“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)服務演進及展望
盧鋆1,2、張弓3、王慧林4、李罡1,2、楊宇5
（1. 北京跟蹤與通信技術研究所；2.智慧地球重點實驗室；3. 中國空間技術研究院通信與導航衛(wèi)星總體部；4. 中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室；5. 中國西南電子設備研究所）
摘 要：
“北斗”三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)自正式開通服務以來，在國民經濟、國防安全、人民生產生活等方面發(fā)揮了至關重要的作用。本文介紹了“北斗”系統(tǒng)服務體系構成，圍繞路線設計繼承發(fā)展、服務功能高度集成、增量發(fā)展螺旋上升三大特點，總結了“北斗”系統(tǒng)定位導航授時、報文通信、導航增強與國際搜救四類服務演進，詳細論述了各服務的設計特點和性能，結合全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)新一輪變革研判了“北斗”系統(tǒng)服務發(fā)展趨勢，并從系統(tǒng)穩(wěn)定運行、服務性能提升、多手段融合賦能三大方面提出了發(fā)展建議。
關鍵詞：“北斗”三號；服務演進；發(fā)展態(tài)勢
2020年7月31日，我國“北斗”三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS-3）正式開通服務，標志著“北斗”全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)部署圓滿完成，邁進全球服務新時代。自2000年“北斗”一號建成至今，“北斗”系統(tǒng)始終堅持“自主、開放、兼容、漸進”的原則，通過“三步走”戰(zhàn)略不斷創(chuàng)新發(fā)展，逐漸形成了以高精度定位授時、報文通信、導航增強、國際搜救（SAR）為代表的具有獨特優(yōu)勢的多樣服務，更好地滿足了各類用戶的多元化需求。在新時代，“北斗”作為國家重大時空信息基礎設施，將持續(xù)提升系統(tǒng)性能和用戶服務體驗，在國民經濟、國防安全、人民生產生活等方面發(fā)揮更加重要的作用。
一、“北斗”系統(tǒng)的服務體系
（一）服務體系的構成
與其他全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）相比，“北斗”系統(tǒng)提供定位導航授時和通信數(shù)傳兩大功能，更好地滿足了用戶的多元化需求，包括面向全球范圍提供衛(wèi)星無線電導航服務（RNSS）、全球短報文通信（GSMC）和國際搜救（SAR）服務；在中國及周邊地區(qū)提供星基增強（SBAS）、精密單點定位（PPP）和區(qū)域短報文通信（RSMC）服務。
無線電導航服務：通過“北斗”系統(tǒng)空間星座中衛(wèi)星的B1C、B2a、B2b、B1I、B3I信號提供服務。通過該服務用戶可確定自身位置、速度和時間。目前，定位導航授時服務由“北斗”二號和“北斗”三號星座聯(lián)合提供。
區(qū)域短報文通信服務：通過星座中3顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星提供的L頻段和S頻段信號提供服務。用戶完成申請注冊后，可獲取點播、組播、通播等模式的短消息通信服務。
全球短報文通信服務：利用“北斗”三號中圓軌道（MEO）衛(wèi)星全球覆蓋的特點，通過14顆MEO衛(wèi)星L頻段信號提供服務。該服務可實現(xiàn)在全球任何位置看見2顆及以上衛(wèi)星的全球短報文波束，滿足我國全球短報文隨遇接入需求。
星基增強服務：通過“北斗”三號3顆GEO衛(wèi)星提供的B1C、B2a信號提供服務。按照國際民航組織標準，服務中國及周邊地區(qū)用戶，支持單頻及雙頻多星座兩種增強服務模式。
精密單點定位服務：通過“北斗”三號3顆GEO衛(wèi)星提供的B2b信號提供服務。用戶通過本服務可實現(xiàn)動態(tài)分米級、靜態(tài)厘米級的高精度定位。
國際搜救服務：通過“北斗”三號MEO衛(wèi)星提供符合全球衛(wèi)星搜救系（COSPAS-SARSAT）標準的搜救服務，與其他中軌衛(wèi)星共同組成全球中軌衛(wèi)星搜救系統(tǒng)，為全球用戶提供遇險報警，并通過返向鏈路完成遇險報警確認。
（二）服務體系的特點
1.繼承發(fā)展的路線設計
“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)按照“三步走”戰(zhàn)略建設發(fā)展，如圖1所示。每一代“北斗”系統(tǒng)均采取向后兼容、平穩(wěn)過渡的系統(tǒng)升級策略，有力保證了系統(tǒng)升級過程中用戶服務的連續(xù)性。
“北斗”一號系統(tǒng)2000年投入使用，實現(xiàn)衛(wèi)星無線電測定服務（RDSS），為有源定位體制，為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務。“北斗”二號系統(tǒng)2012年投入使用，在兼容“北斗”一號系統(tǒng)技術體制基礎上，增加無源定位體制，即衛(wèi)星無線電導航服務（RNSS），為亞太地區(qū)用戶提供定位、測速、授時和短報文通信服務。“北斗”三號系統(tǒng)在“北斗”二號的基礎上，進一步提升性能、擴展功能。具體體現(xiàn)在定位導航授時服務范圍覆蓋全球，服務性能持續(xù)提升；短報文服務范圍不斷擴大、服務容量不斷擴展；星基系統(tǒng)持續(xù)建設完善，系統(tǒng)服務精度和可靠性大幅提高。同時，新增了精密單點定位、國際搜救等服務，為用戶提供導航定位和通信數(shù)傳于一體的高品質服務。
2.高度集成的服務功能
在“北斗”系統(tǒng)多服務集成中，主要從星座配置、信號設計、衛(wèi)星實現(xiàn)3個方面進行系統(tǒng)設計和優(yōu)化。
在星座配置方面，依托混合星座構型，以MEO衛(wèi)星為主承擔全球服務，利用GEO、傾斜地球同步軌道（IGSO）軌道相對固定的優(yōu)勢，對重點地區(qū)進行補充和增強，并實現(xiàn)區(qū)域特色服務。
在信號設計方面，一是B1C和B2a信號載波頻率采用了國際通用的互操作頻1575.42MHz和1176.45MHz，實現(xiàn)與其他GNSS系統(tǒng)兼容與互操作；二是對不同類型衛(wèi)星信號功能進行了系統(tǒng)劃分，支持多樣化服務。IGSO和MEO衛(wèi)星以RNSS服務為主，兼顧返向鏈路功能，通過信息速率較高的B2b信號作為返向鏈路向遇險用戶發(fā)送報警信息、報警位置確認或救援行動確認等應答信息。GEO衛(wèi)星信號通過一體化設計，可同時支持RNSS、SBAS和PPP服務。
在衛(wèi)星實現(xiàn)方面，MEO衛(wèi)星采用新型導航衛(wèi)星專用平臺，支持“一箭雙星”直接入軌，具備高精度時頻、RNSS導航、星間鏈路、全球短報文通信等功能。GEO衛(wèi)星采用“東方紅”三號B導航平臺，攻克了多信號復雜電磁兼容難題，具備基本導航、星基增強、PPP、短報文多類業(yè)務綜合處理功能，實現(xiàn)了多種服務信號在同一衛(wèi)星上同時播發(fā)。IGSO衛(wèi)星采用“東方紅”三號B導航平臺，攻克了IGSO高精度導航技術，具備基本導航和各類通信功能，實現(xiàn)重點區(qū)域服務性能的顯著提升。
3.螺旋上升的增量發(fā)展
在“北斗”全球系統(tǒng)服務規(guī)劃建設中，探索并實踐了螺旋上升增量發(fā)展的新模式，實現(xiàn)了“北斗”系統(tǒng)功能和服務的迭代演進。
“北斗”以系統(tǒng)功能最強、性能最優(yōu)為目標，在“北斗”三號衛(wèi)星設計上，平臺承載、設備產品布局面積、安裝接口、功率、熱控、信息傳輸接口等均提前設計擴展余量，使多種增量載荷的靈活配置成為可能，為系統(tǒng)增量功能和需求拓展提供了前提條件，解決了配置復雜與批產的矛盾。
通過全面統(tǒng)籌系統(tǒng)資源與增量需求，分批次增加或增強服務能力，“北斗”系統(tǒng)實現(xiàn)了國際搜救、全球短報文通信、精密單點定位三大服務增量功能和載荷。通過配置搜救載荷，“北斗”系統(tǒng)實現(xiàn)國際搜救服務，顯著提高了全球范圍內的生命搜救和財物救援能力。全球短報文通信服務則是“北斗”系統(tǒng)最具特色的服務，填補了我國在全球短報文通信能力方面的空白，滿足了多方應用需求。精密單點定位服務具備我國及周邊地區(qū)廣域分米級高精度定位能力，使“北斗”系統(tǒng)成為世界上第一個提供公開精密單點定位服務的GNSS系統(tǒng)，對擴展“北斗”高精度應用領域具有重要意義。
二、系統(tǒng)服務引進及特點
（一）基本定位導航授時服務
“北斗”系統(tǒng)定位導航授時服務按照從有源到無源，從區(qū)域到全球演進，在發(fā)展過程中既保證了系統(tǒng)平穩(wěn)過渡，又推動定位授時精度不斷提升。基本定位導航授時服務定位體制、服務區(qū)域、信號類型如表1所示。“北斗”三號通過星座規(guī)模擴展、信號體制設計、星間鏈路測量、星載原子鐘升級以及電離層算法模型改進顯著提升了服務能力。目前，“北斗”三號全球范圍平均水平定位精度優(yōu)于9m，垂直定位精度優(yōu)于10m，平均測速精度優(yōu)于0.2m/s，平均授時精度優(yōu)于20ns，空間信號連續(xù)性和可用性分別優(yōu)于99.8%和98%。
“北斗”三號星座規(guī)模擴展以24顆MEO衛(wèi)星的全球組網為核心，利用MEO衛(wèi)星星下點歷經全球的特點，實現(xiàn)全球服務能力。如圖2所示，“北斗”二號以GEO、IGSO衛(wèi)星為主，可見衛(wèi)星數(shù)分布表現(xiàn)出明顯區(qū)域性，亞太地區(qū)為8~12顆，美洲地區(qū)服務不可用；而“北斗”三號全球可見5~12顆，平均8.5顆，且當同時使用“北斗”二號和三號衛(wèi)星時，全球大部分地區(qū)可見衛(wèi)星超過8顆，平均為13.1顆，顯著改善了星座幾何圖形條件，拓展了服務范圍，提升了精度、可用性和連續(xù)性。
“北斗”三號信號體制設計以性能提升、自主創(chuàng)新、兼容操作、平穩(wěn)過渡為目標。“北斗”系統(tǒng)信號設計中可用的頻率資源有限，且還需考慮GPS、GLONASS等系統(tǒng)已經完成的導航信號專利布局。綜合以上情況，“北斗”系統(tǒng)采用多載波恒包絡復合導航信號，具有頻域稀疏、時域恒包絡等特點，能有效利用非連續(xù)頻譜資源，提供更優(yōu)測距精度，形成更大的Gabor帶寬，提升抗干擾能力。B1頻點和B2頻點分別為QMBOC、QPSK調制方式，信號結構靈活，接收方式多樣，在保證兼容互操作性的同時，規(guī)避了知識產權風險，保證了系統(tǒng)的自主可控。另外，新信號增加了導頻通道，增強捕獲靈敏度，提高弱信號環(huán)境下的接收穩(wěn)健性，導航電文信息速率由“北斗”二號500bit/s降低為50bit/s或100bit/s，抗干擾能力顯著提升。
國外的GPS、“伽利略”等全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)依靠在全球布設地面站的方式確保其在全球范圍內具備良好的服務性能。針對我國導航衛(wèi)星管理無法全球布站、MEO衛(wèi)星觀測弧段不足的問題，“北斗”三號采用了“境內站+星間鏈路”的方案構建全球系統(tǒng)。通過衛(wèi)星之間的偽距測量與雙向通信，實現(xiàn)星座精密定軌與時間同步、支持全天候境外衛(wèi)星在軌管理的目標。實測結果如圖3、圖4所示，加入星間鏈路以后，衛(wèi)星定軌精度在徑向、切向、法向和三維位置上分別提升至1.6cm、11.0cm、10.7cm、15.4cm，軌道預報精度在徑向、切向、法向和三維位置上分別提升至2.6cm、16.7cm、10.9cm和20.3cm。通過國際iGMAS的監(jiān)測評估，“北斗”系統(tǒng)30顆衛(wèi)星平均空間信號精度優(yōu)于0.5m，服務性能達到國際先進水平。
“北斗”三號衛(wèi)星上配置了我國自主研發(fā)的更高穩(wěn)定度、更小漂移率的新型高精度銣鐘和被動型氫鐘，銣鐘天穩(wěn)達到3×10-14量級，氫鐘天穩(wěn)進入5×10-15量級，相比“北斗”二號，星載時頻基準性能大幅提高。此外，新增衛(wèi)星鐘自主平穩(wěn)切換與完好性監(jiān)視等功能，顯著提升了信號與服務的可靠性和完好性。
基本導航服務性能的提升離不開算法模型的改進。以電離層延遲為例，“北斗”三號采用新一代全球廣播電離層延遲修正模型（BDGIM），為用戶提供更好的誤差改正服務。實測結果表明，BDGIM模型在我國境內、亞太地區(qū)和全球范圍內的電離層修正百分比分別達到73%、70%和68%，顯著改善了“北斗”二號電離層模型59%、47%和38%的修正效果。
（二）報文通信服務
“北斗”三號系統(tǒng)提供區(qū)域和全球兩種短報文通信服務。區(qū)域短報文通信在“北斗”一號和“北斗”二號原有舊信號體制基礎上進行設計，既可確保用戶平穩(wěn)過渡，又進一步擴大了服務范圍，提高系統(tǒng)容量及運行服務保證能力，降低終端發(fā)射功率，為衛(wèi)星短報文通信邁向大眾奠定了基礎。目前，“北斗”三號區(qū)域報文通信能力大幅提升，服務能力由54萬次/h提升至入站1000萬次/h和出站600萬次/h，單次通信能力由120漢字增長至1000個漢字，終端發(fā)射功率由30W降低至3W。
短報文通信服務平臺由大口徑天線、信號處理系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和信息平臺等組成，面向“行業(yè)+大眾”應用兩大服務領域，提供“終端—應用平臺—手機”互通服務模式，“北斗”短報文通信以“不換SIM卡、不換手機號、不加外部設備”方式進入大眾手機，全球首次實現(xiàn)了手機直連衛(wèi)星。2022年9月6日，支持“北斗”三號報文通信服務的手機正式發(fā)布，實現(xiàn)了無地面網絡信號覆蓋環(huán)境下的應急通信，標志著“北斗”三號報文通信服務由行業(yè)應用邁入大眾應用的發(fā)展新階段。
此外，在區(qū)域短報文的基礎上，“北斗”三號充分挖掘星間鏈路組網潛能，在現(xiàn)有導航星座中優(yōu)選MEO衛(wèi)星組成“子星座”，以最小代價形成全球范圍雙重覆蓋能力（地面仰角15°條件）。系統(tǒng)采用通信和導航相結合體制，通過配置全球短報文通信載荷，將報文通信區(qū)域從亞太地區(qū)擴展到全球。目前，全球短報文服務信息速率為400bit/s，具備30萬次/h的短報文服務能力，可傳輸40個漢字。在星間鏈路支持下，全球短報文信息可低時延、高可靠傳輸，全球數(shù)據(jù)傳輸回傳時延小于30s，服務成功率優(yōu)于98%。
（三）增強服務
1.星基增強
星基增強服務經歷了“北斗”二號、“北斗”三號的發(fā)展演進。“北斗”二號系統(tǒng)通過GEO衛(wèi)星B1I/B2I/B3I頻點發(fā)播D2電文，提供等效鐘差改正數(shù)和格網電離層延遲改正，實現(xiàn)對中國及周邊地區(qū)的廣域差分增強，但電文中沒有完好性信息，并且該電文也未采用國際民航組織（ICAO）公布的標準。“北斗”三號一體化規(guī)劃建設了“北斗”星基增強系統(tǒng)（BDSBAS），滿足ICAO系列標準。目前，通過GEO衛(wèi)星的B1C和B2a信號分別播發(fā)滿足一類垂直引導進近（APV-I）要求的單頻增強服務和一類精密進近（CAT-I）指標要求的雙頻增強服務。
BDSBAS由空間段、地面段和用戶段三大部分組成。空間段包括3顆GEO衛(wèi)星，地面段包括27個境內監(jiān)測站、3個境外監(jiān)測站、2個數(shù)據(jù)處理中心、1個運行控制中心和3個注入站，用戶段包括使用BDSBAS終端設備的航空等各類用戶。監(jiān)測站對GNSS衛(wèi)星基本導航信號進行連續(xù)觀測，實時獲取原始觀測量和基本導航電文，同時采集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)，通過通信網絡將各類信息傳送至數(shù)據(jù)處理中心，由數(shù)據(jù)處理中心信息處理系統(tǒng)生成單頻和雙頻多星座（DFMC）差分改正數(shù)與完好性信息，發(fā)送給注入站并上注到GEO衛(wèi)星，由GEO衛(wèi)星將增強電文向用戶播發(fā)，供用戶使用。
BDSBAS單頻增強服務實現(xiàn)對GPS L1C/A增強，增強服務信息（信息類型如表2所示）通過“北斗”GEO衛(wèi)星的B1C信號播發(fā)。B1C信號的中心頻率為1575.42MHz，調制方式BPSK(1)，信息速率為250bit/s，電文格式符合ICAO SARPs標準電文格式要求；BDSBAS DFMC增強服務實現(xiàn)對BDS B1C/B2a和GPS L1/L5的增強，增強信息（信息類型如表3所示）通過“北斗”GEO衛(wèi)星的B2a信號播發(fā)，B2a信號的中心頻率為1176.45MHz，調制方式為BPSK(10)，信息速率為250bit/s，電文格式符合IWG DFMC SBAS ICD標準電文格式要求。
通過對“北斗”星基增強服務的連續(xù)監(jiān)測和持續(xù)的性能評估分析，現(xiàn)階段BDSBAS單頻增強服務滿足APV-I指標要求，DFMC增強服務滿足CAT-I指標要求。
2.精密單點定位
精密單點定位是“北斗”三號系統(tǒng)的新增服務。“北斗”系統(tǒng)在頂層設計上將PPP服務內嵌到系統(tǒng)，通過GNSS星座的GEO衛(wèi)星的B2b導航信號播發(fā)精密軌道鐘差改正數(shù)、碼間偏差等增強信息，顯著提升了中國及周邊地區(qū)用戶的定位性能和使用便捷性。
基于PPP-B2b服務的PPP技術相繼突破了區(qū)域站與星間鏈路結合的高精度衛(wèi)星定軌，顧及兼容性與擴展性的信號調制復用方案設計等技術難點，無需互聯(lián)網和區(qū)域地面站支持，能夠解決互聯(lián)網接入和基站架設困難的偏遠地區(qū)高精度服務問題，滿足大多數(shù)高精度服務需求。與傳統(tǒng)的商業(yè)PPP服務相比，一體化實現(xiàn)高效便捷，并且完全公開免費。
如圖5所示，“北斗”三號PPP-B2b服務提供的“北斗”和GPS系統(tǒng)軌道產品徑向、切向、法向分別優(yōu)于0.1m，0.4m和0.3m；“北斗”與GPS鐘差STD均值分別為0.08ns和0.18ns。隨著智能時代人類對于精準時空信息需求的愈發(fā)強烈、大型低軌星座的興起、精密定位理論的成熟，“北斗”高精度服務未來還將朝著全球快速厘米級定位的方向持續(xù)演進升級。
（四）國際搜救服務
“北斗”系統(tǒng)搜救服務由空間段和地面段支持，具備提供符合COSPAS-SARSAT標準的中軌搜救服務和“北斗”特色返向鏈路服務的能力。其中，空間段包括6顆配置搜救載荷的MEO衛(wèi)星，地面段包括中國中軌衛(wèi)星搜救接收站（MEOLUT）、“北斗”中軌搜救地面支持系統(tǒng)（包括“北斗”返向鏈路信息處理系統(tǒng)BDSRLSP）、國際搜救衛(wèi)星系統(tǒng)中國任務控制中心（MCC），并與全球35個MCC、47個MEOLUT站共同構建中軌搜救衛(wèi)星系統(tǒng)地面段。
“北斗”前向中軌搜救服務滿足COSPAS-SARSAT標準信號體制與數(shù)據(jù)格式。用戶上行報警信號按照信標的種類分為第一代信標信號和第二代信標信號兩種。其中，第一代信標采用BPSK方式調制，第二代信標采用DSSS-OQPSK方式調制，用戶上行信號主要工作參數(shù)見表4。下行信號與其他中軌衛(wèi)星搜救系統(tǒng)兼容，并于2018年完成國際頻率協(xié)調，主要工作參數(shù)見表5。
“北斗”衛(wèi)星搜救轉發(fā)器的頻率變換功能在UHF接收變頻器中實現(xiàn)，采用可靈活配置的二次變頻方案，本振電路采用雙環(huán)鎖相方式。公共本振、一本振和二本振設計為參數(shù)可調模式，通過對2個本振頻點的靈活配置，實現(xiàn)了對搜救載荷需求的快速變更響應。與此同時，“北斗”創(chuàng)新性地進行搜救及報文天線的融合設計。突破微帶陣列形式的多頻段低剖面設計技術，實現(xiàn)了天線整體剖面的壓縮；突破多天線共口徑設計技術、饋電網絡和天線陣面的多天線一體化設計技術，實現(xiàn)了多頻段低剖面共口徑一體化搜救報文天線融合設計，解決了MEO衛(wèi)星平臺一箭雙星整流罩包絡約束問題，為在全球任意位置提供搜救服務和生成精準報告信息提供了獨特優(yōu)勢并惠及全球用戶。
返向鏈路（RLS）服務是COSPAS-SARSAT的先進功能，即在COSPAS-SARSAT傳統(tǒng)前向中軌搜救服務基礎上，通過導航電文方式向遇險信標下播返向鏈路信息，為遇險報警人員提供報警確認及雙向信息交互，從而增強遇險人員信息與存活概率，同時便于警情確認及減少誤報警率。目前，“伽利略”（Galileo）、“北斗”和GLONASS為返向鏈路提供方。Galileo已于2021年宣布其返向鏈路進入全功能運行狀態(tài)，“北斗”與GLONASS已將其返向鏈路信息寫入COSPAS-SARSAT標準文件。2023年10月COSPAS-SARSAR審議通過“北斗”返向鏈路相關修訂建議，“北斗”系統(tǒng)正式成為返向鏈路提供者。三大衛(wèi)星導航系統(tǒng)返向鏈路信息流如圖6所示。“北斗”返向鏈路服務通過MEO衛(wèi)星和IGSO衛(wèi)星支持全球范圍B2b頻點I支路的返向數(shù)據(jù)下播，每幀電文長度1000符號位，包含436bit返向鏈路業(yè)務信息。
“北斗”國際搜救服務地面段可接受其周邊6000km范圍內中軌搜救載荷轉發(fā)的遇險報警信號。2022年，中國MEOLUT接收站可用度達99.99%，中國搜救任務控制中心（CNMCC）可用度達99.97%，“北斗”國際搜救服務地面段遇險信號偵測范圍及遇險目標5km定位精度可探測概率如圖7所示，返向鏈路時延優(yōu)于2min。
三、未來展望
（一）發(fā)展趨勢
目前，全球各主要衛(wèi)星導航系統(tǒng)均在積極開展后續(xù)系統(tǒng)升級換代，提供新服務、部署新衛(wèi)星、應用新技術，衛(wèi)星系統(tǒng)正在經歷新一輪的全面變革和發(fā)展，主要的發(fā)展趨勢如下。
1.更加注重服務能力提升
各系統(tǒng)通過增加衛(wèi)星數(shù)量、在新衛(wèi)星上采用更先進的技術、擴展地面監(jiān)測站數(shù)量和范圍、優(yōu)化改進模型和算法等不斷提升精度和可用性，包括GPS、Galileo、GLONASS、“北斗”在內的全球系統(tǒng)空間信號精度不斷提升，逐步逼近理論極限。此外，各系統(tǒng)還可提供更高精度的精密單點定位服務，“北斗”提供基于B2b信號的靜態(tài)厘米級、動態(tài)分米級PPP服務；Galileo系統(tǒng)提供基于E6B信號的全球PPP服務，定位精度20cm；日本“準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)”（QZSS）以密集地面站為基礎提供快速收斂（1min）的厘米級PPP服務。
2.更加注重服務功能拓展
各系統(tǒng)在提供基本導航服務的同時，不斷拓展新的服務功能，GPS在新一代衛(wèi)星中搭載搜救和新設計的核爆探測載荷；GLONASS后續(xù)衛(wèi)星計劃提供搜救服務并具備返向鏈路功能；Gallileo實現(xiàn)了公開服務導航電文認證接收機商業(yè)可用，正在測試中的高精度服務也將正式投入使用，后續(xù)還陸續(xù)發(fā)展電離層預測、預警服務等；日本QZSS明確將在L1S信號已有的廣播通信服務（DC Report）中集成預警功能，向亞洲/大洋洲地區(qū)播發(fā)與災害相關信息；印度區(qū)域導航系統(tǒng)NavIC將在L5頻點的報文服務中集成預警功能，向漁民播發(fā)漁業(yè)相關報文、颶風和海浪預警。此外，GNSS服務正在由近地逐漸向（SSV）空間服務域、深空服務域（DSV）擴展。
3.更加注重服務安全可信
隨著四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)和兩大區(qū)域導航系統(tǒng)均提供服務，頻譜保護、干擾檢測與減輕（IDM）、確保衛(wèi)星導航應用安全受到越來越多的關注。美國“導航技術衛(wèi)星”3（NTS-3）將測試CHIMERA信號認證協(xié)議，旨在提升GPS欺騙保護能力；Galileo將通過E1b信號提供開放服務導航電文認證OSNMA服務，該服務空間信號接口控制文件及用于公眾觀測的接收機指南已發(fā)布。印度NavIC系統(tǒng)計劃在標準定位服務中增加導航電文認證增值服務，目前正在進行空間信號測試。IDM方面，由于GNSS系統(tǒng)面臨的干擾和攻擊在不斷增多，美國已就相關內容立法，并仍在尋求各部門的政策保護。
4.更加注重異軌優(yōu)勢互補
“北斗”系統(tǒng)首創(chuàng)中高軌混合異構星座，綜合利用了高軌衛(wèi)星單星覆蓋區(qū)域大、抗遮擋能力強，中軌衛(wèi)星星座全球運行、全球覆蓋的特點，這種創(chuàng)新設計為各系統(tǒng)發(fā)展混合星座樹立了典范。日本QZSS、印度NavIC在區(qū)域系統(tǒng)建設中均采取了混合星座方案，并不斷擴大星座規(guī)模；美國NTS-3將在地球同步軌道上運行；俄羅斯加快MEO衛(wèi)星更新?lián)Q代的同時，計劃增加IGSO和GEO衛(wèi)星，構建GLONASS混合星座，全面提升系統(tǒng)性能。
5.更加注重多定位、導航、授時手段融合
保護定位、導航、授時（PNT）不僅需要加強GNSS，還需要開發(fā)不過分依賴衛(wèi)星導航的技術手段，并將它們有效集成。
（二）發(fā)展建議
2023年，3顆“北斗”三號備份星成功發(fā)射，目前“北斗”系統(tǒng)在軌衛(wèi)星共48顆，包括15顆“北斗”二號衛(wèi)星、30顆“北斗”三號衛(wèi)星及3顆“北斗”三號備份星，所有衛(wèi)星健康狀態(tài)良好，在軌運行穩(wěn)定。未來，“北斗”系統(tǒng)建設發(fā)展和運行服務將迎來全新階段，需要扎實做好穩(wěn)定運行、全面提升用戶服務體驗，滿足萬物互聯(lián)、萬物智能時代對精準泛在時空基礎設施的新需求，結合GNSS發(fā)展趨勢，主要從系統(tǒng)穩(wěn)定運行、服務性能提升、多手段融合賦能3個方面提出建議。
（1）系統(tǒng)穩(wěn)定運行方面：一是要綜合利用各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，持續(xù)提升“北斗”系統(tǒng)地面智能化運維水平，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行與性能提升；二是根據(jù)星座運行服務情況發(fā)射備份衛(wèi)星，進一步提升星座穩(wěn)健性和可用性；三是要加強系統(tǒng)管理與定期評價，增加信息發(fā)布頻次和用戶數(shù)量，提升用戶服務體驗。
（2）服務性能提升方面：一是要全面提升以“四性”為核心的系統(tǒng)服務性能。服務精度、可用性、連續(xù)性、完好性是GNSS的發(fā)展之本，建議配置更高精度的新型原子鐘、構建激光星間鏈路、優(yōu)化升級時空基準體制，實現(xiàn)更高精度的時空基準網和更高速便捷的時空信息服務網，全面提升七大服務性能。二是更加注重安全可信導航服務功能。未來，空間地面電磁環(huán)境日益復雜，有意或無意干擾將長期存在，由于衛(wèi)星導航無線電信號的先天脆弱性及其廣泛應用于國防安全和經濟社會命脈各領域的特點，安全可信服務能力就顯得尤為重要，建議對開放和授權信號增加相應安全認證手段，防止欺騙干擾。三是強化系統(tǒng)和衛(wèi)星對新功能和拓展服務的適應能力。建議大幅提升衛(wèi)星載荷數(shù)字化程度以滿足服務信號的增加和靈活調整的需求，使得操作者可快速開發(fā)和部署新信號和新服務，在不斷延長的衛(wèi)星和星座生命周期內持續(xù)升級新技術體制、推出新服務。
（3）多手段融合賦能方面：一是要深化低軌導航增強技術的研究和實踐，充分利用其幾何變化快、落地功率和信息傳輸速率高、天基全球覆蓋的優(yōu)勢，提升系統(tǒng)精度和完好性，實現(xiàn)雙向鑒權認證，滿足萬物互聯(lián)、萬物智能時代行業(yè)和大眾用戶對精準泛在時空信息服務的需求；二是增強“北斗”系統(tǒng)的韌性和抗脆弱性，采用韌性PNT理論框架，構建綜合PNT系統(tǒng)，進一步加快與水下導航、室內導航、量子導航、微PNT等技術的融合，實現(xiàn)從深空到深海、從室外到室內的無縫PNT服務，力爭到2035年建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。
美軍空中支援作戰(zhàn)及其指揮控制系統(tǒng)
