1.1 北斗系統介紹

　　“BD一號”系統是我國自行研制和建立的一種區域衛星導航定位通信系統，又稱：“雙星定位”系統或“BD一號”系統。主要是利用兩顆地球同步衛星來測量地球表面和空中的各種用戶的位置，并同時兼有雙向報文通信和定時授時的功能。該系統集測量技術、定位技術、數字通信和擴頻技術為一體，是一種全天候的覆蓋我國及周邊國家和地區的區域性衛星導航、定位、通信系統。隨著2003年5月25日“BD一號”系統的第3顆衛星成功發射升空，將進一步完善“BD一號”系統工作的穩定性和可靠性。

　　“BD一號”系統主要由一個地面中心站、兩顆地球同步衛星(目前3顆)、若干個專用測軌站和標校站，以及成千上萬個各類用戶機等部分組成。用戶機是“BD一號”衛星導航定位通信系統的應用終端，可以應用于各種不同的載體之中。按應用的載體不同，用戶機可以分為：手持(單兵攜帶)型、車載型、艦載型、機載型和彈載型等;按用途不同又分為指揮型、定位型、授時型、信息接收型和組合功能型等。與GPS、GLONASS衛星導航定位系統相比，具有我國自主知識產權的“BD一號”系統在國防軍事領域的部隊作戰、訓練、科研、武器裝備等方面，在公安、武警和民用交通運輸、地質、科考、探險、地形測繪等領域中將具有更加廣泛和深入的應用前景，該系統的建立和應用不僅會對我國國防現代化建設和國民經濟建設作出重大的貢獻，而且對國民經濟的發展也會帶來巨大的社會經濟效益。

　　1.2 工作原理概述

　　“BD一號”系統的工作原理是“三球交會測量原理”，即: 以位置已知的兩顆地球同步衛星為兩個球心，以它們分別到用戶的距離(要完成的測量量)為半徑可以作兩個球面;以地球的球心為中心，以地球的半徑加上用戶的高程為半徑作出第三個球面，三個球面的交會點排除其鏡象點即為用戶的位置。

　　“BD一號”系統的定位工作過程是: 首先由地面中心站向兩顆地球同步衛星發送確定格式的詢問信號，兩顆地球同步衛星將詢問信號廣播轉發給服務區域內的各種用戶機。當用戶機接收到一顆地球同步衛星轉發的信號以后，自動搜索、捕獲和穩定跟蹤

　　該衛星信號。經過一定的信息處理和時延后，再按確定的格式同時向兩顆地球同步衛星播發自己的應答信號。兩顆地球同步衛星將其應答信號轉發到地面中心站。地面中心站接收到該應答信號以后，測量整個應答信號的往返總時延，并根據地面中心站至兩顆同步衛星的距離、用戶機的高度等數據信息，解算出該用戶機(即載體)在地球表面或空中的當前位置。再由地面中心站經過地球同步衛星把該位置信息傳送給用戶機，在用戶機的顯示器上顯示其當前地理坐標位置，完成了用戶機的單收雙發定位工作模式。如果用戶機同時接收到兩顆地球同步衛星的信號，并測量出兩個詢問信號的時差后，將該時差通過一顆地球同步衛星轉發給地面中心站，地面中心站的計算機根據該時差值就可以解算出用戶機(即載體)在地球表面或空中的當前位置，并發送給用戶機，完成了雙收單發的定位工作模式。

　　地面中心站發送廣播詢問信號的同時也可以傳送通信電文。用戶機可以通過自己的應答信號向地面中心站傳送需要發送的通信信息，因而該系統具備雙向通信功能。地面中心站所發送的廣播詢問信號中還可以發播標準時間信號，用戶機應用這些信號可以進行校時，所以該系統還具有授時的功能。

　　1.3 衛星授時

　　對于一個進入信息社會的現代化大國，導航定位和授時系統是最重要、而且也是最關鍵的國家基礎設施之一。現代武器實(試)驗、戰爭需要它保障，智能化交通運輸系統的建立和數字化地球的實現需要它支持。現代通信網和電力網建設也越來越增強了對精度時間和頻率的依賴。從建立一個現代化國家的大系統工程總體考慮，導航定位和授時系統應該說是基礎的基礎。它對整體社會的支撐幾乎是全方位的，星基導航和授時是未發展的必然趨勢。美國投入巨資建成了全球定位系統(GPS)，俄羅斯也使自己的全球導航衛星系統(GLONASS)投入了運行。歐盟一些國家也正在聯合開展伽利略(Galileo)衛星導航系統的研制。為了提高民用定位定時的性能和可靠性、安全性，利用這些衛星系統建立廣域增強系統(Waas)在美國、日本、歐洲和俄羅斯也在計劃或研制之中。

　　這些系統導航定位的基本概念都是以精度時間測量為基礎的。正如有人所指出的那樣，我們人類生活在余割四維的世界(x、y、z、t)其中一維就是時間，而另外三維的精度確定，就今天而言，沒有精確的定時也是難以實現的。

　　單從授時出發，不難理解系統發播時間的精確控制是不可缺少的。而對于導航定位，系統內部鐘(星載鐘和地面監測和控制臺站的鐘)的同步就極為關鍵。沒有原子鐘的支持，沒有鐘同步和保持技術的支持，實現星基導航和定位是不可能的。在完成精確時間的傳遞過程，需要對傳播時延作精確修正，而這又需要知道用戶的精確地理位置。從以上分析可以看出，無論在系統概念、技術、裝備或管理上，與其他通訊和衛星系統相比，導航定位衛星系統與高精度衛星授時系統有很好的兼容性和互補性，二者是相輔相成的。從資源共享和合理利用出發，先進的衛星系統應該成為一個導航授時一體化的高精度星基四維(x、y、z、t)信息源，就像目前已投入工作的GPS、Glonass 和正在研制中的Galileo以及各種Waas系統中，無不把其授時功能提到僅次于導航定位的重要地位。以便滿足個行各業對精度時間和頻率日益增長的需求。

　　面對國際上風云變幻的局勢，作為一個獨立自主的大國，建立我們自己的星基的導航定位和授時系統無論對于保障國民經濟的日常運作或國家安全都至關重要，正如中國科學院院長路甬祥指出的那樣，我們應該有“中國的GPS”。為了發展我國自主的導航衛星技術，我國從80年代即開始研究研制定位技術，隨著2003年5月25日“BD 一號”系統的第3顆衛星成功發射升空，標志著我國獨立自主的衛星定位技術以及逐步完善。

　　“北斗”無源授時型接收機僅接收“北斗”衛星信號，在注入用戶當前的地理位置后便可以實現精確的授時和守時。該產品已經過信息產業部通信計量中心的鑒定測試，鑒定測試時應用銫鐘作為時間基準，鑒定測試結果表明“其北斗無源授時型接收機在天線位置精度為10m的條件下，經過23個小時的連續測試，輸出的秒脈沖定時偏差小于22.54ns。同時，該無源授時型接收機已應用于幾個單位的產品中，另外，無源授時型接收機也可以廣泛的應用于如：通信、電力、交通運輸、港口管理、水力監控、海洋作業，海上緝私和搶險救災等民用部門和行業中。