我国第一代导航卫星“北斗一号”与第二、三代导航卫星“北斗二号”“北斗三号”在工作原理上有明显不同之处。
“北斗一号”卫星导航系统基于有源定位原理。地面控制中心向导航卫星发送询问信号,并向区域内的客户终端进行广播,客户终端响应其中一颗卫星的信号,同时向两颗卫星发送响应信号,并转发回地面控制中心。地面控制中心根据信号传输的时间可以得到客户终端与两颗可见卫星的距离,则分别以这两颗卫星的坐标为圆心,以测定的距离为半径,形成两个球面,客户终端必定位于这两个球面交线的圆弧上。同时,地面控制中心结合已有的高度方向的信息(地球表面各点至地球球心的距离),可解算出用户位置信息。采用这种方式的优点包括：所需的卫星少,只需两颗卫星；具有导航定位、发短报文、精密授时等功能。但是,“北斗一号”的定位精度不高,系统用户容量有限。
“北斗二号”和“北斗三号”卫星导航系统则采用了有源定位和无源定位原理相结合的方法。其中,“北斗二号”在以下技术上实现了突破：
(1)增加了被动定位方法,不再依赖于地方控制中心,隐蔽性高。
(2)系统容量不再受限。
(3)空间可见数目增多,不再需要高度方向上的辅助信息。
(4)保留了“北斗一号”的短信通信功能。
2017年11月5日,我国第三代导航卫星——“北斗三号”卫星导航系统的首批组网卫星(第24颗、第25颗北斗导航卫星)在西昌卫星发射中心以“一箭双星”的发射方式顺利升空,它标志着我国正式开始建造北斗卫星导航系统。“北斗三号”卫星导航系统主要在以下重大技术上进行了创新或改进：
(1)中圆地球轨道卫星采用了新型的导航卫星专用平台,具有功率密度大、载荷承载比重高、设备产品布局灵活、功能拓展适应能力强等技术特点,将实现卫星导航系统的定位、授时和导航的服务业务,兼容天基数据传输、新业务载荷的在轨应用,可以作为天基数据传输网络的广播结点。
(2)地球静止轨道卫星与倾斜地球同步轨道卫星采用大型卫星平台,可集成多种载荷,兼容实现天基增强、可动点波束功率增强、短报文通信与位置报告等系统；成为天基数据传输网络的中心结点。
(3)配备了相控阵星间链路,解决了境外监测卫星的难题。可实现对运行在境外的卫星进行监测、注入功能,并可实现卫星之间的双向精密测距和通信,从而能够进行多星测量、自主计算并修正卫星的轨道位置和时钟系统,大大减少对地面站的依赖,提高整个系统的定位和服务精度。(www.xing528.com)
(4)卫星采用我国新型高精度铷原子钟和氢原子钟,使“北斗三号”卫星导航系统的定位精度达到“米”级别,并且使测速和授时精度提高了一个量级。
(5)在世界上首次实现了卫星的在轨自主完备性监测功能,这一功能对民航、自动驾驶等生命安全领域用户来说具有极强的实用价值。
7.3.4.2 北斗卫星导航系统和国外卫星导航系统的比较
与国外已有卫星导航系统相比,我国自主研发的北斗卫星导航系统具有以下主要优势。
(1)北斗卫星导航系统是由我国独立自主建设的卫星导航系统,不受制于人,这对一些事关民生经济的重要产业和军事领域具有重大意义。对于依赖于GPS系统进行授时、定位的产业而言,一旦GPS卫星信号关闭或信号被恶意修改,将导致不可估量的损失。
(2)除了定位、授时等功能,北斗卫星导航系统还具有短信通信的特殊功能,能有效解决我国偏远地区的通信传输问题,并能实现车辆、渔船等运营管理的大跨度范围监控指挥调度。
北斗卫星导航系统的弱势主要体现在以下两方面：
(1)北斗卫星导航系统建设得较晚,进入市场的时间迟于国外卫星导航系统,因此市场基础较为薄弱。
(2)北斗卫星导航系统特殊的定位方法,导致其信息暴露时间较长,这对于战场作战来说是极为致命的。
北斗卫星导航系统是我国独立自主研发的卫星导航系统,它的研制成功标志着我国打破了美国、俄罗斯在此领域的垄断地位。
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