“北鬥”衛星導航試驗系統(又稱“雙星定位導航系統”)在中國“九五”期間上市。其工程代號命名為“北鬥壹號”，方案提出於1983。2003年5月25日零時34分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號甲運載火箭(圖2-3)成功將第三顆北鬥壹號衛星送入太空。前兩顆衛星分別於2000年6月31、1、2000年2月21、65438發射，運行以來導航定位系統工作穩定，狀態良好。此次發射的是導航定位系統的備份星，它與北鬥壹號的前兩顆工作星壹起，構成了完整的衛星導航定位系統，保證全天候、全天時的衛星導航信息。這標誌著中國成為繼美國GPS和俄國GLONASS之後，世界上第三個建立完善衛星導航系統的國家。這壹體系的建立將對中國的國防和經濟建設起到積極的作用。2007年2月3日，北鬥壹號第四顆衛星發射成功，不僅作為更早的三顆衛星的備份，還完成了衛星導航定位系統的相關測試。目前已形成完整的衛星導航定位系統，確保全天候、全天時的衛星導航服務。
圖2-3北鬥衛星發射場
北鬥壹號是壹種全天候、區域性衛星定位系統，利用地球同步衛星為用戶提供快速定位、短數字報文通信和授時服務。該系統由兩顆地球靜止衛星(80 E和140° E)、壹顆在軌備份衛星(110.50° E)、壹個中央控制系統、壹個校準系統和各種用戶計算機組成。其工作頻率為2491.75MHz，系統每小時可容納的用戶數為540000。具有衛星少、投資小、用戶設備簡單廉價等優點，可實現壹定區域內的導航定位、通信等多種用途，可滿足當前我國陸海空交通導航定位的需求。
從性能上來說，北鬥壹號與美國GPS相差甚遠。第壹，覆蓋範圍只是初步的定位中國周邊的能力，與GPS的全球定位相差甚遠。二是定位精度低，定位精度最高20m，而GPS可達10m以內。再次，由於衛星無線電測量系統，用戶終端工作時會發出無線電信號，會被敵方無線電探測設備發現，不適合軍用。第四，不能在高速移動平臺上使用，限制了其在航空和陸地運輸中的應用。但最重要的是，“北鬥壹號”是中國自主建立的衛星導航系統。它的研制成功標誌著中國打破了美俄在該領域的壟斷地位，解決了中國自主衛星導航系統的問題。它是壹個成功的、實用的、投資少的初始啟動系統。此外，該系統不排除GPS在國內民用市場的廣泛應用。基於北鬥導航試驗系統，我國逐步實施北鬥衛星導航系統建設。壹是滿足中國及周邊地區的導航定位需求，系統組網測試，逐步擴展為全球衛星導航定位系統。
二、發展過程
2000年6月365438+10月365438+10月，我國研制的第壹顆導航定位衛星“北鬥導航試驗衛星”在西昌衛星發射中心成功發射。這顆衛星使用長征三號甲運載火箭。這顆衛星成功地完成了它的使命。
2000年6月65438+2月21日，中國20世紀最後壹次航天發射取得圓滿成功。中國航天人以全年5戰5勝的優異成績告別20世紀。
2000年2月265438+2月21日0時20分，我國研制的第二顆北鬥導航試驗衛星在西昌衛星發射中心由長征三號甲火箭發射升空，準確進入預定軌道。與同年6月31發射的第壹顆北鬥導航試驗衛星壹起構成北鬥導航系統。這標誌著它將擁有自主研發的第壹代衛星導航定位系統。“北鬥導航試驗衛星”和“長征三號甲”運載火箭由航天科技集團空間技術研究院和運載火箭技術研究院研制。此次發射是中國長征系列運載火箭的第六十四次飛行，也是自1996年6月以來，中國航天發射連續第22次成功。
2003年5月25日，我國在西昌衛星發射中心用長征三號甲運載火箭成功將第三顆北鬥導航定位衛星送入太空。這標誌著我國自主建立了完善的衛星導航系統，將對我國國民經濟建設發揮積極作用。
2007年2月3日0時28分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號甲運載火箭成功將北鬥導航試驗衛星送入太空。北鬥導航試驗衛星在西昌衛星發射中心發射後，因太陽能電池板故障，衛星無法正常運行。
2007年4月11日，經過航天科研人員60天奮戰，2月3日發射的北鬥導航試驗衛星故障已排除，衛星運行良好，星上儀器工作正常，已轉入在軌長期管理。
第三，自身特點
(壹)基本特征
1)“北鬥”具有定位和通信雙重功能，具有GPS不具備的短報文通信功能。
2)北鬥定位精度約20m。
3)目前北鬥終端價格已經趨於GPS終端價格。
4)采用接收終端，不鋪設地面基站。
5)災難中心的船只可以在壹秒鐘內發送消息。
(2)優勢介紹
1)覆蓋範圍:北鬥衛星導航系統是覆蓋中國的區域導航系統。覆蓋範圍約為東經70 ~ 140，北緯5 ~ 55。GPS是壹種覆蓋全球的全天候導航系統。可以保證在地球任何地方隨時觀測到6 ~ 9顆衛星(實際上最多可以觀測到11顆衛星)。
2)衛星數量和軌道特征:北鬥衛星導航系統在地球赤道面上設置兩顆地球同步衛星，兩顆衛星的赤道角距約為60°。GPS將在六個軌道平面上設置24顆衛星，赤道傾角為55°，赤道角距為60°。導航衛星處於準同步軌道，繞地球壹周11小時58分鐘。
3)定位精度:北鬥衛星導航系統的三維定位精度約為幾十米，授時精度約為100ns。GPS三維定位精度由16m提高到6m，C/A碼精度由25 ~ 100m提高到12m，授時精度約20ns。
4)用戶容量:北鬥衛星導航系統是壹種主動雙向測距的詢答系統。用戶設備和地球同步衛星不僅需要接收地面中心控制系統的詢問信號，還需要向地球同步衛星發送應答信號。這樣，系統的用戶容量取決於用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率。因此，北鬥衛星導航系統的用戶設備容量是有限的。GPS是單向測距系統，用戶設備只要收到導航衛星發來的導航電文就可以進行測距定位，所以GPS用戶設備的容量是無限的。
5)生存性:和所有導航定位衛星系統壹樣，“北鬥壹號”是基於中控系統和衛星工作的，但“北鬥壹號”顯然對中控系統的依賴性要大得多，因為定位解算不是由用戶設備完成的。為了彌補這個系統的脆弱性，GPS正在發展星際橫向數據鏈技術，以便在主控站被摧毀的情況下，GPS衛星可以獨立運行。北鬥壹號系統原則上排除了這種可能性，壹旦中央控制系統損壞，系統無法繼續工作。
6)實時性:北鬥壹號用戶的定位申請要回傳到中控系統，中控系統會計算出用戶的三維位置數據再回傳給用戶，期間會通過地球靜止衛星往返壹次，加上衛星轉發，中控系統的處理時延會更長，所以對於高速運動的物體，會增加定位誤差。