中國北鬥衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國自行研制的全球衛星導航系統。是繼美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）之後第三個成熟的衛星導航系統。北鬥衛星導航系統（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯合國衛星導航委員會已認定的供應商。
北鬥衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，並具短報文通信能力，已經初步具備區域導航、定位和授時能力，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。
（一）概述
北鬥衛星導航系統（以下簡稱北鬥系統）是中國著眼於國傢安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國傢重要空間基礎設施。
隨著北鬥系統建設和服務能力的發展，相關產品已廣泛應用於交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信時統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域，逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面，為全球經濟和社會發展註入新的活力。
衛星導航系統是全球性公共資源，多系統兼容與互操作已成為發展趨勢。中國始終秉持和踐行“中國的北鬥，世界的北鬥”的發展理念，服務“一帶一路”建設發展，積極推進北鬥系統國際合作。與其他衛星導航系統攜手，與各個國傢、地區和國際組織一起，共同推動全球衛星導航事業發展，讓北鬥系統更好地服務全球、造福人類。
（二）發展歷程
從上世紀80年代提出設想，到1994年北鬥一號建設正式啟動，幾代北鬥人經過30多年的實踐探索，走過瞭北鬥系統建設“三步走”的發展歷程。“數”說北鬥，一起來瞭解一下北鬥系統從無到有，從有源定位到無源定位，從服務中國到服務亞太，再到全球組網的發展歷程。
第一步，建設北鬥一號系統，又叫北鬥衛星導航試驗系統，實現衛星導航從無到有。
1994年，北鬥一號系統建設正式啟動。
2000年，發射2顆地球靜止軌道（GEO）衛星，北鬥一號系統建成並投入使用。
2003年，又發射瞭第3顆地球靜止軌道（GEO）衛星，進一步增強系統性能。
北鬥一號系統的建成，邁出瞭探索性的第一步，初步滿足瞭中國及周邊區域的定位、導航、授時需求。當時采用的是有源定位體制，也就是說，用戶需要發射信號，系統才能對其定位，這個過程要依賴衛星轉發器，所以有時間延遲，且容量有限，滿足不瞭高動態的需求。但北鬥一號巧妙設計瞭雙向短報文通信功能，這種通信與導航一體化的設計是北鬥的獨創。北鬥一號的建成，使中國衛星導航系統實現瞭從無到有的跨越，中國成為繼美國、俄羅斯之後第三個擁有衛星導航系統的國傢。
第二步，建設北鬥二號系統，從有源定位到無源定位，區域導航服務亞太。
2004年，北鬥二號系統建設啟動。北鬥二號創新構建瞭中高軌混合星座架構，到2012年，完成瞭14顆衛星的發射組網。這14顆衛星中，有5顆地球靜止軌道（GEO）衛星、5顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星和4顆中圓地球軌道（MEO）衛星。
北鬥二號系統在兼容北鬥一號有源定位體制的基礎上，增加瞭無源定位體制，也就是說，用戶不用自己發射信號，僅靠接收信號就能定位，解決瞭用戶容量限制，滿足瞭高動態需求。北鬥二號系統的建成，不僅服務中國，還可為亞太地區用戶提供定位、測速、授時和短報文通信服務。
第三步，建設北鬥三號系統，實現全球組網。
2009年，北鬥三號系統建設啟動。到2020年，完成30顆衛星發射組網，全面建成北鬥三號系統。這30顆衛星中，有3顆地球靜止軌道（GEO）衛星、3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星，和24顆中圓地球軌道（MEO）衛星。這次發射的衛星，是一顆地球靜止軌道（GEO）衛星，也是北鬥全球衛星導航系統星座部署的收官衛星。
北鬥三號系統繼承瞭有源定位和無源定位兩種技術體制，通過“星間鏈路”——也就是衛星與衛星之間的連接“對話”，解決瞭全球組網需要全球佈站的問題。北鬥三號在北鬥二號的基礎上，進一步提升性能、擴展功能，為全球用戶提供定位導航授時、全球短報文通信和國際搜救等服務；同時在中國及周邊地區提供星基增強、地基增強、精密單點定位和區域短報文通信服務。
目前，北鬥的服務由北鬥二號系統和北鬥三號系統共同提供，2020年後，將平穩過渡到以北鬥三號系統為主提供。下一步的計劃是到2035年，建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的國傢綜合時空體系。
（三）發展目標
建設世界一流的衛星導航系統，滿足國傢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；發展北鬥產業，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。
（四）建設原則
中國堅持“自主、開放、兼容、漸進”的原則建設和發展北鬥系統。
——自主。堅持自主建設、發展和運行北鬥系統，具備向全球用戶獨立提供衛星導航服務的能力。
——開放。免費提供公開的衛星導航服務，鼓勵開展全方位、多層次、高水平的國際合作與交流。
——兼容。提倡與其他衛星導航系統開展兼容與互操作，鼓勵國際合作與交流，致力於為用戶提供更好的服務。
——漸進。分步驟推進北鬥系統建設發展，持續提升北鬥系統服務性能，不斷推動衛星導航產業全面、協調和可持續發展。
（五）基本組成
北鬥系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成。
——空間段。北鬥系統空間段由若幹地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星等組成。
——地面段。北鬥系統地面段包括主控站、時間同步/註入站和監測站等若幹地面站，以及星間鏈路運行管理設施。
——用戶段。北鬥系統用戶段包括北鬥兼容其他衛星導航系統的芯片、模塊、天線等基礎產品，以及終端產品、應用系統與應用服務等。
（六）系統功能
我們都知道北鬥衛星導航系統最核心就是進行全球定位導航，那麼它是如何實現對我們進行對位的呢 ?當你在地球上某個位置手持著可以接收到信號的設備，那麼天上飛著的衛星此時想要求取你在空間的坐標，關鍵就在於測量出衛星和你之間的距離，一般會通過電磁波信號傳播時間差進行測距。隻需有三顆衛星知道距離就求出你所在位置的坐標，並進行定位。
1.民用高精度定位和導航服務，這是北鬥業務的核心。對於普通用戶設備，例如手機、共享單車、汽車導航等，可以輕易實現米級定位精度。當定位信息上傳至共享平臺時，用戶可以在駕駛時獲得實時路況，進行最優路徑規劃。享受快遞服務時，也能實時跟蹤包裹貨物動態。將會改變人類出行前景的自動駕駛技術，其中一個重要技術也是衛星定位和基於差分的加強服務。許多現代農業播種、撒藥、收獲、放牧等方式，也需要北鬥提供的精準位置。
依賴衛星導航的農用機械已經在逐步顛覆傳統農業形式（圖片來源：司南導航）
2. 科學研究。對於科學應用，高精度接收機可以利用載波相位信號和差分技術等輕松實現厘米級定位精度和毫米級基線精度，甚至科學類衛星在太空中飛行時也能獲得這種精度。過去這些年來，重力場、磁場、板塊運動、自轉、地球質心、海洋潮汐、冰川、極地、大氣科學等多種地球科學的研究達到瞭前所未有的高度，GPS和北鬥等衛星導航系統等功不可沒。
北鬥GNSS高精度技術在南極科考中協助科考站選址（圖片來源：司南導航）
3.大型工程建設。作為基建強國，中國這些年在高鐵網、高速公路網、港珠澳特大橋、北京新機場等大型工程中取得瞭舉世矚目的成就。北鬥的出現，使得大尺度范圍施工的精度大幅提升，最高達到毫米級。這不僅使得工程的超高質量得以保證，也極大降低瞭傳統測繪方式達到類似精度的巨大開支。
北鬥高精度技術保障京張高鐵穩定運行（圖片來源：司南導航）
4.高精度授時。時間是現代社會的核心要素之一，甚至可以叫做生產要素的重要組成。北鬥衛星攜帶瞭數百萬年才會出現1秒誤差的高精度原子鐘，用戶完全可以信賴它提供的時間。在一些需要時間高精度同步的場合，例如大型電網輸送電、超高頻金融交易、大型科學實驗並機聯調等方面，北鬥也能發揮出無法替代的作用。
5.短報文通信，這是北鬥絕活之一。可以通過北鬥衛星實現天地雙向通信，北鬥可以向擁有此項授權服務的接收機發送專屬訊息，用戶也可以向北鬥提供信息，類似&34;的功能。這在根本沒有通信基站的特殊環境中，例如遠洋，荒漠，深山和極地等地點，甚至災難救援和軍用環境下，有著巨大的意義。
6.防災救災減災。單臺北鬥接收機可以獲得高精度的位置信息，多臺組網後就能獲得大片區域的精確細節變化。對於農林牧漁，形變監測，水文監測，氣象預報，地理測繪，森林防火和面積測算等需求，都能得心應手實現，遠超任何一種傳統測繪技術。此外，部分北鬥衛星還攜帶瞭國際Cospas-Sarsat衛星輔助搜索和應急救援計劃的有效載荷，在發生緊急情況時，可以參與國際合作的應急救災工作中。
7.帶動巨大的產業鏈條。北鬥在完全建成之後，將會常態維持至少30顆的全球服務星座，這意味著將繼續保持一定頻率的衛星發射，以替換逐漸退役的老衛星。北鬥衛星本身就需要一系列航空航天、通訊、微電子、芯片、信息論等產業的支持，能長期帶動對多個行業的科研需求，也需要科研院所研究新一代前沿科技。
目前，人類社會對物流和定位的需求越來越高，隨著北鬥的日趨成熟，北鬥的商業應用價值也會被極大開發。按照歐洲全球定位研究中心的估計，2025年左右世界范圍內的衛星導航定位設備需求量將超過92億部，年產值將超過2680億歐元，其中亞太市場的增長速度更將傲視全球。在這片紅海中，北鬥無疑是最有潛力的一個。規模化的應用會大幅降低硬件收費水平，進一步確定商業市場領先優勢，從而形成正循環，最終達到一個理想的狀態——實現系統長盛不衰的同時依然能快速迭代。
