北斗三號全球衛星導航系統

中國自研的全球衛星導航系統

斗三號全球衛星導航系統(簡稱:北斗三號系統),由24顆中圓地球軌道衛星、3顆地球靜止軌道衛星和3顆傾斜地球同步軌道衛星,共30顆衛星組成。 

北斗三號衛星導航系統提供兩種服務方式,即開放服務和授權服務。開放服務是在服務區中免費提供定位、測速和授時服務,定位精度為10米,授時精度為50納秒,測速精度0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。 

2020年6月23日,北斗三號最後一顆全球組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空 。7月31日上午,北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式在北京舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式,宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通 。

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優質服務,系統服務能力步入世界一流行列。

發展歷程


概況
北斗系統建設先後經歷了北斗一號系統、北斗二號系統、北斗三號系統三個階段,目前北斗一號4顆試驗衛星已全部退役,從北斗二號首顆星起算,我國已發射54顆北斗導航衛星,距離北斗三號系統建成,僅一步之遙。
北斗三號系統由24顆中圓地球軌道、3顆地球靜止軌道和3顆傾斜地球同步軌道,共30顆衛星組成,2020年3月9日發射第29顆組網衛星,同時也是第2顆地球靜止軌道衛星,該類衛星在星基增強、短報文通信、精密單點定位等特色服務上發揮關鍵作用。5月份,將按計劃發射最後一顆地球靜止軌道衛星。屆時,北斗三號全球星座部署將全面完成。
建設進程
2009年,北斗三號工程正式啟動建設。
2010年01月17日凌晨0時12分,中國成功將第三顆北斗導航衛星送入預定軌道。中國官方同時宣布:北斗衛星被正確送入軌道,此舉將加快北斗系統的組網進程,一年內將陸續將發射10顆以上的北斗衛星,並預計在2020年之前完成全球北斗系統的組網,大概需要三十多顆衛星。為民用用戶免費提供10米精度的定位服務、0.2米/秒的測速服務、誤差不超過10納秒的時間服務,並且將為付費用戶提供更高精度等級的服務。這也揭示,中國力量在和諧世界中又邁出了堅實的一步。考慮到席捲全球的經濟危機及歐盟方面決策和預算編製效率的低下,中國“北斗”衛星導航系統可能會先於“伽利略”衛星導航系統運行。而且,中國“北斗”的精度或許能夠與美國NASA相媲美,而“伽利略”則很難達到這一水平。
2017年11月,北斗三號系統首組雙星發射。
2017年11月到2020年6月,31個月時間,中國成功發射30顆北斗三號組網星和兩顆北斗二號備份星,成功率達100%,以超過月均1顆星的速度,創造世界衛星導航系統組網發射新紀錄。
2018年12月27日,中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其在北京宣布,北斗三號基本系統已完成建設,於當日開始提供全球服務。
2020年6月30日,北斗“收官之星”成功定點,所有30顆北斗三號衛星也已全部轉入長期管理模式,標誌著中國北斗衛星導航系統向全球組網完成又邁出重要一步。7月29日消息,北斗衛星導航系統第55顆衛星(北斗三號系統地球靜止軌道衛星)已完成在軌測試、入網評估等工作,正式入網,使用測距碼編號61提供定位導航授時服務。
2020年7月31日上午,北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式在北京舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式,宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通。7月31日,中共中央國務院中央軍委對北斗三號全球衛星導航系統建成開通的賀電。
2020年8月3日上午10時,國務院新聞辦公室舉行新聞發布會,中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其等介紹北斗三號全球衛星導航系統建成開通有關情況並答記者問。冉承其在發布會上介紹,北斗衛星導航系統提前半年完成全球星座部署,開通全球系統服務。
北斗三號全球衛星導航系統
北斗三號全球衛星導航系統

衛星發射

● 2017年
2017年11月5日19時45分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射兩顆北斗三號全球組網衛星。這是北斗三號衛星的首次發射,也是黨的十九大勝利召開后實施的首次航天發射,標誌著中國北斗衛星導航系統步入全球組網新時代。
北斗三號全球衛星導航系統
北斗三號全球衛星導航系統
● 2018年
2018年1月12日7時18分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第二十六、二十七顆北斗導航衛星。這兩顆衛星屬於中圓地球軌道衛星,是中國北斗三號工程第三、四顆組網衛星。
2018年2月12日13時03分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第二十八、二十九顆北斗導航衛星。這兩顆衛星屬於中圓地球軌道衛星,是中國北斗三號工程第五、六顆組網衛星。
2018年3月30日1時56分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第三十、三十一顆北斗導航衛星。這兩顆衛星屬於中圓地球軌道衛星,是中國北斗三號第七、八顆組網衛星。
2018年7月29日9時48分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第33、34顆北斗導航衛星。這兩顆衛星均屬於中圓地球軌道衛星,是中國北斗三號系統第9、10顆組網衛星。
2018年8月25日7時52分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級)以“一箭雙星”方式成功發射第三十五、三十六顆北斗導航衛星,兩顆衛星屬於中圓地球軌道衛星,也是中國北斗三號全球系統第十一、十二顆組網衛星。
2018年9月19日22時07分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第37、38顆北斗導航衛星,兩顆衛星均屬於中圓地球軌道衛星,是中國北斗三號系統第13、14顆組網衛星。
2018年10月15日12時23分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭以“一箭雙星”方式成功發射第三十九、四十顆北斗導航衛星。這兩顆衛星屬於中圓地球軌道衛星,是中國北斗三號系統第十五、十六顆組網衛星。
2018年11月1日23時57分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射第17顆北斗三號全球組網衛星。這顆衛星屬於地球靜止軌道衛星,是第41顆北斗導航衛星,也是北斗三號系統首顆地球靜止軌道衛星。
2018年11月19日2時7分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第四十二、四十三顆北斗導航衛星,這兩顆衛星屬於中圓地球軌道衛星,是中國北斗三號系統第十八、十九顆組網衛星。至此,中國北斗三號全球組網基本系統空間星座部署任務圓滿完成。後續,將開展系統聯調和性能指標評估,計劃2018年底前開通運行,並向“一帶一路”國家和地區提供基本導航服務。這標誌著中國北斗從區域走向全球邁出了“關鍵一步”。
● 2019年
2019年4月20日深夜,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射第44顆北斗導航衛星。這是北斗三號系統的首顆傾斜地球同步軌道衛星。衛星進入工作軌道並進行一系列在軌測試后,將與此前發射的18顆中圓地球軌道衛星和1顆地球同步軌道衛星進行組網。
2019年5月17日23時48分,我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。該衛星屬地球靜止軌道衛星,是我國北斗二號工程的第四顆備份衛星,入軌並完成在軌測試后,將接入北斗衛星導航系統,為用戶提供更可靠服務,並增強星座穩定性。
2019年6月25日2時09分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射第46顆北斗導航衛星。這顆衛星是北斗三號系統的第二十一顆組網衛星、第二顆傾斜地球同步軌道衛星,這是長征系列運載火箭的第307次飛行。
2019年9月23日5時10分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及配套遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第47、48顆北斗導航衛星。這兩顆衛星均屬於中圓地球軌道衛星,是在建的中國北斗三號系統的組網衛星。這是長征系列運載火箭的第312次飛行。
2019年11月5日01時43分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射第49顆北斗導航衛星,標誌著北斗三號系統3顆傾斜地球同步軌道衛星全部發射完畢。
2019年11月23日8時55分,中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及配套遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第50、51顆北斗導航衛星。
2019年12月16日,北斗三號面向全球導航服務的最後一組MEO衛星—第52、53顆北斗導航衛星終於落子於北斗“大棋盤”的中圓地球軌道。
● 2020年
2020年6月15日,據中國衛星導航系統管理辦公室消息,中國北斗三號全球衛星導航系統最後一顆組網衛星發射窗口定為6月16日10時11分至10時50分,瞄準窗口前沿實施發射。 6月16日,發射北斗三號最後一顆全球組網衛星的長征三號乙運載火箭在臨射前測試過程中,發現產品技術問題,發射任務推遲,發射時間待定。
2020年6月22日,中國衛星導航系統管理辦公室透露,北斗三號最後一顆全球組網衛星發射任務相關技術問題已排除,任務重新啟動,擬於6月23日擇機執行。
2020年6月23日,北斗三號最後一顆全球組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空,發射成功。
北斗三號全球衛星導航系統
北斗三號全球衛星導航系統
北斗衛星發射一覽表
衛星發射日期運載火箭軌道
第1顆北斗導航試驗衛星2000.10.31CZ-3AGEO
第2顆北斗導航試驗衛星2000.12.21CZ-3AGEO
第3顆北斗導航試驗衛星2003.5.25CZ-3AGEO
第4顆北斗導航試驗衛星2007.2.3CZ-3AGEO
第1顆北斗導航衛星2007.4.14CZ-3AMEO
第2顆北斗導航衛星2009.4.15CZ-3CGEO
第3顆北斗導航衛星2010.1.17CZ-3CGEO
第4顆北斗導航衛星2010.6.2CZ-3CGEO
第5顆北斗導航衛星2010.8.1CZ-3AIGSO
第6顆北斗導航衛星2010.11.1CZ-3CGEO
第7顆北斗導航衛星2010.12.18CZ-3AIGSO
第8顆北斗導航衛星2011.4.10CZ-3AIGSO
第9顆北斗導航衛星2011.7.27CZ-3AIGSO
第10顆北斗導航衛星2011.12.2CZ-3AIGSO
第11顆北斗導航衛星2012.2.25CZ-3CGEO
第12、13顆北斗導航衛星2012.4.30CZ-3BMEO
第14、15顆北斗導航衛星2012.9.19CZ-3BMEO
第16顆北斗導航衛星2012.10.25CZ-3CGEO
第17顆北斗導航衛星2015.3.30CZ-3CIGSO
第18、19顆北斗導航衛星2015.7.25CZ-3BMEO
第20顆北斗導航衛星2015.9.30CZ-3BIGSO
第21顆北斗導航衛星2016.2.1CZ-3CMEO
第22顆北斗導航衛星2016.3.30CZ-3AIGSO
第23顆北斗導航衛星2016.6.12CZ-3CGEO
第24、25顆北斗導航衛星2017.11.5CZ-3BMEO
第26、27顆北斗導航衛星2018.1.12CZ-3BMEO
第28、29顆北斗導航衛星2018.2.12CZ-3BMEO
第30、31顆北斗導航衛星2018.3.30CZ-3BMEO
第32顆北斗導航衛星2018.7.10CZ-3AIGSO
第33、34顆北斗導航衛星2018.7.29CZ-3BMEO
第35、36顆北斗導航衛星2018.8.25CZ-3BMEO
第37、38顆北斗導航衛星2018.9.19CZ-3BMEO
第39、40顆北斗導航衛星2018.10.15CZ-3BMEO
第41顆北斗導航衛星2018.11.1CZ-3BGEO
第42、43顆北斗導航衛星2018.11.19CZ-3BMEO
第44顆北斗導航衛星2019.4.20CZ-3BIGSO
第45顆北斗導航衛星2019.5.17CZ-3CGEO
第46顆北斗導航衛星2019.6.25CZ-3BIGSO
第47、48顆北斗導航衛星2019.9.23CZ-3BMEO
第49顆北斗導航衛星2019.11.5CZ-3BIGSO
第50、51顆北斗導航衛星2019.11.23CZ-3BMEO
第52、53顆北斗導航衛星2019.12.16CZ-3BMEO
第54顆北斗導航衛星2020.3.9CZ-3BGEO
第55顆北斗導航衛星2020.6.23CZ-3BGEO
2020年7月31日上午10時30分,北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式在人民大會堂舉行,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式並宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通。
2020年11月2日至13日,國際民航組織導航系統專家組第六次全體會議(NSP/6)以網路會議形式召開。會上,由民航局空管辦和中國衛星導航系統管理辦公室共同組織的北斗國際民航組織標準化工作團隊成功推進北斗三號全球衛星導航系統(以下簡稱“北斗三號系統”)全部性能指標完成專家技術驗證,這標誌著將北斗系統正式寫入國際民航組織標準的最核心、最主要工作已經完成。
● 2021年
2021年3月4日,北斗三號全球衛星導航系統服務能力已步入世界一流行列,特色服務得到全面部署。北斗區域短報文通信、全球短報文通信已面向大眾用戶和部分實際用戶提供服務。
北斗三號全球衛星導航系統應用正從區域走向全球。支持北斗三號的國產北斗晶元、模塊等關鍵技術全面突破,性能指標與國際同類產品相當,已在各行各業廣泛應用。國產北斗基礎產品已出口至120餘個國家和地區,基於北斗的土地確權、精準農業、數字施工、智慧港口等,已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地成功應用。系統開通以來,包括蘋果在內的國際主流智能手機廠商廣泛支持北斗,北斗正加速進入大眾消費類電子產品。據統計,2020年第四季度申請入網支持北斗定位的智能手機達到79%。

國產化


2020年8月3日,國務院新聞辦公室舉行新聞發布會,中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其在發布會上介紹:冉承其介紹,400多家單位、30餘萬科技人員集智攻關,攻剋星間鏈路、高精度原子鐘等160餘項關鍵核心技術,突破500餘種器部件國產化研製,實現北斗三號衛星核心器部件國產化率100%。

建設領域


高鐵軌道精測
2020年10月,在京沈高鐵朝陽樞紐至順義段施工現場,來自中鐵第五勘察設計院集團有限公司(簡稱鐵五院)和武漢大學的工程技術人員用一台北斗慣性組合導航鐵路軌道幾何狀態測量儀(俗稱北斗慣導小車),對上述路段雙線合計49.6公里的有砟軌道進行了多回合精測任務。這是2020年7月31日北斗三號全球衛星導航系統正式開通后,首次工程化應用於高鐵建設領域。

建設目標


北斗三號衛星導航系統其建設目標是為中國及周邊地區的中國軍民用戶提供陸、海、空導航定位服務,促進衛星定位、導航、授時服務功能的應用,為航天用戶提供定位和軌道測定手段,滿足武器制導的需要,滿足導航定位信息交換的需要。

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;
2018年底,建成北斗三號基本系統,為“一帶一路”沿線國家提供服務;
2020年,建成世界一流的北斗三號系統,提供全球服務;
2035年,建成以北斗為核心的綜合定位導航授時體系。

功能特點


北斗系統具有以下特點:一是北斗系統空間段採用三種軌道衛星組成的混合星座,與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多,抗遮擋能力強,尤其低緯度地區性能特點更為明顯。二是北斗系統提供多個頻段的導航信號,能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。三是北斗系統創新融合了導航與通信能力,具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務五大功能。

工程意義


北斗提供全球服務以後,各行各業應用北斗的信心倍增,全面布局北斗產業。比如與交通運輸、農林牧漁、電力能源等傳統應用領域業務融合不斷深化。同時,隨著5G商用時代的到來,北斗正在與新一代通信、區塊鏈、人工智慧等新技術加速融合。新信號還催生了新產品,支持北斗三號新信號的22納米工藝射頻基帶一體化導航定位晶元,體積更小、功耗更低、精度更高,已實現規模化應用。截止2019年12月27日,國產北斗基礎產品已出口120餘個國家和地區,基於北斗的土地確權、精準農業、數字施工、智慧港口等,已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等得到成功應用。
北斗導航型晶元模塊銷量已突破3000萬片,高精度板卡和天線銷量已佔據國內市場30%和90%的市場份額,並輸出到70餘個國家和地區,其中“一帶一路”沿線國家和地區30餘個,應用於智能手機和其他消費類產品的國產晶元或IP核數量接近2200萬。
2020年10月,在京沈高鐵朝陽樞紐至順義段施工現場,來自中鐵第五勘察設計院集團有限公司和武漢大學的工程技術人員,用一台北斗慣性組合導航鐵路軌道幾何狀態測量儀(俗稱“北斗慣導小車”)對該路段雙線合計49.6公里的有砟軌道進行了多回合精測任務。
北斗慣導小車在京沈高鐵建設上的成功應用,標誌著自7月31日北斗三號全球衛星導航系統正式開通后,首次工程化應用於高鐵建設領域。該小車全部核心感測器實現國產化,對北斗應用和高鐵建設具有重要意義。
北斗三號全球衛星導航系統
北斗三號全球衛星導航系統

運行狀態


2021年3月4日,新華社消息。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優質服務,系統服務能力步入世界一流行列。
經全球連續監測評估系統實時測試表明,北斗三號全球衛星導航系統定位、測速、授時精度,以及服務的可用性、連續性等,均滿足指標要求。
系統服務能力步入世界一流行列,特色服務得到全面部署。
系統應用正從區域走向全球。國產北斗基礎產品已出口至120餘個國家和地區。
大眾消費應用成效顯著。北斗正全面走向大眾應用,服務百姓生活。
系統應用模式更加豐富。北斗高精度地基增強信息已進入智能手機,可實現米級定位。
在國家有關部門的大力支持下,國家綜合PNT體系建設正在推動實施。按照計劃,我國將在2035年前建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系,構建覆蓋天空地海、基準統一、高精度、高安全、高智能、高彈性、高效益的時空信息服務基礎設施。