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科技导报2017，35（10）

北斗卫星导航系统安全和完好性监测现状与发展

庄钊文，王飞雪，欧钢，孙广富，李峥嵘

国防科学技术大学电子科学与工程学院卫星导航定位技术工程研究中心，长沙410073

摘要随着导航现代化概念研究的深化，安全和完好性已成为全球导航卫星系统（GNSS）至关重要的性能指标。本文从导航战角度讨论了系统安全的内涵及组成，以及系统完好性监测的必要性和监测评估方法。结合北斗卫星导航系统建设，着重介绍了在信号传输体制设计、频率规划与协调、抗干扰体系建设、星间链路和完好性监测方面取得的关键技术突破和研究成果。最后，讨论了卫星导航发展趋势。

关键词北斗卫星导航系统；系统安全；完好性监测；导航战；信号传输体制；抗干扰体系；星间链路

卫星导航系统是以人造地球卫星为导航台的星基无线电导航系统，系统的定位精度高，服务范围广，可提供全天时、全天候、连续的导航定位服务，已成为时空定位领域国家重大基础设施，是大国地位和战略利益重要支撑，也是国家经济社会发展和国防与军队信息化建设的重要基石。围绕卫星导航技术发展和系统建设，国际竞争日益激烈。美国和俄罗斯正紧锣密鼓开展全球定位系统（GPS）、格洛纳斯系统（GLONASS）现代化升级，中国和欧盟正加紧北斗卫星导航系统（BDS）、伽利略系统（Galileo）建设，印度和日本正在建设的印度无线电导航卫星系统（IRNSS）、准天顶系统（QZSS），其中GPS、GLONASS、BDS、Galileo是全球导航卫星系统（GNSS），而IRNSS、QZSS是区域导航卫星系统。

目前，四大GNSS系统处于“一超+三强”的基本格局。美国GPS是投入运行最早、一直稳定工作、技术发展最完善、用户数量最多的GNSS系统；且GPS不断进行创新和改进，先后经历了区域系统、全球系统阶段，正在进行现代化改造[1]。俄罗斯GLONASS建设历程与GPS类似，几乎与GPS同时建成并投入使用，也正在进行现代化改造；但受接入方式、卫星寿命、用户设备等因素影响，用户数量很少，难以对GPS领先地位产生冲击[1]。欧洲从20世纪90年代开始，先后启动欧洲地球同步导航重叠服务（EGNOS）广域增强系统和GALILEO全球系统建设，预计在2020年完成建设[1]。中国BDS系统起步于20世纪90年代，先后完成了北斗一号、北斗二号和北斗全

球系统试验星工程建设，是第3个拥有独立自主卫星导航系

统的国家；BDS工程建设已全面展开，2018年将向“一带一

路”沿线及周边国家用户提供基本服务，2020年将向全球用

户提供开放服务[2]。

从技术代系看，建设中的BDS与Galileo系统和现代化后

的GPS与GLONASS系统处于同一代系，系统性能也相当。

与当前GPS和GLONASS系统相比，到2020年，四大GNSS系

统将全面提升系统安全性和完好性，具体包括：1）显著提升

系统安全与导航战能力；2）利用增加频率、采用二进制偏移

载波（BOC）调制等手段实现军民信号分离；3）将增加星间链

路、提升原子钟性能和系统测量精度，提高定轨精度和卫星

自主运行能力；4）将增加系统完好性监测功能；5）通过采用

GNSS系统共用频率、增加无数据调制导频信号等手段，可支

持多GNSS信号兼容接收和弱信号接收。

近年来，瞄准GNSS现代化和卫星导航长远发展目标，中

国在北斗全球系统建设、导航装备与应用产业化等方面取得

了重大业绩，尤其在系统安全与抗干扰、系统完好性监测等

方面更是取得了长足进步，为提升系统服务性能和提高国际

竞争力打下了良好的基础。

1系统安全与完好性内涵

1.1卫星导航系统安全

在GPS现代化中，导航战包括保护、阻止和保持3个方面

收稿日期：2016-09-30；修回日期：2017-04-17

基金项目：国家自然科学基金项目

作者简介：庄钊文，教授，研究方向为星基导航与定位技术，电子信箱：zwzhuang@；李峥嵘（通信作者），副研究员，研究方向为星基导航与定位技术，电子信箱：zr_li@

引用格式：庄钊文,王飞雪,欧钢,等.北斗卫星导航系统安全和完好性监测现状与发展[J].科技导报,2017,35(10):13-18;doi:10.3981/j.issn.1000-7857.2017.10.001

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科技导报2017，35（10）

的内容。保护就是提升己方系统的抗干扰能力和复杂环境下的生存能力；阻止包含对敌方导航系统实施干扰和阻止敌方使用己方系统进行导航定位，其实质就是提升系统对