北斗系统的发展分为三步: 验证 系统、扩展的区域导航系统和全球导航系统。
1. 第一步: 验证系统。2000 年以来, 中国已 成功发射 3 颗 GEO 卫星, 初步建成北斗卫星导航试验系统。该系统能够提供基本的定位、授时 和短报文通信服务。
2. 第二步: 扩展的区域导航系统。在验证系 统的基础上, 北斗卫星导航系统将进行区域导航 能力拓展。即由 12 颗卫星组成扩展区域卫星导 航系统, 采取有源与无源相结合*, 兼容北斗验 证系统的全部功能。
3. 第三步: 北斗全球卫星导航系统。在扩展 区域导航系统 12 颗卫星基础上, 北斗导航系统的 服务将由区域拓展到全球, 设计性能优于俄罗斯 的 GLONASS, 与第三代 GPS 性能相当。
北斗一号是使用的有源定位,2颗卫星就可以工作,其中一颗是备用卫星。BD短报文通信功能是北斗一号特有的功能,一次可传送120个汉字的消息。
北斗三号与二号的区别不仅在于卫星组网从区域走向全球,而且在载荷、星间链路、激光通信等方面也有进步。如北斗三号采用星载氢原子钟,其精度将比北斗二号的星载铷原子钟提高一个数量级。又如,北斗三号增加了卫星搜救功能和全球位置报告功能。
北斗-M1是一个实验性的卫星,用于发射信号的测试和验证,并能以先占的原则确定对相应频率的使用权。北斗-M1卫星在E2、E5B、E6频段进行信号传输,传输的信号分成2类,分别被称作“I”和“Q”。“I”的信号具有较短的编码,可能会被用来作开放服务(民用), 而“Q”部分的编码更长,且有更强的抗干扰性,可能会被用作需要授权的服务(军用)。
信号*的英文名是signal system,它主要指的是卫星导航信号,分为四个部分,一是载波频率,二是调制方式,三是测距码,四是导航电文。信号*是我们国内的说法,实际上它研究的是信号*的设计、产生、实现、处理等技术。兼容互操作是随着GNSS多系统的发展 而出现的。现在GNSS系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的伽利略以及中国的北斗四个全球卫星导航系统,还有日本的QZSS、印度的IRNSS两个区域导航系统,等于是六大系统、六个系统供应商。多GNSS时代的到来带来了兼容与互操作问题。
信号 |
标称频率 (MHz) |
适用卫星 |
带宽 (MHz) |
调制方式 |
卫星发射信号极化方式 |
B1I |
1561.098 |
北斗二号和北斗三号的MEO、IGSO、GEO |
4.092 |
BPSK |
RHCP |
B1C |
1575.42 |
北斗三号的MEO、IGSO |
32.736 |
数据分量:BOC(1,1) |
RHCP |
导频分量:QMBOC(6,1,4/33) |
|||||
B2I |
1207.14 |
北斗二号所有卫星 (在北斗三号卫星上被B2a取代) |
20.46 |
QPSK |
RHCP |
B2a |
1176.45 |
北斗三号的MEO、IGSO |
20.46 |
采用功率归一化的复包络形式来描述信号调制方式 |
RHCP |
B2b I支路 |
1207.14 |
北斗三号的MEO、IGSO |
20.46 |
BPSK |
RHCP |
B3I |
1268.52 |
北斗二号和北斗三号的MEO、IGSO、GEO |
20.46 |
BPSK |
RHCP |
B1I
B1I 信号在北斗二 号和北斗三号的中圆地球轨道(MEO)卫星、倾斜地球同步轨道 (IGSO)卫星和地球静止轨道(GEO)卫星上播发,提供公开服务。B2I 信号在北斗二号所有卫星上播发,提供公开服务,在北斗三号卫星上将被 B2a 信号取代。B1I 信号由“测距码+导航电文”调制在载波上构成。B1I 信号的标称载波频率为 1561.098MHz。B1I 信号采用二进制相移键控(BPSK)调制。卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP)。
B1I B2I
B1、B2 信号由 I、Q 两个支路的“测距码+导航电文”正交调制在载波 上构成。B1I 信号和 B2I 信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生。 其中,B1I 信号的标称载波频率为 1561.098MHz,B2I 信号的标称载波频率 为 1207.140MHz。卫星发射信号采用正交相移键控(QPSK)调制。卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP)。
根据速率和结构不同,导航电文分为 D1 导航电文和 D2 导航电文。D1 导航电文速率为 50 bps,并调制有速率为 1 kbps 的二次编码,内容包含基 本导航信息(本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息、与其它系统时间 同步信息);D2 导航电文速率为 500 bps,内容包含基本导航信息和增强服 务信息(北斗系统的差分及完好性信息和格网点电离层信息)。 MEO/IGSO 卫星的 B1I 和 B2I 信号播发 D1 导航电文,GEO 卫星的 B1I 和 B2I 信号播发 D2 导航电文。
B3I
B3I 信号在北斗二号和北斗三号的中圆地 球轨道(MEO)卫星、倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和地球静止 轨道(GEO)卫星上播发,提供公开服务。B3I 信号由“测距码+导航电文”调制在载波上构成。同一颗卫星发射的导航信号的载波频率在卫星上由共同的基准 时钟源产生。B3I 信号的标称载波频率为 1268.520MHz。B3I 信号采用二进制相移键控(BPSK)调制。卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP)。
根据速率和结构不同,导航电文分为 D1 导航电文和 D2 导航电 文。D1 导航电文速率为 50 bps,并调制有速率为 1 kbps 的二次编码, 内容包含基本导航信息(本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息、 与其它系统时间同步信息);D2 导航电文速率为 500 bps,内容包含 基本导航信息和广域差分信息(北斗系统的差分及完好性信息和格网 点电离层信息)。 MEO/IGSO 卫星播发的 B3I 信号采用 D1 导航电文,GEO 卫星播 发的 B3I 信号采用 D2 导航电文。
B2a
B2a 信号只在北斗三号中圆地球轨道 (MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星上播发,提供公开 服务,地球静止轨道(GEO)卫星不播发 B2a 信号。B2a是以载波频率 1176.45 MHz 为中心 的 20.46 MHz 带宽内的 信号。采用功率归一化的复包络形式来描述信号调制方式。卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP)。
B1C
B1C 信号只在北斗三号中圆地球轨道 (MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星上播发,提供公开 服务,地球静止轨道(GEO)卫星不播发 B1C信号。B1C是针对以载波频率 1575.42 MHz 为中心的 32.736 MHz 带宽内的信号。采用功率归一化的复包络形式来描述信号调制方式。卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP)。
B2b的I支路
北斗三号中圆地球轨道(MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO) 卫星 使用B2b 信号基本导航服务。是针对以载波频率 1207.14MHz 为中心的 20.46MHz 带宽内的 B2b 信号 I 支路。卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP)。
参考:
杨元喜,2010,北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战
北斗卫星导航系统http://www.beidou.gov.cn/
北斗卫星导航系统 空间信号接口控制文件 公开服务信号 B3I(1.0 版)