卫星定位系统发展_目前卫星定位系统都有哪些

文章导读:

• 1、我国卫星导航与位置服务产业发展情况如何？
• 2、　卫星定位系统的发展
• 3、北斗卫星导航系统“三步走”发展路线第二步是什么？
• 4、GPS卫星定位系统的历史发展
• 5、北斗卫星导航系统建设现状与发展
• 6、全球卫星定位系统的现状及发展趋势

我国卫星导航与位置服务产业发展情况如何？

2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在人民大会堂举行，中国正式向全世界宣告，中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统“北斗三号全球卫星导航系统”已全面建成。自北斗卫星导航系统开始建设以来，中国卫星导航与位置服务产业一直处于高速发展之中，北斗系统的全面建成也标志着我国卫星导航与位置服务产业将从此开启新的篇章。

民营企业大量涌入

近年来，伴随卫星产业链下游应用向民用领域快速拓展，以及北斗系统建设推进带来的产业机会出现，大量民营企业开始参与卫星导航与位置服务产业。

2021年5月中国卫星导航定位协会在京发布《2021年中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》(以下简称“白皮书”)。白皮书显示，截至2020年底，中国卫星导航与位置服务领域企事业单位数量约在14000家左右，业内相关上市公司(含新三板)总数为84家，上市公司相关产值占行业总体产值比重仅7.79%，非上市企业占据绝大部分市场份额。

市场规模快速增加

2020年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达4033亿元人民币，较2019年增长约16.9%。近年来增速基本保持在15%以上，正处于高速发展阶段。

下游环节占据大半产值

将我国卫星导航与位置服务产业按核心产业与关联产业分类，与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等产业核心产值同比增长约11%，达到1295亿元人民币，在总体产值中占比为32.11%;由卫星导航应用和服务所衍生带动形成的下游关联产值同比增长约19.9%，达到2738亿元人民币，在总体产值中占比达到67.89%。可见下游应用是我国卫星导航与位置服务产业链的主要环节。

从具体产业链环节看，与北斗导航系统高度关联的下游运营服务在产业链各环节中涨幅最快，疫情封闭使无人系统、医疗健康、防疫消杀、远程监控、线上服务等下游运营服务环节的应用场景非常活跃，市场规模快速扩大，2020年下游产值达到1879亿元，同比增长23.2%，在总体产值占比为46.6%。随着未来时空服务和“+北斗”行业新业态新模式发展，以及投资推动，预期下游服务产值仍将保持快速增长，成为产值主要增长点。

北斗应用带动产业蓬勃发展

根据国新办发布信息，目前北斗整个产业链已全部打通，中国企业已建立了从芯片、板卡、天线，到终端、软件和服务等自主生态链。初步统计2021年北斗应用产业规模将超过3400亿元，且未来将保持20%左右的年均增长，预计2027年将超过10000亿元。

根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》，北斗导航市场规模需占到卫星导航产业市场规7模的60%，预计2027年我国卫星导航与位置服务产业市场规模将达17000亿元左右。

综上所述，在北斗系统的推动下，近年来大量民营企业涌入我国卫星导航与位置服务产业，市场规模不断扩大，与北斗系统高度关联的下游应用环节发展尤其迅速。未来随着北斗产业相关产值的进一步提高，时空服务和“+北斗”行业的发展完善，我国卫星导航与位置服务产业将继续蓬勃发展，2027年市场规模有望超过17000亿元。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国卫星导航与位置服务产业市场前瞻与应用前景预测分析报告》

　卫星定位系统的发展

当今世界各国发展航天技术的主要目标不在宇宙，而在地球自身。解决全球日益严重的环境污染、自然灾害、生态条件恶化等危及人类生存的问题，是当务之急。“国际空间年”（Internationel Space Year,ISY）的目标在于“行星地球使命”，即把利用空间技术来保护和改善全球生存环境作为主要使命，以增进人们对空间活动，特别是对空间获取的地球观测数据在科学研究和应用中所产生效益的了解，加强国际空间机构和科学家之间在全球变化研究方面的合作。

美国国防部于1973年批准建立新一代卫星导航定位系统——导航卫星定时测距全球定位系统（Navigation Timing and Ranging Global Positioning System），简称全球定位系统GPS。它是一种可以定时和测距的空间交会定点的导航系统，可为全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息，为陆海空三军提供精密导航，以及收集情报、应急通讯等军事目的。GPS系统于1993年底组网发射完成后经过一年多的调整试行阶段，于1995年7月进入完全的正式运行阶段，现在6个轨道上的24颗卫星（21颗工作卫星，3颗备用卫星）已全部正常工作。从1997年中期起BlockⅡ卫星将逐步被BlockⅡR型卫星取代。由于BlockⅡR卫星安装了氢原子钟，使卫星钟的精度和稳定度比以前的卫星高一个数量级，有利于提高距离测量值的精度；卫星之间的跟踪技术和卫星轨道特性也得到改进，工作寿命也将由BlockⅡ的7.5年提高到10年左右。

与GPS类似的是俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS（俄文为ГЛОНАСC）。它同样有24颗卫星，等间隔地分布在轨道倾角为64.8°的三个轨道平面上，轨道高度是19100km。与GPS卫星系统的其他不同点是，GLONASS每一颗卫星都有自己的载波频率，而加载到载波上的C/A码和P码对所有卫星都是相同的；时间系统和坐标系统也与GPS不同，采用前苏联大地坐标系CГC-85（SGS-90），三个轴的指向与GPS的WGS-84坐标系相同。两种坐标系统的原点约相差10m。目前，GLONASS已有17颗卫星在轨道上工作，1997年前后完成24颗卫星的全部组网工作。它的特点是不实行SA政策，全球公开免费享用，据最新资料表明，其实时单点定位精度为20m左右。

由于美国GPS卫星实行SA干扰和AS抗电子欺骗技术，实行高精度定位服务（PPS）和标准定位服务（SPS）分离信号格局下的双用途政策，采取强化GPS保安措施，在局部地区干扰CA码，使在该地区美军能凭借P/Y码进行PPS的高精度定位，而其他非授权用户则无法利用CA码。因此，国际民航组织正在实施GNSS方案，其要点是：①支持GPS+GLONASS集成系统，主要是支持GLONASS的发展，建议将其频分多址体制改为与GPS相同频率上的码分多址，以增加卫星的可见数目，改善卫星几何分布强度，提高系统的完整性和导航定位精度；②实施差分定位DGPS，利用地球静止轨道卫星转发差分信号，以形成区域或全球性的广域差分系统（WADGPS）；③第一步是发展GNSS-1计划，即在广大区域设置若干个主控站（WMS）和卫星地面站（GES），以及大量参考站（WRS），同时在地球静止轨道（GEO）设置或利用若干颗卫星，这些卫星除播发GPS差分信号之外，还播送测距信号和GPS完好性数据，从而对现有GPS起到增强作用。我国也正在实施双星定位系统，它是2颗同步地球静止轨道卫星，能双向测距和数字高程地图定位，并可双向数据报文通讯，含差分定位功能以提高导航定位精度。

北斗卫星导航系统“三步走”发展路线第二步是什么？

北斗卫星导航系统“三步走”发展路线第二步是建设北斗卫星导航系统。

中国高度重视北斗系统建设发展，自20世纪80年代开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，形成了“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。

截至2019年9月，北斗卫星导航系统是在轨卫星已达39颗。从2017年底开始，北斗三号系统建设进入了超高密度发射。北斗系统正式向全球提供RNSS服务，在轨卫星共39颗。

扩展资料：

发展特色

北斗系统的建设实践，实现了在区域快速形成服务能力、逐步扩展为全球服务的发展路径，丰富了世界卫星导航事业的发展模式。

一是北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。

二是北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。

三是北斗系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

GPS卫星定位系统的历史发展

GPS卫星定位系统的前身是美军研制的一种“子午仪”导航卫星系统，GPS全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航GPS定位系统。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

GPS系统的前身为美军研制的一种“子午仪”导航卫星系统(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。为此,美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道 该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将二者合而为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局（JPO)领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。

北斗卫星导航系统建设现状与发展

北斗系统已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业，融入电力、金融、通信等基础设施，广泛进入大众消费、共享经济和民生领域，深刻改变着人们的生产生活方式，产生显著的经济和社会效益。据统计，10年来，我国卫星导航与位置服务产业总体产值年均增长20%以上，2019年达3450亿元，2020年有望超过4000亿元。

2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在人民大会堂隆重举行。这意味着，中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统已全面建成开通，中国北斗迈进了高质量服务全球、造福人类的新时代。

从创造性地提出“双星定位”构想、绘下“三步走”发展蓝图，到在卫星导航频段即将逾期的最后时刻完成首次卫星发射、拿到进军全球卫星导航系统俱乐部的“入场券”，再到两年多时间18箭30星的高密度发射、完成全球组网，创造世界卫星导航系统组网发射新纪录……

26年间，几代北斗人接续奋斗、数十万建设者聚力托举，一次次刷新了科技强国的“中国速度”，展现了自主创新的“中国精度”，彰显了开放包容的“中国气度”。

北斗全球服务信号在无形时空传播开来。寰宇苍穹、星罗棋布，世界民众的指端和人生旅程，真正有了“中国北斗”的导引和陪伴。　

为建设全球卫星导航系统

提供全新范式

起步晚、底子薄，中国要独立建成世界一流卫星导航系统，曾被西方国家认为是不可能完成的任务。

上世纪90年代，美国GPS、俄罗斯格洛纳斯已完成全球组网，牢牢占据先发优势，实现“一步建全球”。此时，国际局势复杂多变，让我国愈发强烈地意识到，拥有自己的卫星导航系统对于维护国家安全、促进经济社会发展是多么重要。

在建设之初，有人曾问：美国GPS、俄罗斯格洛纳斯建设已打好样板，北斗系统模仿复制，岂不简单？但这显然不是一个开卷命题，当时的国情，要求中国只能不走寻常路。

中国北斗人探索了符合中国国情的“三步走”战略，走出了一条从无到有、从有到优、从有源到无源、从区域到全球的中国特色发展道路，也为世界卫星导航事业贡献了新的发展路径。

1983年，“两弹一星”元勋、“863计划”倡导者之一陈芳允院士，创造性地提出“双星定位”构想。这一方案，能以最小星座、最少投入、最短周期实现“从无到有”。

之后，“两弹一星”元勋、北斗系统工程首任总设计师孙家栋院士，进一步组织研究提出“三步走”发展战略，决定先建试验系统、然后再建区域系统，最后建成全球系统。

2000年建成北斗一号试验系统，使我国成为世界第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年建成北斗二号区域系统，为亚太地区提供服务。2020年建成北斗三号全球系统，开通全球服务。

北斗系统用20多年走完其他全球卫星导航系统40多年的发展之路，成为继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯之后，第三个建成的全球卫星导航系统，处于世界先进水平。

与其他全球卫星导航系统采取单一轨道星座相比，北斗系统独树一帜，选择走混合星座的特色发展之路。

北斗二号系统充分继承北斗一号系统用地球静止轨道卫星实现区域导航定位的成功经验，在国际上首创以地球静止轨道和倾斜地球同步轨道卫星为骨干，兼有中圆轨道卫星的混合星座。

北斗系统高级顾问、原工程副总设计师李祖洪说，对于区域卫星导航系统而言，这种“混搭”组合可以用最少卫星数量实现最好覆盖效果，已获得国际认可。

北斗三号系统继承并发展了“混合星座”，创造性实现并应用全星座“星间链路”等全新理念，建成由24颗中圆轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星组成的全球卫星导航系统，为全球卫星导航系统建设提供了全新范式。

强大的核心竞争力在于自主创新

关键核心技术是花钱买不来的，自主创新的过程注定是艰苦的。在20多年的建设过程中，面对没有自己的原子钟和导航芯片、全球建站困难等条件下实现全球服务等难题，北斗人走出了一条自主创新、追求极致的发展道路。

北斗一号系统解决了导航卫星最基本的问题，如供配电的太阳帆板等，实现核心产品的国产化。

北斗二号系统率先提出国际上首个高中轨道混合星座新体制，攻克了以高精度星载原子钟等为代表的多项关键技术。

北斗三号系统攻克了具有自主知识产权的星间链路、自主定轨等关键技术，建立了国产器部件从研制、验证到应用的工作体系，实现了北斗导航卫星单机和关键元器件国产化率100%。

可以说，北斗系统的核心竞争力正是在于其强大的自主创新体系能力和举国体制优势，并在创新中发展、在发展中提升。

全球卫星定位系统的现状及发展趋势

最初用途

GPS最初就是为军方提供精确定位而建立的，至今它仍然由美国军方控制。军用GPS产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标，给海中的军舰导航，为军用飞机提供位置和导航信息等。

用途广泛

我国的《全球定位系统（GPS）测量规范》已于己于人1992年10月1日起实施。此外，在军事部门、交通部门、邮电部门、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业，在航空航天、测时授时、物理探矿、姿态测定等领域，也都开展了GPS技术的研究和应用。

在静态定位和动态定位应用技术及定位误差方面作了深入的研究，研制开发了GPS静态定位和高动态高精度定位软件以及精密定轨软件。在理论研究与应用开发的同时，培养和造就了一大批技术人才和产业队伍。

近几年，我国已建成了北京、武汉、上海、西安、拉萨、乌鲁木齐等永久性的GPS跟踪站，进行对GPS卫星的精密定轨，为高精度的GPS定位测量提供观测数据和精密星历服务，致力于我国自主的广域差分GPS（WADGPS）方案的建立，参与全球导航卫星系统（GNSS）和GPS增强系统（WAAS）的筹建。同时，我国已着手建立自己的卫星导航系统（双星定位系统），能够生产导航型GPS接收机。GPS技术的应用正向更深层次发展。

为适应GPS技术的应用与发展，1995年成立了中国GPS协会，协会下设四个专业委员会，希望通过广泛的交流与合作，发展我国的GPS应用技术。

目前，GPS系统的应用已将十分广泛，我们可以应用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。

许多商业和政府机构也使用GPS设备来跟踪他们的车辆位置，这一般需要借助无线通信技术。一些GPS接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端来适应车队管理的需要。全球定位系统技术现广泛应用于农业、林业、水利、交通、航空、测绘、安全防范、军事、电力、通讯、城市管理等部门。