1.什么是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“三步走”發(fā)展路線？

按照“質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益”的總要求，堅(jiān)持“自主、開放、兼容、漸進(jìn)”的發(fā)展原則，遵循“先區(qū)域、后全球”的總體思路，按照“三步走”的發(fā)展路線，“先區(qū)域、有源，后全球、無源”的發(fā)展思路，分步進(jìn)行實(shí)施，形成突出區(qū)域確保、面向全球服務(wù)、富有中國(guó)特色的北斗系統(tǒng)生成模式和發(fā)展道路。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具體發(fā)展步驟如下：

第一步是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)：

1994年，中國(guó)啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)；2000年相繼發(fā)射2顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星，建成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)成為世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家；2003年發(fā)射第3顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星進(jìn)一步增強(qiáng)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)性能。

斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)由空間星座段、地面運(yùn)控段和用戶終端段三大部分組成?？臻g星座段包括3顆GEO衛(wèi)星分別定點(diǎn)于東經(jīng)80度、110.5度和140度赤道上空。地面控制部分由地面控制中心和若干標(biāo)校站組成，地面控制中心主要完成衛(wèi)星軌道確定、電離層校正、用戶位置確定及用戶短報(bào)文信息交換等任務(wù)；標(biāo)校站主要為地面控制中心提供距離觀測(cè)量和校正參數(shù)。用戶終端部分由手持型、車載型和指揮型等各種英型的終端組成，具有發(fā)射定位申請(qǐng)和接收位置坐標(biāo)信息等北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)主要功能和性能指標(biāo)如下：

●服務(wù)功能定位、單雙向授時(shí)、短報(bào)文通信；

●服務(wù)區(qū)域：中國(guó)及周邊地區(qū)；

●定位精度優(yōu)于20米；

●授時(shí)精度單向100納秒雙向20納秒；

●短報(bào)文通信：120個(gè)漢字/次。

第二步是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)區(qū)域服務(wù)：

2004年中國(guó)啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)，2012年底完成5顆GE衛(wèi)星、5顆GSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星組網(wǎng)具備區(qū)域服務(wù)能力。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)區(qū)城服務(wù)的主要功能和性能指標(biāo)如下：

●服務(wù)功能：定位、測(cè)速、單雙向授時(shí)、短報(bào)文通信；

●服務(wù)區(qū)域中國(guó)及周邊地區(qū)；

●定位精度：平面10米，高程10米；

●測(cè)速精度：優(yōu)于0.2米/秒；

●授時(shí)精度：?jiǎn)蜗?0納秒雙向20納秒；

●短報(bào)文通信：120個(gè)漢字/次。

第三步是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球服務(wù)：

2017年開始北斗三號(hào)開始進(jìn)入衛(wèi)星的密集發(fā)射，全球組網(wǎng)期，2019年6月25日02時(shí)09分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火前，成功發(fā)射第四十六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。

該衛(wèi)星是北斗三號(hào)系統(tǒng)的第二十一顆組網(wǎng)衛(wèi)星、第二顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，經(jīng)過一系列在軌測(cè)試后，衛(wèi)星與此前發(fā)射的二十顆北斗三號(hào)衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，適時(shí)提供服務(wù)，進(jìn)一步提升北斗系統(tǒng)覆蓋能力和服務(wù)性能。預(yù)計(jì)在2019年底之前，還將發(fā)射9顆北斗三號(hào)衛(wèi)星，為實(shí)現(xiàn)在2020年北斗三號(hào)30顆衛(wèi)星向全球提供完全服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

2.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)有哪些部分組成？

北斗系統(tǒng)由空間段、運(yùn)控段和用戶段三個(gè)部分組成：北斗三號(hào)空間段由30顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道(GSO)衛(wèi)星和24顆中圓地球軌道(MEO)衛(wèi)星；運(yùn)控段包括主控站、注入站、監(jiān)測(cè)站等30余個(gè)地面站；用戶段包括北斗終端、與其他導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端，以及相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。目前完全工作的北斗二號(hào)系統(tǒng)提供授權(quán)、公開、廣域差分(星基增強(qiáng))和短報(bào)文等四種服務(wù)，定位精度優(yōu)于10米，授時(shí)精度優(yōu)于20納秒，測(cè)速精度為每秒0.2米。

3.北斗三號(hào)系統(tǒng)能夠提供哪些服務(wù)？

當(dāng)前BDS是GNSS中最為復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅是北斗二號(hào)區(qū)域系統(tǒng)與北斗三號(hào)全球系統(tǒng)過渡性組合，也是融合GEO、IGSO、MEO 3種軌道類型的復(fù)雜星座，還是同時(shí)提供定位、導(dǎo)航、授時(shí)( Positioning，Navigation and Time,PNT)服務(wù)和通信服務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)。2019年4月23日發(fā)射的衛(wèi)星是北斗三號(hào)第20顆組網(wǎng)衛(wèi)星，也是北斗三號(hào)首顆IGSO衛(wèi)星，該衛(wèi)星與此前發(fā)射的18顆MEO衛(wèi)星和1顆GEO衛(wèi)星進(jìn)行組網(wǎng)。2019年內(nèi)還要繼續(xù)發(fā)射6顆MEO、2顆GEO和2顆GSO衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)北斗三號(hào)30顆衛(wèi)星全星座組網(wǎng)，為在2020年全面提供全球服務(wù)創(chuàng)造條件，屆時(shí)北斗三號(hào)在軌衛(wèi)星達(dá)到30顆，其中3顆GEO，3顆IGSO，加上24顆MEO衛(wèi)星，是GNSS中額定星座中最大的星座。北斗三號(hào)全球服務(wù)的性能指標(biāo)是，空間信號(hào)測(cè)距誤差優(yōu)于0.5m，其定位精度單頻測(cè)量為7m，雙頻測(cè)量為3m，測(cè)速精度0.2m/s,授時(shí)精度20ns.可用性99%。而其在亞太區(qū)域的服務(wù)性能明顯優(yōu)于全球性能。

4.北斗系統(tǒng)與其它GNSS相比具有何種特色？

北斗三號(hào)系統(tǒng)與其它GNSS相比的最大特色，是具有區(qū)域短信息通信服務(wù)和全球短信息通信服務(wù)，這是其它GNSS所沒有的。而這是與北斗系統(tǒng)的發(fā)展過程密切相關(guān)的，因?yàn)楸倍废到y(tǒng)是從有源系統(tǒng)發(fā)展過來的，繼續(xù)保留了相關(guān)的特色，不僅在北斗二號(hào)中應(yīng)用，而且還延續(xù)到北斗三號(hào)中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域和全球的短信息通信服務(wù)。同樣理由，北斗三號(hào)把全球基本服務(wù)系統(tǒng)與區(qū)城(星基)增強(qiáng)系統(tǒng)組合在一起，因此成為全球最為復(fù)雜的系統(tǒng)，具備中地球軌道(MEO)、地球靜止軌道（GEO)和傾斜地球同步軌道(GSO)三種軌道形式的組合，也成為未來導(dǎo)航與通信融合衛(wèi)星的一種先驅(qū)性探索。

5.北斗一號(hào)的有源定位原理是什么？

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，也被稱作北斗一號(hào)，是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)較早投入使用的第一代試驗(yàn)用系統(tǒng)，使用的是有游定位，由三顆定位衛(wèi)星(兩顆工作衛(wèi)星、一顆備份衛(wèi)星)地面控制中心為主的地面部分以及用戶終端三部分組成。北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可向用戶提供全天候的即時(shí)定位服務(wù)。校準(zhǔn)精度為20米，未校準(zhǔn)精度100米。

該試驗(yàn)系統(tǒng)于1994年正式立項(xiàng)，2000年發(fā)射2顆衛(wèi)星后即能夠工作，2003年又發(fā)射了一顆備份衛(wèi)星，試驗(yàn)系統(tǒng)完成組建，該系統(tǒng)服務(wù)范圍為東經(jīng)70-140°，北緯5°-55°。在衛(wèi)星的壽命到期后，系統(tǒng)已停止工作。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)由空間星座段、地面運(yùn)控段和用戶終端段大部分組成。空間星座段包括3顆GEO衛(wèi)星，分別定點(diǎn)于東經(jīng)80度、110.5度和140度赤道上空。地面控制部分由地面控制中心和若干標(biāo)校站組成，地面控制中心主要完成衛(wèi)星軌道確定、電離層校正用戶位置確定及用戶短報(bào)文信息交換等任務(wù)；標(biāo)校站主要為地面控制中心提供距離觀測(cè)量和校正參數(shù)。用戶終端部分由手持型、車載型和指揮型等各種類型的終端組成，具有發(fā)射定位申請(qǐng)和接收位置坐標(biāo)信息等功能。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)主要功能和性能指標(biāo)如下：

●服務(wù)功能：定位、單雙向授時(shí)、短報(bào)文通信；

●服務(wù)區(qū)域：中國(guó)及周邊地；

●定位精度：優(yōu)于20米；

●授時(shí)精度：?jiǎn)蜗?00納秒，雙向20納秒；

●短報(bào)文通信：120個(gè)漢字/次。

北斗一號(hào)“系統(tǒng)的空間部分由兩顆工作衛(wèi)星和一顆在軌備用衛(wèi)星組成。三顆衛(wèi)星均為地球靜止同步軌道衛(wèi)星，分別定軌于東經(jīng)80度、140度和1105度(備用星)。三顆衛(wèi)星距離地面的高度約為36000公里。北斗一號(hào)的地面中心站的出站(地面中心站到衛(wèi)星、衛(wèi)星到用戶機(jī)或者標(biāo)校站)、入站信號(hào)(衛(wèi)星到地面中心站、用戶機(jī)或者標(biāo)校站到衛(wèi)星)采用多種不同的頻率。北斗一號(hào)的地面控制段，包括地面測(cè)控系統(tǒng)和標(biāo)校系統(tǒng)。其中：地面控制系統(tǒng)為“北斗一號(hào)”系統(tǒng)的控制、管理中心，負(fù)責(zé)衛(wèi)星監(jiān)控、用戶機(jī)定位計(jì)算、授時(shí)、通信等主要業(yè)務(wù)；測(cè)控站用于對(duì)衛(wèi)星的監(jiān)控和信息注入。標(biāo)校系統(tǒng)由各類標(biāo)校站分別擔(dān)負(fù)衛(wèi)星測(cè)軌、差分定位和氣壓測(cè)高任務(wù)。北斗一號(hào)的用戶段，包括普通型用戶機(jī)、指揮型用戶機(jī)和授時(shí)型用戶機(jī)三種類型。

北斗一號(hào)實(shí)行的是有源定位方法，每顆衛(wèi)星到用戶的距離應(yīng)為真距離(即與用戶機(jī)時(shí)鐘無關(guān))。采用應(yīng)答方式測(cè)得衛(wèi)星到用戶的距離距離精度只與信號(hào)源時(shí)鐘(即原子鐘的精度)有關(guān)。需要準(zhǔn)確的地理高程數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)的地理高程數(shù)據(jù)由國(guó)家高程數(shù)據(jù)庫提供，可準(zhǔn)確到米以內(nèi)，能滿足定位計(jì)算精度要求。北斗一號(hào)的定位原理是，采用地面中心站的中心計(jì)算機(jī)根據(jù)已知準(zhǔn)確位置的兩顆地球同步衛(wèi)星為球心以衛(wèi)星到用戶的距離為半徑(用詢問和應(yīng)答信號(hào)測(cè)量得到，并可以用標(biāo)校站信息消除誤差)構(gòu)造兩個(gè)球面，以地球的半徑加上用戶的高程為半徑(高程數(shù)據(jù)庫提供)構(gòu)造第三個(gè)球面，計(jì)算出這三個(gè)球面在地球的交會(huì)點(diǎn)(消除其鏡象點(diǎn))即為用戶的位置，這就是“三球交會(huì)測(cè)量原理”。北斗一號(hào)的定位通過五步法實(shí)現(xiàn)：①地面中心站向“北斗一號(hào)系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送詢問信號(hào)，衛(wèi)星將該詢問信號(hào)以廣播方式轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)區(qū)域內(nèi)的各種用戶機(jī)；②用戶機(jī)接收到其中一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)以后，如果此時(shí)用戶有定位請(qǐng)求，則用戶機(jī)自動(dòng)向兩顆衛(wèi)星播發(fā)自己的應(yīng)答信號(hào)(應(yīng)答信號(hào)中包含本機(jī)的識(shí)別號(hào)碼D)：③地面中心站接收到該應(yīng)答信號(hào)以后，測(cè)量整個(gè)應(yīng)答信號(hào)的往返總時(shí)延，并根據(jù)地面中心站至兩顆同步衛(wèi)星的距離與保存在地面中心站的用戶機(jī)所在區(qū)域的數(shù)字高程信息，以及其它修正數(shù)據(jù)信息等，進(jìn)行選代計(jì)算解算出該用戶機(jī)(載體)在地球表面或空中的位置；④地面中心站用短報(bào)文通信方式將該位置信息通過衛(wèi)星傳送給用戶機(jī)；⑤用戶機(jī)將該位置顯示出來。

6.北斗二號(hào)的系統(tǒng)組成及其無源定位原理是什么？

北斗二號(hào)，是為亞太地區(qū)用戶提供衛(wèi)星定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。包括授權(quán)服務(wù)、公開服務(wù)、廣域差分服務(wù)及位置報(bào)告服務(wù)四種類型。其中在我國(guó)及周邊地區(qū)可為用戶提供定位精度1米的廣域差分服務(wù)和授權(quán)用戶的短報(bào)文通信服務(wù)。在位置報(bào)告服務(wù)中，為提高用戶容量，降低發(fā)射功率，將目前RDSS模式的雙重覆蓋為單重覆蓋，雙星工作改為三星工作，即“三收單發(fā)”的工作模式，以滿足快速定位與位置報(bào)告的要求。

北斗二號(hào)的主要功能和性能指標(biāo)為：

●主要功能：定位、測(cè)速、單雙向授時(shí)、短報(bào)文通信；

●服務(wù)區(qū)域：中國(guó)及部分亞太地區(qū)；

●定位精度：優(yōu)于10m；

●測(cè)速精度：優(yōu)于02m/s；

●投時(shí)精度：50ns(雙向10ns)；

●短報(bào)文通信：120個(gè)漢字/次。

北斗二號(hào)除與GPS類似的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)功能之外，還具有位置報(bào)告、通信以及區(qū)域高精度定位/授時(shí)特殊功能。北斗二號(hào)實(shí)現(xiàn)了RNSS/RDSS應(yīng)用集成。所謂RNSS與RDSS集成概念，是在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星和運(yùn)控系統(tǒng)中集成RNSS與RDSS兩種業(yè)務(wù)，使用戶既可以不發(fā)射響應(yīng)信號(hào)，自主完成連續(xù)定位、測(cè)速任務(wù)，又可根據(jù)需要進(jìn)行RDSS方式的位置報(bào)告，以及用戶跟蹤識(shí)別和短電文通信。在用戶終端實(shí)現(xiàn)RNSS與RDSS的雙模集成和國(guó)外GPS、 GLONASS的應(yīng)用集成。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)上述集成應(yīng)用功能，與國(guó)外其他系統(tǒng)相比具有突出的技術(shù)特色。其基本原理與應(yīng)用方式如下：1)在部分導(dǎo)航衛(wèi)星(GEO.GSO)上同時(shí)安排RDSS載荷和RNSS載荷，地面控制系統(tǒng)具有RNSS與RDSS信號(hào)及信息處理和運(yùn)行控制能力。2)RNSS與RDSS的導(dǎo)航體制和信號(hào)格式統(tǒng)一在同一時(shí)間系統(tǒng)。3)GEO衛(wèi)星的RDSS出站信號(hào)和RNSS導(dǎo)航信號(hào)均可用于用戶自主導(dǎo)航，又可用于位置報(bào)告和通信服務(wù)。即s頻段信號(hào)可用于RNSs(所謂無源)定位，RNSS的L頻段信號(hào)可用于通信服務(wù)。4)地面運(yùn)控系統(tǒng)RDSS業(yè)務(wù)具有用戶通信隨機(jī)接人能力，可以處理短促突發(fā)信號(hào)，完成用戶至中心控制系統(tǒng)的信息交換。5)用戶人站信息可以攜帶用戶位置實(shí)現(xiàn)位置報(bào)告，又可以不攜帶用戶位置信息。由RDSS直接從應(yīng)答信號(hào)中處理出用戶位置坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)無信息“傳輸?shù)奈恢脠?bào)告。⑥利用RDSS實(shí)現(xiàn)雙向授時(shí)，其精度優(yōu)于10ns，與通常的GPS單向授時(shí)相比，其時(shí)間同步精度要高。

北斗二號(hào)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)兼容和互操作應(yīng)用，這就是北斗系統(tǒng)在保持自主系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具有多系統(tǒng)兼容與互操作能力。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的兼容性是指各種GNSS系統(tǒng)定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)即可獨(dú)立使用，又可同時(shí)共同使用而不相互干擾。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間互操作能力是指各種GNSS系統(tǒng)民用信號(hào)的導(dǎo)航、定位、授時(shí)服務(wù)能夠共同使用，并可使用戶獲得優(yōu)于各獨(dú)立系統(tǒng)所提供信號(hào)的服務(wù)性能。理想的互操作性可以使接收機(jī)能夠同時(shí)利用來自北斗、GPS、 GLONAS、Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航。

北斗二號(hào)系統(tǒng)由空間星座、地面運(yùn)控和用戶終端三大部分組成。其衛(wèi)星星座的布設(shè)是，在軌工作衛(wèi)星有5顆GEO衛(wèi)星、5顆GSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星。

北斗二號(hào)的用戶系統(tǒng)段，有多種類型的北斗用戶終端，包括與其他導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。從廣義的角度而言，實(shí)際上原先的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶段的概念，比較狹窄，僅僅限于衛(wèi)星定位、導(dǎo)航、授時(shí)接收機(jī)后來引入終端的概念，含義就大大地拓展，而且有與其它系統(tǒng)，或者技術(shù)結(jié)合和集成的內(nèi)涵。然而，隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，或者說是GNSs應(yīng)用與服務(wù)領(lǐng)域的不斷廣泛深入，衛(wèi)星導(dǎo)航不僅深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)的應(yīng)用，而且廣泛拓展到社會(huì)民生的各種各樣的服務(wù)，正在逐步成為信息時(shí)代社會(huì)的生產(chǎn)方式、生活方式和生態(tài)方式，成為時(shí)空信息服務(wù)的主力軍，此時(shí)的用戶段概念，已經(jīng)不可避免地升級(jí)為系統(tǒng)的概念，或者說是系統(tǒng)之系統(tǒng)的概念，才能夠體現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)本身的潛在的應(yīng)用與服務(wù)價(jià)值，體現(xiàn)高技術(shù)的引領(lǐng)作用。

7.北斗三號(hào)的信號(hào)有什么樣的創(chuàng)新設(shè)計(jì)？

鑒于導(dǎo)航信號(hào)在導(dǎo)航系統(tǒng)中的重要性，我國(guó)對(duì)BDS全球系統(tǒng)的信號(hào)設(shè)計(jì)給予了高度重視，聯(lián)合了國(guó)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)力量開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。在過去的幾年里，國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界面對(duì)北斗全球系統(tǒng)信號(hào)設(shè)計(jì)來自頻率資源、系統(tǒng)間的兼容性與互操作、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面的嚴(yán)苛約束以及日益細(xì)化和更高性能的服務(wù)需求，經(jīng)過不懈地努力，出現(xiàn)了多種具有北斗特色的創(chuàng)新性技術(shù)。這就是：

QMBOC

為了提供與其它系統(tǒng)更好的互操作能力，BDS全球系統(tǒng)的民用信號(hào)B1C的中心頻率設(shè)在1575.42MHz,與GPSL1和 Galileo E1頻點(diǎn)重疊可以預(yù)計(jì)，未來各系統(tǒng)在該頻點(diǎn)的公開服務(wù)信號(hào)都將會(huì)是主要的民用導(dǎo)航定位業(yè)務(wù)的承載信號(hào)。因此，在BC信號(hào)的設(shè)計(jì)過程中，既需要與同一頻點(diǎn)其他信號(hào)滿足射頻兼容性要求，保證與GPS L1C信號(hào)和 Galileo E1OS信號(hào)的互操作能力，又應(yīng)盡量具有高的測(cè)距精度和穩(wěn)健性，同時(shí)支持多種不同的接收處理策略。能為高中低端接收機(jī)在定位性能和雜度上提供多個(gè)平衡點(diǎn)；此外，出于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的考慮，發(fā)射與接收基本方式應(yīng)當(dāng)可以規(guī)避歐美專利封鎖。如果拋開知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題不論，GPS L1C所使用的時(shí)分復(fù)用BOC(TMBOC)是一種滿足B1頻點(diǎn)設(shè)計(jì)要求的調(diào)制技術(shù)。但該技術(shù)由英國(guó)國(guó)防部下屬公司申請(qǐng)了專利保護(hù)并已于2013年在中國(guó)獲得了授權(quán)。根據(jù)專利法的規(guī)定，英國(guó)有權(quán)向發(fā)射TMBOC的衛(wèi)星制造商以及使用 TMBOC信號(hào)的接收機(jī)、芯片制造商收取專利使用費(fèi)，或者禁止這些單位使用相關(guān)專利技術(shù)。這為北斗未來的導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來一定的潛在威脅。

正交復(fù)用Boc( OMBOC)技術(shù)的出現(xiàn)，打破了在B1C信號(hào)設(shè)計(jì)中面對(duì)的專利璧壘。 QMBOC將BOC(1.1)信號(hào)與BOC(6,1)信號(hào)分量分別調(diào)制在載波的兩個(gè)彼此正交的相位上，不僅避免了兩分量之間互相關(guān)分量的影響，而且規(guī)避 TMBOC以及CBOC的專利問題QMBOC的功率譜與 TMBOC相同，并且同樣可以采用類BOC(1,1)的低復(fù)雜度接收模式以及高性能匹配接收模式，與GPS和 Galileo系統(tǒng)在同一頻段的公開服務(wù)信號(hào)有很好的兼容性與互操作性。

TD-AltBOC與ACE-BOC

為了支持與GPS L5和 Galileo E5之間的互操作，BDS全球系統(tǒng)將在B2頻段的兩個(gè)中心頻點(diǎn)一一B2a和B2b上播發(fā)寬帶信號(hào)。信號(hào)應(yīng)具有較高的測(cè)距性能和抗頻帶內(nèi)干擾的能力。兩個(gè)載波中心頻點(diǎn)的信號(hào)應(yīng)在發(fā)射端復(fù)用成一個(gè)恒包絡(luò)信號(hào)，以節(jié)約載荷資源。并盡可能降低復(fù)用損失。此外，這種合并使B2信號(hào)在接收機(jī)端既可以看作為兩組QPSK(10)信號(hào)分別接收，又為未來的高端接收機(jī)提供超寬帶接收的可能。另外重要的一點(diǎn)是，信號(hào)方案應(yīng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。時(shí)分 AltBOc( TD-AltBOC)，是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種調(diào)制技術(shù)，為了降低發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，其每一邊帶的數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻分量采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)形成一路二值信號(hào)，之后使用2分量ABOC技術(shù)，進(jìn)行合并發(fā)射。非對(duì)稱恒包絡(luò)BOC( ACE-BOC)同樣是一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，且滿足北斗B2頻點(diǎn)信號(hào)設(shè)計(jì)要求的新技術(shù)，其數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻分量正交放置，組成信號(hào)分量支持任意的功率配比，具有很高的設(shè)計(jì)靈活性。相比于 ACE-BOC, TD-AltBOC的發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單。

ACE-BOC的數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻分量正交放置，確保信號(hào)的后向兼容能力，方便發(fā)射方案的隨時(shí)調(diào)整，而不會(huì)對(duì)已經(jīng)投入使用的接收機(jī)產(chǎn)生影響。此外，正交放置的信號(hào)與GPS和Gal在同一頻段的信號(hào)具有高度互操作能力，能更好的支持未來的北斗+GPS+Gale三系統(tǒng)接收機(jī)的設(shè)計(jì)架構(gòu)。在生成復(fù)雜度上， ACE-BOC信號(hào)的低復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)方式具有與ABOC相同的時(shí)鐘速率與電路結(jié)構(gòu)。

雙QPSK

雙QPSK是一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的星上復(fù)用技術(shù)，能夠解決B3頻點(diǎn)兩個(gè)BOC和QPSK在星上發(fā)射機(jī)中等功率合并的需求，其中BOC(15,25)有正交的數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻通道。推廣的雙QPSK能夠?qū)`活控制合并信號(hào)的功率能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)類QPSK信號(hào)的任意功率比恒包絡(luò)合并，且能得到優(yōu)化的解析實(shí)現(xiàn)和最大化的功率效率，解決B3頻點(diǎn)平穩(wěn)過渡的需求。

8.什么是北斗系統(tǒng)的時(shí)間參照系統(tǒng)和空間參照系統(tǒng)？

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的坐標(biāo)框架采用中國(guó)2000大地坐標(biāo)系統(tǒng)CGCs2000)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)為北斗時(shí)(BDT)。

北斗系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)采用2000中國(guó)大地坐標(biāo)系(CGCS2000)。

CGCS2000大地坐標(biāo)系的定義如下：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心；Z軸指向國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織(ERS)定義的參考極(RP)方向；X軸為正RS定義的參考子午面(RM)與通過原點(diǎn)且同Z軸正交的赤道面的交線：Y軸與z、X軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系。CGCS2000原點(diǎn)也用作CGCS2000橢球的幾何中心，Z軸用作該旋轉(zhuǎn)橢球的旋轉(zhuǎn)軸CGCS2000參考橢球定義的基本常數(shù)為：

長(zhǎng)半軸：a=6378137.0m

地球(包含大氣層)引力常數(shù)：μ=3.986004418×1014m³/s²

扁率：f=1/298.257222101

地球自轉(zhuǎn)角速度：ω=7.2921150×10-5rad

北斗系統(tǒng)的時(shí)間系統(tǒng)，采用北斗時(shí)(BDT)。BDT采用國(guó)際單位制(SD秒為基本單位連續(xù)累計(jì)，不間秒，起始?xì)v元為2006年1月1日協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)00時(shí)00分00秒，采用周和周內(nèi)秒計(jì)數(shù)。BDT通過UTC(NTSC)與國(guó)際UTC建立聯(lián)系，BDT與UTC的偏差保持在100納秒以內(nèi)(模1秒)。BDT與UTC之間的閏秒信息在導(dǎo)航電文中播報(bào)。

9.北斗三號(hào)如何保障高精度定位、導(dǎo)航和授時(shí)？

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特色很多，而且非常鮮明，其全球性覆蓋、全天候工作、無限量用戶、高精度服務(wù)，以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)能力，都是其它導(dǎo)航手段無法望其項(xiàng)背的。多少年來，人們最多的事情一直圍繞著精度做文章。在行業(yè)中流傳著一句臉炙人口的話：“衛(wèi)星導(dǎo)航玩兒的就是精度”。通常GNSS提供的系統(tǒng)精度為米級(jí)。如果采取增強(qiáng)或者差分方法，精度可以到亞米、分米、厘米，甚至毫米級(jí)。說到精度，就一定要談導(dǎo)航衛(wèi)星的心臟一星載原子鐘，簡(jiǎn)稱星鐘。原子鐘，是目前計(jì)時(shí)設(shè)備中，精度最高的計(jì)時(shí)裝置，因此也是現(xiàn)在所有可計(jì)量時(shí)間的度量衡參量中能夠達(dá)到的最高精度參量。衛(wèi)星導(dǎo)航的星鐘一般采用銣鐘、銫鐘和氫鐘，精度(實(shí)際上是穩(wěn)定度誤差)通常為10-13至10-15左右，也就是每300萬年至3000萬年累計(jì)誤差不超過一秒鐘。采用星鐘技術(shù)是衛(wèi)星導(dǎo)航高精度保障的革命性舉措，它帶來三大貢獻(xiàn)：一是將原子鐘作為衛(wèi)星上時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量距離的手段；二是將原子鐘從地面搬上空間提供廣播方式發(fā)送。使得原子鐘這樣小眾應(yīng)用的極高端產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)用戶無限量的大眾化服務(wù)；三是利用星鐘廣播的時(shí)間作為導(dǎo)航用戶機(jī)的參照量，用戶接收機(jī)無需裝備高精度時(shí)鐘，就可以實(shí)現(xiàn)高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)。其中最應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，從導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射機(jī)至接收機(jī)之間的距離測(cè)量，均歸結(jié)為測(cè)量時(shí)間，也就是從發(fā)射機(jī)出發(fā)時(shí)間至接收機(jī)到達(dá)時(shí)間之間的時(shí)延(或者稱為時(shí)間間隔)。高精度的星鐘時(shí)間確保了收發(fā)機(jī)之間導(dǎo)航信號(hào)傳播時(shí)延測(cè)量的高精度。

除了使用極高精度的星鐘之外，實(shí)現(xiàn)高精度的舉措之二是采用多種多樣方法，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、多模增強(qiáng)、誤差改正和差分技術(shù)，消弭誤差(衛(wèi)星軌道誤差、星鐘漂移誤差、電離層和對(duì)流層誤差、多徑效應(yīng)誤差等等)，提高精度。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用雙頻或者多頻體制，最為重要的思路，是消除電離層效應(yīng)影響，由于電離層是色散介質(zhì)，也就是對(duì)于不同的頻率，影響有差別，基本上是頻率越高，影響越小，而且影響程度與頻率的平方成反比。因此采用雙頻或者多頻體制，利用頻率間確定的倍數(shù)比率關(guān)系，可以將電離層效應(yīng)進(jìn)行同頻歸一化差分相消方法，加以剔除。在包括星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、輔助GNSS等多模增強(qiáng)系統(tǒng)中，采取的措施就是提供更加精密的衛(wèi)星星歷軌道改正數(shù)和星鐘的精密時(shí)鐘改正數(shù)，以及電離層誤差改正數(shù)。從而提高用戶的定位精度，這些年來在這些改正數(shù)提供方面，逐步從事后(或者延時(shí))提供，改進(jìn)成為實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布提供，使得應(yīng)用服務(wù)水平有本質(zhì)性提升。實(shí)現(xiàn)高精度的舉措之三是普遍采用各種各樣的差分技術(shù)，有碼相位、載波相位參量層面的單機(jī)與多機(jī)層面、局域和廣域?qū)用妗㈧o態(tài)事后與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)層面的，以及網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)層面的，足足可以專門寫成一本書。實(shí)現(xiàn)高精度的舉措之四是定位策略，是考慮衛(wèi)星在空間的幾何分布，精度的幾何因子系數(shù)，往往成為誤差放大因子。如何選擇空間衛(wèi)星合理分布，在多系統(tǒng)GNSS存在的今天來說，可能是個(gè)越來越好解決的問題，怎樣充分利用空間的萊容互操作衛(wèi)星信號(hào)來大幅度提高定位精度，成為一個(gè)非常有價(jià)值的新課題。

10.北斗時(shí)空的偉大創(chuàng)新之處是什么？

在北斗三號(hào)全球布網(wǎng)順利進(jìn)行之時(shí)，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)即將迎來高歌猛進(jìn)的發(fā)展新時(shí)期，我們應(yīng)該以前性目光，全方位多層次地評(píng)價(jià)北斗時(shí)空這一中國(guó)人民在偉大時(shí)代的偉大創(chuàng)新。

北斗，是中國(guó)的北斗、世界的北斗，是一帶一路倡議、融合創(chuàng)新發(fā)展和科技強(qiáng)國(guó)復(fù)興三大國(guó)家戰(zhàn)略交匯點(diǎn)和牛鼻子式抓手，北斗時(shí)空是中國(guó)人民在偉大時(shí)代偉大事業(yè)中偉大創(chuàng)新的典型樣板和杰出代表，也是我們建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心的最為重要的中樞基礎(chǔ)與核心凝聚力，和新時(shí)空服務(wù)體系與新興的智能信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地，還是中國(guó)時(shí)空服務(wù)國(guó)家品牌和世界級(jí)領(lǐng)軍式平臺(tái)型科技巨頭及其所帶動(dòng)的骨干群體孵化器。

在科技領(lǐng)域中，很少有北斗那樣能夠在政治、經(jīng)濟(jì)、科技、社會(huì)四個(gè)方面，都能夠產(chǎn)生明顯巨大效益的創(chuàng)新系統(tǒng)，而北斗真正體現(xiàn)了自主創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新和開放創(chuàng)新的全方位創(chuàng)新精神，而從北斗所提升凝練出來的北斗新時(shí)空體系及其所推進(jìn)的智能信息產(chǎn)業(yè)，真正凝聚出科學(xué)理論、技術(shù)實(shí)踐、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和體系推進(jìn)的多層次創(chuàng)新成果，從而得四大制權(quán)，打造四大體系，這就是：實(shí)現(xiàn)理論創(chuàng)新，贏得制時(shí)空治理權(quán)，打造國(guó)家安全和國(guó)民誠(chéng)信保障體系；實(shí)現(xiàn)實(shí)踐創(chuàng)新，贏得制國(guó)際話語權(quán)，打造全球領(lǐng)先的新時(shí)空服務(wù)創(chuàng)新體系；實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，贏得制發(fā)展主動(dòng)權(quán)打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)跨越發(fā)展體系；實(shí)現(xiàn)體系創(chuàng)新，得制標(biāo)準(zhǔn)知產(chǎn)權(quán)，打造全方位多層次群體創(chuàng)新、融合引領(lǐng)、協(xié)同推進(jìn)、服務(wù)分享的社會(huì)生態(tài)體系。

北斗時(shí)空這樣的偉大創(chuàng)新，其不可限量的價(jià)值在于其占領(lǐng)時(shí)間空間這種全局性、基礎(chǔ)性、持續(xù)性和關(guān)鍵性科技制高點(diǎn)，是種不可或缺不可替代的總體態(tài)勢(shì)存在，是任何人事物均須史離不開的獨(dú)特存在。而北斗新時(shí)空，新在現(xiàn)代時(shí)間技術(shù)已經(jīng)成為精準(zhǔn)計(jì)算與度量衡的頂峰，空間度量又依托時(shí)間度量，體現(xiàn)時(shí)空一體的存在。在現(xiàn)時(shí)代，在移動(dòng)革命時(shí)代，精準(zhǔn)在一定程度上就是智能的代名詞。從而構(gòu)成和產(chǎn)生北斗新時(shí)空的“七律”，這就是：時(shí)空一體，泛在智能；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，確保精準(zhǔn)；海陸空天，一網(wǎng)打盡；變自生變，以速制衡；全息互聯(lián)，以人為本；協(xié)同分享，群體創(chuàng)新：簡(jiǎn)約極致，服務(wù)人人。

從經(jīng)濟(jì)效益而言，應(yīng)該說北斗是個(gè)標(biāo)桿，自從北斗在2012年開始投入?yún)^(qū)域服務(wù)以來，我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，就是以北斗為核心推動(dòng)力突破了五大市場(chǎng)領(lǐng)域，這就是：汽車前裝市場(chǎng)，智能手機(jī)市場(chǎng)，高精度專業(yè)市場(chǎng)，國(guó)際化市場(chǎng)以及與其他技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合市場(chǎng)，取得的長(zhǎng)足的進(jìn)步成為世界上發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，平均每年以超過20%的年增長(zhǎng)率快速占有市場(chǎng)，至2018年，我國(guó)的北斗產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破三千億元，占全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)總值的五分之一強(qiáng)。作為一個(gè)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在不太長(zhǎng)的發(fā)展階段中，在全球系統(tǒng)尚未完成建設(shè)的過程中能夠做到這一點(diǎn)，實(shí)在是件很不容易的事情，或者說是一件了不起的事情，在新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，不僅具有標(biāo)桿性，更是具有里程碑意義的大事。而且更加值得注意的是，在北斗二號(hào)和三號(hào)建設(shè)的十多年過程中北斗重大工程投入資金為700多億元，相當(dāng)于每天有近兩千萬的投入。但是2018年一年我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)總產(chǎn)值中獲得的稅收，就把十余年的全部投入都收回來了。這種巨大的經(jīng)濟(jì)效益是任何其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不能望其項(xiàng)背的。因?yàn)楸倍废到y(tǒng)這樣的偉大創(chuàng)新系統(tǒng)，是真正的開放創(chuàng)新系統(tǒng)，動(dòng)員千軍萬馬，利及千家萬戶，用于千千萬萬，它是軍民兩用和服務(wù)國(guó)計(jì)民生的，也是民用開放免費(fèi)的，更是用戶無限的時(shí)空信息基礎(chǔ)設(shè)施，可以改變?nèi)藗兩罘绞降囊环N客觀存在。實(shí)際上，這還只是剛剛開始，還僅僅是在北斗本身的定位導(dǎo)航授時(shí)應(yīng)用的“北斗+”發(fā)展階段，而正在開啟的“+北斗”新階段，是真正發(fā)揮北斗新時(shí)空核心引領(lǐng)和關(guān)鍵帶動(dòng)力的產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)發(fā)展新階段。通過舉國(guó)體制與調(diào)動(dòng)一切積極因素，建設(shè)北斗新時(shí)空科創(chuàng)中心(主要包括思想創(chuàng)新智庫、前沿創(chuàng)新中心、科技集成創(chuàng)新與智能服務(wù)共享大平臺(tái))，推進(jìn)北斗與其他GNSS兼容互操作的標(biāo)配化和中國(guó)時(shí)空服務(wù)2030年行動(dòng)計(jì)劃等一系列重大舉措，促進(jìn)北斗導(dǎo)航與其他技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)天基地基、室內(nèi)室外、通信導(dǎo)航深度跨界融合，成規(guī)模、成建制、成體系地實(shí)現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和供給側(cè)改革，并且也包括在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算與超級(jí)計(jì)算、區(qū)塊鏈等新興產(chǎn)業(yè)的群體集聚、資源整合和系統(tǒng)集大成過程中，發(fā)揮其不可或缺的核心關(guān)鍵基礎(chǔ)總成架構(gòu)體系的巨大作用，快速培育出世界級(jí)領(lǐng)軍式平臺(tái)型科技巨頭和新時(shí)空智能數(shù)據(jù)與信息服務(wù)的偉大企業(yè)群體，推進(jìn)中國(guó)智能信息產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展，形成中國(guó)服務(wù)的國(guó)家品牌領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，服務(wù)全中國(guó)、全世界、全人類。