北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BeiDou?Compass?Navigation Satellite System)是我國自主建設、獨立運行，并與世界其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。2011年12月27日，該系統(tǒng)開始試運行服務，到2020年左右，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將實現(xiàn)全球覆蓋。屆時，該系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)為各類用戶全天候、全天時地提供高精度、高可靠的定位、導航、授時和短報文通信服務?并與美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的Galileo共同構成全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，簡稱GNSS)。

GPS作為GNSS成員里的老大，是美國國防部批準并由其陸?？杖娐?lián)合研制的一種全新的軍用衛(wèi)星導航系統(tǒng)。工程研制項目于1973年12月開始啟動，歷時20年，耗資200億美元，于1993年完成24顆衛(wèi)星的星座組網(wǎng)。經(jīng)過近2年的調(diào)試?1995年4月27日，美國國防部正式對外宣布，GPS全球定位系統(tǒng)已具備全部運作能力(IOC)。GPS經(jīng)過30多年的發(fā)展，已從Ⅰ代系統(tǒng)升級到現(xiàn)在的Ⅱ代系統(tǒng)，預計2020年前完成Ⅱ代系統(tǒng)24+3顆衛(wèi)星的星座組網(wǎng)計劃。美國計劃再用10~20年的時間完成Ⅲ代系統(tǒng)的建設，以最終實現(xiàn)GPS現(xiàn)代化的宏偉藍圖。GPS現(xiàn)代化是美國于1999年1月25日以副總統(tǒng)文告的形式提出的?提出的理由有兩點：一是在伊拉克戰(zhàn)爭期間戰(zhàn)區(qū)GPS信號一度出現(xiàn)了被敵方干擾而無法使用的情況;二是歐盟在1999年提出了Galileo衛(wèi)星導航系統(tǒng)計劃，意在向美國的“太空霸權”發(fā)起挑戰(zhàn)。GPS現(xiàn)代化的主要目標有兩個：一是要強化GPS在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中對美軍的保障作用;二是通過對民用GPS技術的改進，保持GPS在全球民用衛(wèi)星導航領域的霸主地位。為實現(xiàn)以上目標，GPS現(xiàn)代化的主要任務是：① 最大限度地提高軍用碼的可靠性、保密性和抗干擾能力;② 通過阻止和干擾戰(zhàn)區(qū)的GPS信號，使敵方無法正常使用，而在戰(zhàn)區(qū)以外的GPS用戶卻能更精確、更安全地使用GPS。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)從2004年開始建設，與GPS相比雖然起步較晚，但在衛(wèi)星的星座--軌道設計、信號頻率體制、星載原子鐘、高精度偽距測量、精密定軌與時間同步、衛(wèi)星地面測控等一系列核心關鍵技術方面，均已超過GPS-Ⅱ的水平，基本上與GPS-Ⅲ相當。

1)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)采用由1個地球靜止軌道(GEO)、3個傾斜地球同步軌道(IGSO)和3個中圓地球軌道(MEO)組成的混合軌道，衛(wèi)星數(shù)達到35+2顆(2顆備用)，而GPS-Ⅲ采用相同的6個中圓地球軌道(MEO)，衛(wèi)星數(shù)為24+3顆(3顆備用)。北斗系統(tǒng)的混合軌道適合一箭多星發(fā)射，而且便于軌道及衛(wèi)星的維護和管理，而GPS-Ⅲ不具備，北斗衛(wèi)星在地球上任何地方、任何時間的可見數(shù)量和可見時間以及所測衛(wèi)星的空間幾何分布(幾何精度因子)均優(yōu)于GPS-Ⅲ。

2)北斗系統(tǒng)與GPS-Ⅲ均采用3頻信號體制，工作頻率較為接近，測距碼都有粗碼(民用碼)和精碼(軍用碼)之分，二者的信號功率和抗干擾能力相當，但北斗信號的設計體制要優(yōu)于GPS-Ⅲ。

3)北斗系統(tǒng)與GPS-Ⅲ的衛(wèi)星上都裝有激光反射鏡和銣原子鐘，精密定軌精度相當。

4)中國官方宣布北斗系統(tǒng)的定位精度優(yōu)于10 m，實際上在有效降低衛(wèi)星星歷誤差和衛(wèi)星鐘差的前提下，利用雙頻電離層改正模型對大氣延遲進行實時精確的改正后，北斗用戶的單點定位精度有望能提高到5 m甚至更高，從而超過GPS-Ⅲ宣稱的定位精度為5~10 m的水平。

5)北斗系統(tǒng)在5顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星上采用衛(wèi)星無線電導航(RNSS)和衛(wèi)星無線電測定(RDSS)的雙重體制，不僅能與其他軌道衛(wèi)星一起提供無源定位服務，還能由這5顆GEO衛(wèi)星向區(qū)域用戶提供有源定位、位置報告和短報文通信服務(這5顆GEO衛(wèi)星還兼有太空基站的作用?能向區(qū)域用戶提供精度優(yōu)于1 m的廣域差分服務)?而GPS采用單一的衛(wèi)星無線電導航(RNSS)體制?所以只能為全球用戶提供導航、定位、測速和授時服務。

6)北斗系統(tǒng)與GPS-Ⅲ具有很強的兼容共用能力，二者的兼容性比較詳見表1。

1、覆蓋范圍：北斗導航系統(tǒng)是覆蓋中國本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約70°一140°，北緯5°一55°。GPS是覆蓋全球的全天候?qū)Ш较到y(tǒng)。能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到6-9顆衛(wèi)星(實際上最多能觀測到11顆)。

2、衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性：北斗導航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛(wèi)星顆衛(wèi)星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角55°，軌道面赤道角距60°。航衛(wèi)星為準同步軌道，繞地球一周11小時58分。

3、定位原理：北斗導航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。由用戶設備獨立解算自己三維定位數(shù)據(jù)。“北斗一號”的這種工作原理帶來兩個方面的問題，一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性，這在軍事上相當不利，另一方面由于設備必須包含發(fā)射機，因此在體積、重量上、價格和功耗方面處于不利的地位。

4、定位精度：北斗導航系統(tǒng)三維定位精度約幾十米，授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼目前己由16m提高到6m，C/A碼目前己由25-100m提高到12m，授時精度日前約20ns。

5、用戶容量：北斗導航系統(tǒng)由于是主動雙向測距的詢問--應答系統(tǒng)，用戶設備與地球同步衛(wèi)星之間不僅要接收地面中心控制系統(tǒng)的詢問信號，還要求用戶設備向同步衛(wèi)星發(fā)射應答信號，這樣，系統(tǒng)的用戶容量取決于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，北斗導航系統(tǒng)的用戶設備容量是有限的。GPS 是單向測距系統(tǒng)，用戶設備只要接收導航衛(wèi)星發(fā)出的導航電文即可進行測距定位，因此GPS的用戶設備容量是無限的。

6、生存能力：和所有導航定位衛(wèi)星系統(tǒng)一樣，“北斗一號”基于中心控制系統(tǒng)和衛(wèi)星的工作，但是“北斗一號”對中心控制系統(tǒng)的依賴性明顯要大很多，因為定位解算在那里而不是由用戶設備完成的。為了彌補這種系統(tǒng)易損性，GPS正在發(fā)展星際橫向數(shù)據(jù)鏈技術，使萬一主控站被毀后GPS衛(wèi)星可以獨立運行。而“北斗一號” 系統(tǒng)從原理上排除了這種可能性，一旦中心控制系統(tǒng)受損，系統(tǒng)就不能繼續(xù)工作了。

7、實時性：“北斗一號”用戶的定位申請要送回中心控制系統(tǒng)，中心控制系統(tǒng)解算出用戶的三維位置數(shù)據(jù)之后再發(fā)回用戶，其間要經(jīng)過地球靜止衛(wèi)星走一個來回，再加上衛(wèi)星轉發(fā)，中心控制系統(tǒng)的處理，時間延遲就更長了，因此對于高速運動體，就加大了定位的誤差。此外，“北斗一號”衛(wèi)星導航系統(tǒng)也有一些自身的特點，

1. “北斗”具有定位和通信雙重作用,具備的短信通訊功能就是GPS所不具備的。

2. “北斗”定位精度一點二米

3. “北斗”終端價格兩萬元左右

4.采用接收終端不需鋪設地面基站

雖然GPS已廣泛應用，但也絕非完美無缺。

1. 其規(guī)模太大、造價太高，其他國家很難效仿，俄羅斯和歐洲的空間局就是典型的例子。

2. GPS只能用作導航卻無法實現(xiàn)通信功能，因而不能滿足日益增長的用戶需求。如果僅依賴GPS，則容易受別人的控制。

“北斗一號”和GPS的區(qū)別主要在于兩個方面，一方面是技術體制的區(qū)別，GPS是一個接收型的定位系統(tǒng)，只轉播信號，用戶接收就可以做定位了，不受容量的限制。“北斗一號”是雙向的，既有定位又有通信的系統(tǒng)，但是有容量的限制，GPS是美國軍方控制的軍民共用的系統(tǒng)，對世界開放。我們中國人所說的使用的GPS是可以免費接收它的信號，但美國人并不承諾保證你的使用，他目前不收費，但沒有承諾永遠不收費。

美國的GPS在當年剛剛被使用時要比“北斗一號”貴得多，早期在上世紀80年代末90年代初人們在用GPS系統(tǒng)時最便宜的GPS接收機就要幾萬美元，貴的要幾十萬美元，一套兩個。北斗現(xiàn)在的用戶終端的價格是比GPS低端的價格要貴，現(xiàn)在GPS價格一般導航系統(tǒng)在幾千元人民幣，高精度GPS幾萬到十幾萬元人民幣不等。北斗的用戶終端目前在兩萬元左右。

另一個問題就是它的用途和特點是不一樣的，GPS解決了一個我在哪里的定位問題，比如在沙漠里，在海洋上。而北斗不僅僅解決了我在哪里，它還解決你在這里他在哪里的問題，北斗的用戶終端實際是具有收發(fā)功能，而GPS只具有接收功能，它通過接收才知道位置，而北斗是具有收發(fā)功能，它的定位需要發(fā)射然后再得到位置，同時它的位置可能傳給你也可以傳給關心你的人，實際上北斗是具有一個定位和通信雙重功能的設備，在用戶群上是不一樣的，接收的場合是不一樣的。

北斗當年論證的時候，國家地震局地震研究所的一位研究員出了一份論證報告就是談這個問題的，北斗系統(tǒng)將成為一個生命線工程，就是和人類生存活動相關的一些工程，比如說大地震，地震后我們所有的有線系統(tǒng)都可能失去功能，而北斗系統(tǒng)作為一個衛(wèi)星監(jiān)視系統(tǒng)既可以有及時的位置報告，又可以通信，比如說海嘯，實際上是由地震引起的，北斗去做救援是非常有用的，它可以及時地發(fā)送位置和與位置有關的相關信息，我們可以把信息發(fā)送給有關部門。價格問題，實際上價格和用戶的數(shù)量有關系，一千個用戶與一萬個、十萬個用戶來比，用戶終端的成本會有很大不同，現(xiàn)在主要的成本就在用戶終端里，北斗用戶終端剛才說了是有發(fā)有收的，隨著用戶業(yè)務的開展，成本一定會降下來。 所以說“北斗”是平民化的

北斗一號”的潛力所在，主要在定位通信綜合領域上，對這種綜合功能有需求的領域都會得到充分的應用，現(xiàn)在僅有定位需要的客戶，對北斗的需要不迫切。但是對于既需要位置又需要把位置傳遞出去的用戶，北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是非常有用的

北斗定位精度與GPS相當，一般都在1.2米左右。按照規(guī)定，目前，北斗導航系統(tǒng)在國內(nèi)是開放使用的。

北斗雙星定位導航系統(tǒng)的手持機已經(jīng)配發(fā)到邊防基層連隊，并且得到廣泛應用。