合与智能化服务,实现更高精度、更高安全、更高智能。

国际合作与互操作

北斗积极参与国际治理体系,与全球伙伴共享导航成果,共同推动多系统协同服务。

合作重点

  • 与 GPS、GLONASS、Galileo 建立频率协调与互操作机制,推动多系统融合定位。
  • 通过联合国 ICG、ICAO、IMO 等平台发布性能标准、民航/海事应用指南。
  • 与“一带一路”沿线国家共建示范工程,输出系统建设、运维和人才培养经验。
40+
签署合作协议国家/组织
1000+
海外示范终端
6
国际标准提案
24
海外监测/增强站

未来展望

面向 2035 年现代化建设,北斗将与通信、遥感、遥测遥控等系统深度融合,构建泛在、智能、可信的新型时空基础设施。

多轨融合星座

规划低轨补网与新一代中高轨卫星,提升星座稠密度和服务连续性,面向大众提供厘米级普惠定位。

智能时空服务

融合 AI、云计算与边缘计算,建设统一时空智能平台,为自动驾驶、低空经济、元宇宙等新业态提供可信支撑。

全球标准与生态

持续推进国际标准化和认证互认,拓展北斗产品输出渠道,打造共建共享的全球合作网络。

关键技术指标

指标类别 性能水平 说明
定位精度 全球优于 10 m,区域优于 5 m 节段注入与星座优化后,东亚地区实测优于 3 m
授时精度 优于 20 ns 同步基准由原子钟与国家授时系统联合构建
短报文容量 上行 1,000 汉字 / 次,下行 14 KB / 次 支持海洋、沙漠等区域的低速率数据交换
精密单点定位 实时分米级,后处理厘米级 通过PPP服务向全球用户开放高精度解算
系统可用度 >= 0.95 星座具备冗余设计,支持快速在轨替换
短报文覆盖能力 全球 4 次/小时,区域 20 次/小时 为海洋渔业、极地科考等提供双向通信保障
芯片兼容性 七模合一 主流终端同时支持北斗、GPS、GLONASS、Galileo 等系统

常见问答

快速了解公众和行业关切的问题。

北斗是否对公众免费开放?

北斗开放服务向全球公众免费提供定位、导航、授时功能,任何兼容北斗信号的终端均可直接使用,无需额外授权。

如何获得厘米级高精度服务?

可通过地基增强网络或 PPP-B2b 信号获取改正数据,配合专业接收机与算法即可实现实时厘米级定位。

北斗与其他系统能否同时使用?

北斗与 GPS、Galileo 等系统在频率和信号体制上保持兼容,终端可通过多系统融合进一步提升定位可靠性。

参考资料

· 中国卫星导航系统管理办公室:《北斗卫星导航系统发展白皮书》
· 国际民航组织(ICAO):全球导航卫星系统(GNSS)性能标准
· COSPAS-SARSAT:北斗卫星参与国际搜救合作公报
· 中国科学院国家授时中心:北斗时间基准与国家时间频率标准体系