北斗定位与导航系统是我国自主研发的卫星导航定位系统，被誉为“天空之眼”。在其技术的演进过程中，从有源定位到原子钟的变革，标志着北斗技术的飞速发展。本文将从技术的演进、有源定位、信号优化和原子钟的发展这四个方面对北斗：从有源定位到原子钟的技术之路做详细的阐述。

　　

1、技术的演进

北斗定位与导航系统的核心技术是卫星定位引擎和导航引擎。其技术的演进经历了发展初期、成长期、壮大期以及成熟期。其中，北斗一期主要以提供有源定位服务为主，达到十几米的定位精度；二期则提供自主卫星导航服务，实现厘米级别的精度。之后，北斗发射了一批全球卫星导航系统、卫星地球观测系统，以及数据链路系统等。这些技术的不断升级与创新，为北斗定位与导航系统技术的迅速发展奠定了坚实的基础。

　　进入三期之后，北斗导航系统的发射数量继续增加，其全球卫星定位能力达到了厘米级别的定位精度，对于汽车自动驾驶、航空航天、军事作战等领域提供了非常便利的定位导航服务。而此时，北斗系统的技术已经不再是有源定位和导航的单一业务，而是整合着多个领域的复合应用，使其成为多个产业的重要基础设施。

　　除此之外，北斗3号也计划在2020年上线，将推出新一代增强型卫星导航服务，提供更加丰富可靠的定位导航与时空增强功能。

　　

2、有源定位

北斗定位系统是基于全球导航卫星系统（GNSS）的卫星导航定位系统，其实际应用涉及到车载GPS、智能手机导航、银行定位、航空交通管理等多个领域。而其中最为广泛应用的车载系统又分为有源式和无源式两种。有源式车载GPS通过安装在汽车顶部的接收天线，来接收卫星信号完成定位导航，其精度可达5~10米左右。

　　在有源式车载GPS中，接收天线角度的选择是关键，其角度直接关系到信号的接收情况与精度。而北斗定位系统的无源定位与导航技术，则是通过信标定位的方式获取车辆的位置信息，这种技术适用于短距离的位置定位，其局限性也相应比较大。

　　

3、信号优化

北斗的定位服务在室内以及城市峡谷等信号接收条件较差的环境下，其定位精度普遍存在不足。为此，北斗系统开发了一组专有信号，即“Beidou-2b”信号，其频率比别的信号低得多，对信号穿透力较强。与此同时，北斗新一代导航系统的全球卫星数量达到了35颗，并新增了多普勒效应和精密码等多重信号，提高了室内信号环境下的定位精度。

　　为了进一步优化北斗信号的接收质量，北斗定位系统中的补偿措施也在不断升级。如在多径抑制方面，将速率为1/3的指数级抑制度公式引入到信号处理中，有效地抑制了多径干扰。此外，北斗系统还可建立差分基站，利用差分技术大幅提升信号接收和处理质量。

　　

4、原子钟的发展

原子钟是北斗导航系统的精度之源，也是其过硬的定位精度的保障。北斗导航系统一期并没有采用原子钟技术，而是使用了氢钟和铯钟。之后，随着北斗系统设备的不断更新升级，第二代北斗启用了铷原子钟，能够满足更高的稳定度和精度要求。目前北斗三号系统将采用更加先进的氢与钙离子频准钟原子钟技术，其具有更小的时钟漂移和更高的长期稳定度等优势，可靠性更高，精度更为精准。因此，原子钟的不断进步必将推动北斗导航系统技术的飞速发展。

　　总结：

　　在技术演进、有源定位、信号优化及原子钟技术发展等方面的不断创新与提升，是北斗导航系统高速发展的关键驱动力。而无论是在交通导航、工业应用、民用领域等多个领域的应用中，北斗系统都展现了其无比的强大性能与潜力。可以预见的是，北斗导航系统的未来一定会更加广泛地服务于我们的日常生活，为科技改变生活做出更大的贡献。