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第一步：建设北斗一号系统
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第二步：建设北斗二号系统
2004年北斗二号工程立项。2007年4月14日，北斗二号第1颗卫星发射升空，拉开了北斗区域导航系统建设的序幕。2012年，完成了14颗卫星发射组网，北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，向亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。
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第三步：建设北斗三号系统
2009年北斗三号工程立项。2017年11月5日，北斗三号第1颗、第2颗组网卫星升空，拉开了北斗系统全球组网的大幕。2018年12月27日，北斗三号基本系统正式向“一带一路”及全球提供基本导航服务，中国北斗距离全球组网的目标迈出了实质性的一步。2019年12月底，北斗全球系统核心星座部署完成，对北斗导航系统全球组网的顺利完成具有里程碑式重要意义。2020年6月23日，北斗三号第30颗卫星成功发射，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，向全球用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。
未来，计划到2035年，以北斗系统为核心，建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。
为什么要建“北斗”？
卫星导航系统是面向国家安全、社会经济发展、人民生活提供时间基准、空间基准的重大时空基础设施。就像停水停电影响城市生活一样，定位、导航和授时服务一旦中断就会存在风险，对国家安全、人民生活都会产生重大影响。因此，建设我国自有的卫星定位导航系统就显得尤为重要。借用北斗专家的一句话，“卫星导航系统相当于就是一把守护国门的金钥匙，自己家的这把金钥匙一定要握在自己人手中。”这就是我国为什么要建北斗的初始考虑。
北斗组了一张什么网？
北斗独创了三种不同轨道混合星座布局。首先在距离地球上空36000千米处，有3颗地球静止轨道卫星（GEO）和3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO），这是其他三大卫星导航系统所不具备的轨道高度。在这个高度上，可谓站得高看得远，3颗地球静止轨道卫星（GEO）可实现对全球绝大多数区域的信号覆盖（南北极除外）。但是，由于中国地处北半球，在高大山体、建筑物的遮挡下，其北侧的用户难以接收卫星信号，这里有个专业术语叫北坡效应。在这个高度的另外3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO），它与地球表面有一个夹角，相当于“抬着头”看全球，这种卫星信号抗遮挡能力更强，尤其在低纬度地区，其性能优势更为明显，可有效缓解北坡效应问题，相当于是对静止轨道卫星的补充和完善。
其次，在距离地球上空约20000千米处，还有24颗地球中圆轨道卫星（MEO），这些“小萌娃”在自己的轨道上绕着地球不辞劳苦地一圈又一圈奔跑，全球巡游，不知疲倦地为全球用户提供定位、导航和授时服务。
要说明的是，地球静止轨道卫星还承载了区域短报文通信、精密单点定位、星基增强等特色服务功能；而倾斜地球同步轨道卫星则覆盖着亚太地区，提供区域服务。此外，三种轨道卫星组成了混合导航星座是我国北斗系统独有的，其保证在全球任何位置、任何时间都可以给出精准的定位。而美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo等全球导航系统，基本都分布在单一高度轨道上。
北斗可以“发短信"吗？
是的，北斗系统具有“发短信”的能力，用户使用带有北斗通信功能的终端，不但可以知道自己在何处，还可以让别人知道自己身在何处，有点高大上的感觉吧。
北斗卫星“发短信”功能规范说法叫短报文通信，通过位置报告和短报文，告知别人“我在哪儿”“发生了什么”。北斗系统的这一“独门绝技”，从第一代延续到了第三代。如今，短报文能力提高了近10倍，从之前的120个汉字到现在的1000个汉字——都可以写一篇微型小说了。
话说回来，可别小瞧北斗导航的这个本事，关键时刻靠它能救命。汶川地震救援，在所有的地面通信手段都失效后，它就成了紧急时刻拯救生命的最后依靠，第一条信息就是它发出来的。在没有网络覆盖的地区，如沙漠、海洋、深山等必须依靠卫星通信联系。过去，渔民们要花大价钱购买海事卫星设备，打一次电话也比较昂贵，有了北斗导航后，短报文通信成本大大降低。
特别值得一提的是国际搜救服务，北斗系统增加了反向链路设计。据北斗专家介绍，过去用户发出求救信号后，根本不知道对方收到信息没有。现在求救信息发出去后，系统会反馈信息：我收到你的求救信号了，安心等着吧，会有人来救你的。
“北斗”能帮助我们做什么？
有网友说感受不到北斗，其实北斗导航已经不知不觉“飞入寻常百姓家”，改变着人们的生活。在我国新入网的智能手机中，已经有70%以上的手机提供了北斗服务。
前不久，一条《10天建成一座医院——火神山医院拔地而起》的新闻上线后，几分钟跟帖点赞量过10万。疫情下，令人叹服的“中国速度”背后，离不开远在天边的北斗“助攻”。
还有2020珠峰高程测量，依托北斗卫星导航系统开展的测量工作成为一大亮点。精确测绘、交通运输、自动驾驶、森林防火、保护野生动物、海洋渔业、城市燃气管网、车辆调度……不胜枚举的北斗应用。北斗便利着人们的生活，它的应用只受人们想象力限制。
“星间链路”到底是条什么路？
“星间链路”，是航天器与航天器之间具有数据传输和测距功能的无线链路。简单地说，有了这条路，卫星与卫星就可以“聊天”了。
为了保证北斗星座构型，北斗“卫星兄弟”需要手拉手，彼此保持相对位置固定。有了“星间链路”，我们不依赖全球建站，就可以跟星座中的所有卫星相连。即使和地面中断联系，卫星也能互相帮助、互相定位和校时，继续为用户提供服务。而有了“星间链路程”，依靠境内地面站，我们就能管理全球的卫星。
总而言之，“星间链路”具有较强的抗干扰能力和较高的测距精度，能够连接其它类型的卫星，使北斗系统能够独立自主运行，是我国自主研制的北斗三号系统最突出的亮点之一。北斗专家说，未来，“星间链路”将重新定义卫星的生存方式，甚至会重新定义人类的生存方式。让我们拭目以待吧。
原子钟是个啥“神器”？
原子钟是一种高精度计时装置，它是卫星导航系统的“心脏”。卫星系统播发时间的原理是，利用卫星上安装的高稳定度原子钟，将时间信息发布到地面，地面设备同时接收卫星广播的时钟信号，从而实现全球统一的时间基准。
大家不要觉得你的手表精度很高，事实上你只能看到秒，再往下还有毫秒、微秒、纳秒、皮秒。星载原子钟的精度指标通俗来讲是10万年差一秒，我国自主研制的星载原子钟精度已提升到每300万年才会出现1秒误差，大大保障了北斗系统的精确度。过去，无论你走在路上，还是待在家里，只要听到广播里传来整点报时，都会不由自主抬起手腕对表。如今，进入卫星导航时代，北斗可以默默地帮你自动“对表”。
北斗卫星系统提供哪些服务？
2019年12月，中国卫星导航系统管理办公室对外发布的《北斗卫星导航系统应用服务体系（1.0版）》，详细列明了北斗系统的几大服务和指标。
北斗系统提供两大功能服务， 一是具备导航定位功能，二是通信数传功能。具体包括七种服务： 面向全球范围，提供定位导航授时（RNSS）、全球短报文通信（GSMC）和国际搜救（SAR）三种服务；在中国及周边地区，还增加了星基增强（SBAS）、精密单点定位（PPP）、区域短报文通信（RSMC）和地基增强四种服务（详见表1）。
表1 北斗系统服务规划
敲黑板！在服务性能指标中，标明了哪些服务需要特许后用户才可享受。具体可到北斗卫星导航系统官网查看。
什么是北斗精密单点定位（PPP）？
这是北斗系统面向中国及周边地区用户提供的服务之一。
PPP原理是，全球用户都来监测这些卫星系统，然后把卫星轨道的误差改正数、卫星钟差改正数，以及电离层改正数一起发到互联网上的一个网站平台，用户只要从互联网上的网站平台获得所测卫星的改正数，并加到相应的观测值上，就可以得出每一单点厘米级或分米级精度的位置信息，这就叫精密单点定位（PPP）。
北斗系统和国际上其他系统不一样的地方就在于，北斗系统把精密单点定位的改正数，就是卫星轨道和卫星钟差的改正数以及电离层改正数一起上传到同步卫星上，让同步卫星再传给用户。北斗专家说，这样做的好处是，海上用户和沙漠中的用户（没有互联网络信号的地区），也可以用北斗终端接收信息，进行高精度定位和导航，极大地提高了用户导航定位精度，方便了用户。
一位网友举了一个形象的例子帮助大家理解这一概念：a同学身上有很多缺点，身边很多人来指出他的缺点，a同学一个一个都改掉了，a同学变得越来越好，这就是ppp。
星基增强与地基增强有什么区别？
星基增强系统和地基增强系统都是北斗系统面向中国及周边地区用户提供的服务，目的都是提高定位、导航、授时的精度。两个系统用来播发改正数的途径不同，星基增强采用地球同步轨道卫星，地基增强采用地面通信手段。其根本区别是服务对象不同，一个服务于不需要地面通信能力的用户（航空、航海、沙漠戈壁等地区的用户），一个智能服务于有通信能力的地面用户。
分别来看，星基增强系统，也叫广域差分增强系统（WAAS），通过地球静止轨道卫星（GEO），搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进。北斗系统星基增强与其他导航系统不同之处：一是不用单独发卫星，而是把星基增强能力嵌入到北斗卫星里；二是北斗系统星基增强实现了“天地一体化”，让地面定位监测跟踪站将计算好的改正数发到卫星上，让卫星发送星基增强信号。
地基增强系统是卫星导航系统的补充。为了提高定位精度，解决特殊高精度用户需求，人们通过在地面建立固定的参考站(CORS站)的高精度坐标作为参考基准，进而将实时测得的卫星定位坐标与自身精确坐标对比后得到各类“改正数”，再将其发送给用户接收机，这就是地基增强系统。由于地面上布设了大量基站，地基增强可以直接使用原理更为简单的局域差分技术，通过接收地面基准站网提供的差分修正信号达到提高卫星导航精度的目的，优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等。不过，地基增强的精度虽然很高，但覆盖范围却有一定限制，在通信信号难以覆盖的高空、海上、沙漠和山区，则形成了大范围的定位盲区。地基增强系统主要服务于地面应用，涵盖测绘勘探、监测控制、驾考驾培、精准农业、航空航海等专业领域，此外也可服务于交通导航、旅游、应急救援等大众领域。
什么是差分定位技术？
简单来说，是由基准站发送改正数，由用户站接收，并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。
操作步骤：
第一步，需要配备两台接收机：一台固定接收机（设在基准站上的接收机，这是已知点的精密坐标，以此为基准点）；一台可移动的接收机（动态用户端）。
第二步，两台接收机同时测量来自相同的卫星导航定位系统信号（或同为GPS信号，或者同为北斗信号）。目的是联合测得移动接收机（动态用户）的精确位置。
第三步，在进行观测时，移动接收机（动态用户）会接收到自己所在位置数据（带误差的数据），同时也会接收到另一台固定接收机（基准站上的接收机）的改正数。
第四步，将接收到的两个数据（用户端接收数据和固定参考站发来的改正数）进行改正处理，得出精准数值，从而提高定位精度。
卫星差分定位技术可得到厘米级以上的高精度定位，应用非常广泛。
整理 / 本刊特邀记者 徐红
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