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浅谈北斗系统与GPS信号实现兼容的原理
近期，中美两国正式签署《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》，从具体技术上来说，表明两个系统可以实现兼容与互操作，可以让世界人民享受到两个系统提供的1+1>2的更好、更精准的服务。那么问题来了，北斗系统的兼容性是如何实现的呢？
12月上旬，中美双方签署《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》，两大卫星导航系统将实现民用信号互操作。资料图
世界主要GNSS系统现有和计划采用的频率范围示意图。资料图
12月上旬，中美双方签署《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》，两大卫星导航系统将实现民用信号互操作。资料图
卫星导航中的“兼容性”指的是单独使用一个系统或联合使用多种导航系统进行导航以及授时服务时，多种系统不互相干扰各自的服务或信号，并且没有恶意形成导航冲突。
具体来讲，北斗系统的兼容是指两个或多个卫星导航系统共同工作时，不会对单个系统服务产生不可接受的干扰；从技术层面上讲，主要是在频段选择、信号调制方式以及信号功率设计等方面不会对其他系统产生不可接受的干扰。
兼容的更高层级是互操作，互操作是从服务的角度讲，指的是同时使用多个卫星导航系统时，比使用单一系统能够得到更好的性能；从技术层面上，互操作包括空间信号互操作、星座互操作以及信息互操作。其中信息互操作包括时间和空间参考系统的互操作。因此，兼容仅仅指信号不干扰，是多个系统互不干扰正常工作的基础，适用于授权服务信号和公开服务信号；而互操作是目的，是多个系统之间信息和资源共享的手段，是更高层面的性能，目前仅适用于公开服务信号。
世界主要GNSS系统现有和计划采用的频率范围示意图。资料图
为了实现兼容性，从系统层面来说，北斗系统的频率选择尽量不与世界其他卫星导航系统(包括GPS、GLONASS和Galileo)发生频段重叠。但是，实际中，北斗系统与伽利略系统的相应频段重叠。为了实现较好的兼容，我国北斗与伽利略系统之间的互操作协调渠道已经建立，用户可选的互操作频段为L1(E1)和L5(L5a)。
从北斗接收机方面实现兼容方面来说，北斗接收机接收期望信号时会受到其他信号的干扰而造成性能下降。而从卫星信号发射到接收机接收的过程当中，有众多因素将会影响最后的性能，包括空间卫星段的星座构型、载波信号频率、调制方式等，空间环境段的链路损耗，以及用户段的接收机特性参数等。
未来，随着北斗系统全球组网的展开，我国与相关国家在卫星导航系统方面的合作将会日益加深，北斗与全球各大卫星导航系统的合作，将会带动诸多领域的创新发展，为全球用户带来更好的服务。
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