北斗双星定位通信系统

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北斗、Galileo、GLONASS、GPS定位导航系统对比

北斗、Galileo、GLONASS、GPS定位导航系统对比

北斗、Galileo、GLONASS、GPS定位导航系统对比世界有四大定位导航系统,分别是中国的北斗卫星定位系统、欧盟的Galieo、俄罗斯的GLONASS、美国人的GPS定位系统。

1.GPS2.GLONASS全球导航卫星系统GLONASS的起步晚于GPS9年。

从前苏联1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星开始,到1996年,13年时间内历经周折,虽然遭遇了苏联的解体,由俄罗斯接替部署,但始终没有终止或中断GLONASS卫星的发射。

1995年初只有16颗GLONASS卫星在轨工作,1995年进行了三次成功发射,将9颗卫星送入轨道,完成了24颗工作卫星加1颗备用卫星的布局。

经过数据加载、调整和检验,已于1996年1月18日.整个系统正常运行。

1卫星星座GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道,轨道面间的夹角为120度,轨道倾角64.8度,轨道的偏心率为o.01,每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。

卫星离地面高度19100km,绕地运行周期约11小时15分,地迹重复周期8天,轨道同步周期17困。

由于GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角,所以在高纬度(50度以上)地区的可视性较好。

每颗GLONASS卫星上装有艳原子钟以产生卫星上高稳定时标,并向所有星载设备的处理提供同步信号。

星载计算机将从地面控制站接收到的专用信息进行处理,生成导航电文向用户广播。

导航电文包括:①星历参数;②星钟相对于GLONASS时的偏移值;③时间标记;④GLONA SS历书。

GLONASS卫星向空间发射两种载波信号。

L1频率为1.602—1.616MHz.L2频率为1.246—1.256MHz为民用,L2供军用。

2.地面探制系统地面控制站组包括一个系统控制中心,一个指令跟踪站,网络分布于俄罗斯境内。

CTS跟踪着GLoNAs5可视卫星,它遥测所有卫星,进行测距数据的采集和处理,并向各卫星发送控制指令和导航信息。

北斗卫星导航系统与应用综述

北斗卫星导航系统与应用综述

北斗卫星导航系统及应用综述0引言北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

系统由空间端、地面端和用户端组成,可在全球围全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度优于20m,授时精度优于100ns。

2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

1 北斗卫星导航系统基本信息介绍中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统,之后开始构建服务全球的北斗卫星导航系统,于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务,并计划至2020年完成全球系统的构建。

北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

1.1 北斗卫星导航系统的定位原理“北斗一号”卫星导航系统的定位原理与GPS系统不同,GPS采用的是被动式伪码单向测距三维导航,由用户设备独立解算自己的三维定位数据,而“北斗一号”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航, 由地面中心控制系统解算供用户使用的三维定位数据。

“北斗”卫星是中国“北斗”导航系统空间段组成部分,由两种基本形式的卫星组成,分别适应于GEO和MEO轨道。

“北斗”导航卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成。

卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、推进、热控、结构和供电等分系统组成。

有效载荷包括导航分系统、天线分系统。

GEO卫星还含有RDSS有效载荷。

因此,“北斗”卫星为提供导航、通信、授时一体化业务创造了条件。

“北斗”导航卫星分别在1559MH z~1610MH z、1200MH z~1300MH z两个频段各设计有两个粗码、两个精密测距码导航信号, 具有公开服务和授权服务两种服务模式[1]。

北斗背景、发展方向

北斗背景、发展方向

北斗卫星导航系统的背景卫星导航系统是当今世界最具发展前景和广泛带动性的高科技领域之一,也是国家综合国力、核心竞争力与科技创新能力的重要标志和集中体现。

世界各主要国家对卫星导航系统的发展和建设都极为重视。

我国在1983年,有关卫星专家提出了利用两颗相对于地球静止卫星来实现定位导航的设想,即采用分布在赤道上空D间距为30度~60度的两颗地球同步卫星进行定位和导航,称为双星定位导航系统。

双星定位导航系统为我国“九五”列项,其工程代号取名为“北斗一号”,该系统为我国自己独立研制开发的卫星导航定位通信系统。

我国第一代卫星导航系统(北斗一号)于1994年批准建设,2003年建成,耗资23亿元人民币。

该系统由3颗采用“东方红-3”卫星平台(有效载荷承载能力220千克,可提供有效载荷功率980瓦,设计寿命8年,全三轴稳定)的卫星(其中1颗为备份)和地面系统组成,卫星运行在36000公里高度的地球静止轨道上。

该系统可为我国及周边地区时速低于1000公里的用户提供定位、报文通信和授时服务,定位精度20米,可支持30万个用户使用。

2003年中央军委批准,北斗一号系统全面对民用开放,由总参谋部测绘局负责系统运行维护、资源调配使用管理。

2004年,国务院、中央军委批准北斗二号区域卫星导航系统立项建设。

2006年,国家将北斗导航系统列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》的16项科技重大专项之一,并将北斗二号卫星导航工程纳入重大专项建设。

按照先区域、后全球的建设思路,一期工程由12颗卫星组成,建成区域导航系统,二期工程由35颗卫星组成,建成全球导航系统。

2006年9月,国务院批复成立了中国第二代卫星导航系统重大科技专项领导小组,总装备部为组长单位,成员单位包括原国防科工委、科技部、国家发展改革委员会、财政部、总参谋部、原信息产业部、交通运输部、教育部、中国科学院等。

“北斗一号”卫星导航系统的应用“北斗一号”开通以来,为中国以及周边地区交通运输、渔业、勘探、森林防火等领域提供有源服务,累计提供定位服务 2.5亿次,系统运行可靠性达到99.98%。

北斗卫星授时介绍

北斗卫星授时介绍

北斗卫星授时介绍北斗卫星授时介绍1 概述1.1 北斗系统介绍“BD一号”系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统,又称:“双星定位”系统或“BD一号”系统。

主要是利用两颗地球同步卫星来测量地球表面和空中的各种用户的位置,并同时兼有双向报文通信和定时授时的功能。

该系统集测量技术、定位技术、数字通信和扩频技术为一体,是一种全天候的覆盖我国及周边国家和地区的区域性卫星导航、定位、通信系统。

随着2003年5月25日“BD一号”系统的第3颗卫星成功发射升空,将进一步完善“BD一号”系统工作的稳定性和可靠性。

“BD一号”系统主要由一个地面中心站、两颗地球同步卫星(目前3颗)、若干个专用测轨站和标校站,以及成千上万个各类用户机等部分组成。

用户机是“BD一号”卫星导航定位通信系统的应用终端,可以应用于各种不同的载体之中。

按应用的载体不同,用户机可以分为:手持(单兵携带)型、车载型、舰载型、机载型和弹载型等;按用途不同又分为指挥型、定位型、授时型、信息接收型和组合功能型等。

与GPS、GLONASS卫星导航定位系统相比,具有我国自主知识产权的“BD一号”系统在国防军事领域的部队作战、训练、科研、武器装备等方面,在公安、武警和民用交通运输、地质、科考、探险、地形测绘等领域中将具有更加广泛和深入的应用前景,该系统的建立和应用不仅会对我国国防现代化建设和国民经济建设作出重大的贡献,而且对国民经济的发展也会带来巨大的社会经济效益。

1.2 工作原理概述“BD一号”系统的工作原理是“三球交会测量原理”,即: 以位置已知的两颗地球同步卫星为两个球心,以它们分别到用户的距离(要完成的测量量)为半径可以作两个球面;以地球的球心为中心,以地球的半径加上用户的高程为半径作出第三个球面,三个球面的交会点排除其镜象点即为用户的位置。

“BD一号”系统的定位工作过程是: 首先由地面中心站向两颗地球同步卫星发送确定格式的询问信号,两颗地球同步卫星将询问信号广播转发给服务区域内的各种用户机。

北斗简介

北斗简介

北斗简介一、概述2000年十月和十二月,中国两次成功发射“北斗”导航试验卫星,为中国“北斗”导航系统建设奠定了基础。

“北斗”导航系统为全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统,主要为公路、铁路交通及海上作业等领域提供导航定位服务。

“北斗导航试验卫星”由中国航天科技集团空间技术研究院研制。

北斗卫星导航定位系统目前是由定位于赤道上空的两颗地球同步卫星、地面中心站、用户终端三部分组成的。

定位可以由用户终端向中心站发出请求,中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户获取,也可以由中心站主动进行指定用户的定位,定位后不将位置信息发送给用户,而由中心站保存。

北斗导航系统在国际电信联盟登记的频段为卫星无线电定位业务频段,上行为L频段(频率1610~1626.5MHz),下行为S频段(频率2483.5~2500MHz);登记的卫星位置为赤道面东经80度、140度和110.5度(最后一个为备份星星位)。

二、定位原理北斗系统由2颗经度上相距60度的地球静止卫星(GEO)对用户双向测距,由1个配有电子高程图的地面中心站定位,另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。

它的定位原理是:以2颗卫星的已知坐标为圆心,各以测定的本星至用户机距离为半径,形成2个球面,用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。

电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。

求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。

如果不附加其它信息,仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。

经过分析,当下列条件满足时,可以通过适当的数学运算确定出目标位置:1)已知目标所处位置的大地纬度;2)已知目标位置的大地高程,及其在某一给定时刻位于赤道平面的南侧或北侧;3)目标处于匀速运动状态,且已知其起始位置;4)目标处于匀变速运动状态,且已知其初始位置的坐标分量;5)可以建立起目标的运动学/动力学模型,并可确定其初态。

北斗双星定位通信系统

北斗双星定位通信系统

北斗双星定位通信系统简介北斗双星定位通信系统是中国自主研发的卫星导航与通信系统,由北斗三号和北斗二号组成。

该系统利用北斗卫星提供的定位和通信服务,为用户提供高精度的位置定位、导航和通信功能。

北斗双星定位通信系统在交通、农业、测绘、气象等领域具有广泛的应用。

系统组成北斗双星定位通信系统由北斗三号和北斗二号两个卫星组成。

北斗三号卫星北斗三号卫星是北斗双星定位通信系统的核心组成部分,它是一颗中轨道卫星,负责提供定位和导航服务。

北斗三号卫星搭载了精密的星载时钟和高性能的信号处理设备,能够提供高精度的定位和导航服务。

北斗二号卫星北斗二号卫星是北斗双星定位通信系统的通信组成部分,它是一颗地球同步轨道卫星,负责提供通信服务。

北斗二号卫星搭载了大型天线和通信设备,能够提供广域覆盖的通信服务。

工作原理北斗双星定位通信系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤:1.北斗三号卫星收到用户的定位请求信号,通过星地链路将请求传输到地面控制中心。

2.地面控制中心通过地地链路将请求传输到北斗二号卫星。

3.北斗二号卫星接收到请求后,将用户定位请求传输到地面控制中心。

4.地面控制中心根据用户定位请求计算用户的位置,并将位置信息传输到北斗三号卫星。

5.北斗三号卫星通过星地链路将位置信息传输到用户终端,用户终端根据接收到的位置信息进行定位。

6.同时,北斗二号卫星通过通信链路将用户的通信请求传输到地面控制中心。

7.地面控制中心将用户的通信请求转发到目标用户终端,实现通信功能。

应用领域北斗双星定位通信系统在以下领域具有广泛的应用:交通北斗双星定位通信系统可以为汽车、船舶、飞机等交通工具提供高精度的位置定位和导航服务,提高交通工具的导航精度和安全性。

农业北斗双星定位通信系统可以为农业生产提供精确的农田分布和作物生长状态信息,帮助农民科学管理农田,提高农作物产量和质量。

测绘北斗双星定位通信系统可以为土地测绘和海洋测绘提供高精度的位置定位和导航服务,提高测绘数据的质量和精确度。

北斗导航卫星系统(CNSS或BDS)简介

北斗导航卫星系统(CNSS或BDS)简介
7
北斗IGSO卫星介绍
IGSO卫星即倾斜地球同步轨道卫星 •由于北斗MEO卫星的发射周期较长,要完成27颗的发射需要至少10~20年的时间,为了让北斗系统 尽快的实现区域的服务,首先发射了3颗IGSO卫星,目前可观测到6颗 •这些IGSO卫星的轨道高度和GEO卫星类似,绕地球一圈也是24小时,但是轨道并不正好在赤道上, 而是和赤道面有个夹角,这种卫星在地球固定一个位置看到的轨迹是如右图所示的同地面平行的“8” 字形 •IGSO卫星虽然不是完全同地面静止的,但是大部分时候在中国境内都能看到,所以保证了北斗系统 的区域性立即可用
那么,北斗系统为什要设计用27颗MEO卫星呢? •美国在设计 GPS 的时候,“够”的定义是保证地球上任何地点任何时间都可以定位,即能看到至少 4 颗 卫星;按照这个要求,在六轨面和轨道高度 20200km 的前提下,只要 21 颗卫星就够了,所以,GPS 选 择了 21 工作卫星 + 3 备份卫星的基础星座。同时代的 GLONASS 的设计是三轨面 21 工作卫星 + 3 备份卫 星,同样可以保证全球任何时间都能看到至少 4 颗卫星
北斗民用频段 北斗一号短报文
北斗二号
频段
Tx Rx B1I B2I B3I
Frequency(MHz)
中心频率
下限频率
上限频率
1615.68
1611.1
1620.26
2491.75
2487.17
2496.33
1561.098 1559.052 1563.144
1207.14
1196.91
1217.37
目前北斗系统的精度不够高很大一部分的原因是中国的原子钟不行
•卫星导定位中,时间系统有着极其重要的意义,在由跟踪站对卫星进行定轨时,要求卫星位置 的误差小于1cm时,相应的时刻误差应小于2.6μs;如果要求测量的距离误差小于1cm时,则信号 传播时间的测定误差应小于 0.03ns •中国的原子钟相对国外产品,体积大、质量重、精度还差了一个量级,这种高精尖的技术国外 是对中国禁运的,我们只能靠自己

北斗导航定位系统发展研究

北斗导航定位系统发展研究

1 北 斗双 星导 航定位 系统 组成 及定 位原 理
北斗导航定位系统是由空间部分 、用户终端设备和地面中心处理站 三部分组成 。空 间部分包括5 颗静止轨道卫星和3 颗非静止轨道 卫星 ; O 地面 中心处理站包括主控站、注入站和监测 站等若干个地 面站 ;用户终 端包括北斗用户终端 以及与其他卫星导航系统兼容 的终端 。系统可包括 多个用户管理机构 , 也可以设置若干个地面标准站。 1 空间部分 :由两颗地球同步卫星 、一个在轨卫星构成 , 星上 ) 卫 带有信号转发装置 ,执行地面中心站与用户终端 的双向无线 电信号的中 继任务 。导航卫星不主动 向用户发送无线电导航 电文 .这一点与G S P 和 GL N S O AS卫星导航系统有根本区别。 2 用 户终 端 : 指具有 自动信 号转发 器能与地球 同步卫星 双向通 ) 是 信 的设备。其主要功能有 :对地面 中心处理站发 出的询问信号做出 自动 响应 ,并 自动发送应答信号 ; 在应答信号中置人与其他用户终端进行交 换 的通讯信息;接收和显示地 面中心处理站经卫星转发的本用户终端的 位置数据和通讯信息 。 3 地 面中心处理站 : ) 是整个导航定位 系统 的中枢 ,负责无线 电信 号 的转发及整个工作系统 的监控管理。北斗导航定位系统 的突出特点是 构成系统的空 间卫星数 目少 、用户终端设备简单 ,一切复杂性过程集 中
2 北斗 导航定 位 系统 特点
1 )定 位 方 式 。 北 斗 导 航 卫 星 定 位 系 统 是 一 种 双 星 定 位 系 统 与 G S P 多星定位系统有本质 的不同。美国的G S P 使用2颗卫星 ( 4 还另有3 颗备份 卫星 ) 组成 网络 , 这些卫星不问断地 向地面站发回精确的时间和星历数 据。而北斗导航系统对所有用户位置的处理在地面中心站完成 ,而不是 在卫 星上进行的。地 面中心站保留全部北斗用户的位置及时间信息 ,并 监控管理整个 系统 。北斗导航采用的是 有源定位 ,而G 2 科 第l 0 期 1 年

北斗双星定位通信系统

北斗双星定位通信系统

(3)用户设备 用户设备是带有全向收发天线的接收和转发器,用于接收卫 星发射的S波段信号,从中提取由主控站发送给用户的数 字信息。用户设备简单,仅有接收和转发设备,成本低。 用户设备的特点: 1)快速开机定位功能:用户开机几秒钟可定位,其他系统 需要几分钟。 2)位置报告功能:用户与用户、用户管理部门,以及地面 中心之间均可实行双向报文通信,传递位置及其他信息, 目前其他系统不具备该功能。 3)双向授时功能:其他系统不具备该功能。 北斗系统采用有源定位体制,使得系统在用户容量、定位精 度、隐蔽性和定位频度等方面受到一定限制,无测速功能, 不能满足远程精确打击武器的制导要求。 优点是投资少,具有其他系统不具备的位置报告功能,性价 比较高,具有中国特色。
用户坐标改正数向量为
2(Y1 Y0 ) (Y1 Y0 )
01

01
(Y2 Y0 )
02
cos B0 sin L0
北斗双星导航定位系统服务区域
双星定位系统解算方法
双星导航定位系统的定位原理为三球交会测量原理:地面中 心通过两颗卫星向用户广播询问信号(出站信号),根据 用户响应的应答信号(入站信号)测量并计算出用户到两 颗卫星的距离;根据中心存储的数字地图或用户字带测高 仪测出的高程,计算出用户到地心的距离。根据三个距离 确定用户的位置,并通过出站信号将定位结果告知用户; 授时与报文通信功能也在出入站信号的传输过程中实现。 1、系统基本工作过程:由地面中心向卫星1和卫星2同时发 送出站询问信号(C波段);两颗工作卫星接收后,经卫 星上的转发器变频放大后,向服务区内的用户广播(S波 段);用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗 卫星发送入站信号(L波段,包括用户的申请服务内容), 经过卫星转发给地面中心(C波段);地面中心接收解调 用户发送的信号,分别测量出用户所在点至两颗卫星的距 离,再根据用户申请服务内容进行相关数据处理。

中国北斗卫星导航系统——世界第三套全球卫星导航系统(于GPS对比)

中国北斗卫星导航系统——世界第三套全球卫星导航系统(于GPS对比)

北斗卫星导航系统——世界第三套全球卫星导航系统工程总投资:100亿元工程期限:1994年——2020年北京时间2007年2月3日凌晨零时28分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。

北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS),是继美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)定位系统之后世界第三个成熟的卫星导航系统。

该系统分为“北斗一代”和“北斗二代”,分别由4颗(两颗工作卫星、两颗备用卫星)和35颗北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。

北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务,定位精度可达数十纳秒(ns)的同步精度,其精度与GPS相当。

中国在2000年至2007年先后发射了四颗“北斗一号”卫星,这种区域性(中国境内)的卫星导航定位系统,正在为中国陆地交通、航海、森林防火等领域提供着良好服务。

北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造,四颗导航定位卫星的发射时间分别为:日期火箭卫星轨道2000年10月31日长征三号甲北斗-1A 地球静止轨道140°E2000年12月21日长征三号甲北斗-1B GEO 80°E2003年05月25日长征三号甲北斗-1C GEO 110.5°E 第三颗是备用卫星2007年02月03日长征三号甲北斗-1D GEO 86°E 第四颗是备用卫星2007年04月14日长征三号甲北斗-2A 中地球轨道(21500KM) 北斗二代首颗卫星军用新型北斗卫星导航手持机北斗卫星导航系统的历史我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制工作,但由于多种原因而夭折。

在自行研制“子午仪”定位设备方面起步较晚,以致后来使用的大量设备中,基本上依赖进口。

70年代后期以来,国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体制研究。

北斗双星定位原理

北斗双星定位原理

北斗双星定位原理介绍北斗双星定位是一种利用北斗卫星系统进行定位的技术。

北斗卫星系统是由中国自主研发并构建的卫星导航系统,旨在为全球用户提供定位、导航和时间服务。

北斗双星定位原理涉及到卫星的轨道、信号传播和接收原理等方面的知识。

本文将全面、详细、完整地讨论北斗双星定位原理。

卫星轨道北斗卫星系统北斗卫星系统由地球同步轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星组成。

地球同步轨道卫星(华北1号)的轨道高度约为35800公里,倾角为0度,固定在地球上空相对位置不变,覆盖全球。

倾斜地球同步轨道卫星(华南1号至5号)的轨道高度约为35800公里,倾角相对于赤道有一定倾角,轨道平面与地球自转平面相交于两个点,轨迹与地球上某一点相对运动,以实现全球覆盖。

卫星分布北斗卫星系统采用了分布式卫星组网方式,保证了覆盖全球的能力。

在地球同步轨道上,北斗卫星分布在不同的东经位置,以达到最佳的信号覆盖效果。

倾斜地球同步轨道卫星则主要布点在东亚、东南亚、澳大利亚等地区,满足区域性定位需求。

信号传播卫星发射信号北斗卫星通过卫星上的天线向地面发射信号。

发射的信号通过无线电波的形式进行传播,以电磁波的形式在太空中传输。

根据不同的导航信号,北斗卫星发射的信号包括导航定位信号、差分信号、短消息信号等。

信号传播路径北斗卫星发射的信号在太空中传播,经过大气层、云层等介质的影响。

在大气层的影响下,信号会发生折射、散射等现象。

这些现象会对信号的传播速度、传播路径等产生一定的影响。

通过对信号传播路径的精确分析,可以提高定位的精度和可靠性。

接收原理接收机工作原理北斗双星定位的接收机是指接收卫星发射的信号,并根据信号的特征进行解析和处理,从而计算出接收机所在位置的一种设备。

接收机主要由天线、射频前端、中频处理、基带处理和定位计算几个部分组成。

天线用于接收卫星发射的信号,射频前端负责信号的放大和滤波,中频处理将信号转换为数字形式,基带处理对信号进行解析和处理,最后通过定位计算得到接收机的位置。

北斗双星定位原理

北斗双星定位原理

北斗双星定位原理一、引言北斗双星定位系统是中国自主研发的卫星导航定位系统,由北斗卫星导航系统和北斗地面增强系统组成。

它可以为全球用户提供高精度、高可靠性的导航、定位、授时等服务。

本文将详细介绍北斗双星定位原理。

二、北斗卫星导航系统简介北斗卫星导航系统是由多颗卫星组成的空间基础设施,它通过卫星与地面用户之间的通信和测距来实现导航和定位。

目前,北斗卫星导航系统已经建成了全球规模的空间基础设施,包括5颗地球同步轨道卫星和27颗中圆轨道卫星。

三、北斗地面增强系统简介为了提高北斗卫星导航系统的性能和服务质量,中国还建设了一套辅助地面增强网络——北斗地面增强系统。

该系统由多个地面站点组成,可以对信号进行加密、差分处理和纠偏等操作,从而提高信号的精度和可靠性。

四、北斗双星定位原理1.测距原理测距是北斗双星定位的核心原理之一。

当用户接收到两颗卫星的信号时,可以通过计算信号传播时间差来确定自身与卫星的距离。

具体来说,用户接收到卫星A和卫星B的信号时,可以分别记录下接收时间t1和t2,然后计算出两个时间差Δt=t2-t1。

由于信号传播速度恒定,因此可以根据公式d=cΔt来计算出用户与卫星之间的距离d,其中c为光速。

2.定位原理北斗双星定位系统采用三角测量法进行定位。

当用户接收到两颗卫星的信号时,可以确定自身与两颗卫星之间的距离,并在空间中画出两个以卫星为圆心、以距离为半径的圆。

由于用户可能处于圆上任意一点,因此需要再接收到第三颗卫星的信号才能确定自身位置。

具体来说,当用户接收到第三颗卫星C的信号时,在空间中画出以该卫星为圆心、以距离为半径的圆。

三个圆在空间中交汇处即为用户所在位置。

3.差分处理原理北斗地面增强系统可以对卫星信号进行差分处理,从而提高信号的精度和可靠性。

具体来说,地面站点会对卫星信号进行纠偏、加密等操作,然后将处理后的信号发送给用户。

用户可以通过接收到的差分信号来消除大气延迟、钟差等误差,从而提高定位精度。

北斗卫星导航系统简介与概述

北斗卫星导航系统简介与概述

北斗卫星导航系统简介与概述2013年08月17日⁄北斗导航资讯⁄共1511字⁄字号小中大⁄暂无评论一、概述北斗卫星导航系统﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。

系统建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容二、发展历程卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。

中国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。

2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。

特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。

为更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设(一)北斗双星定位系统:2003年5月建成;三颗地球同步轨道卫星36,000km;卫星寿命5年;主动式定位,有源定位下行S波段,上行L波段;二维定位、授时、短报文服务、广域增强军民两用系统;被动式定位,无源定位。

特点:具有定位、授时、短报文通信多种功能;可用于发布广域差分信息;军民两用系统。

局限性:二维定位,高程要用气压计或DEM数字地面模型;中心站定位,不利于用户自主导航,安全性差;定位速度受到限制;用户量受限制。

(二)中国北斗导航定位系统(三)我国开始建设拥有自主知识产权的全球卫星导航系统――北斗卫星导航系统,这也是我国自主建立的第一代卫星导航定位系统。

中国的GPS:“北斗”卫星导航定位系统

中国的GPS:“北斗”卫星导航定位系统

中国的GPS:“北斗”卫星导航定位系统2003年3月20日,伊拉克战争爆发。

大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达,用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁,行动代号:“斩首行动”;4月,一架B-1B“枪骑兵”轰炸机临时接到任务,用炸弹摧毁了另一座建筑。

他们的目标都是一个人:萨达姆。

侯赛因,他们所使用的炸弹都是一种:联合攻击炸弹(JDAM),这些炸弹之所以都能够精确的打击目标,是因为他们都是通过卫星定位来实现定位,提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。

2003年5月25日零时34分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功地将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空。

前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空,运行至今导航定位系统工作稳定,状态良好。

这次发射的是导航定位系统的备份星。

它与前两颗“北斗一号”工作星组成了完整的卫星导航定位系统,确保全天候、全天时提供卫星导航信息。

这标志着我国成为继美国全球卫星定位系统(GPS)和前苏联的全球导航卫星系统(GLONASS)后,在世界上第三个建立了完善的卫星导航系统的国家,该系统的建立对我国国民国防和经济建设将起到积极作用。

我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制工作,但由于多种原因而天折。

在自行研制“子午仪”定位设备方面起步较晚,以致后来使用的大量设备中,基本上依赖进口。

70年代后期以来,国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体制研究。

先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统方案,以及多星的全球系统的设想,并考虑到导航定位与通信等综合运用问题,但是由于种种原因,这些方案和设想都没能够得到实现。

1982年7月由美国三位科学家提出并于12月定名的GEOSTAR系统,就是这种两颗卫星的主动式卫星定位系统。

他们在实施的过程中,由于有更优越的GPS 卫星导航系统的兴起并且发展相当迅速,使GEOSTAR系统不得不在1991年9月撤走资金,导致正在实施中的GEOSTA及系统宣告失败。

北斗双星定位通信系统概要课件

北斗双星定位通信系统概要课件
车辆事故预警
利用北斗双星定位数据,可以实时监测车辆行驶轨迹和速度,及时 发现车辆事故隐患,降低事故发生率。
北斗双星定位通信系统在农业领域的应用
01
农机精准作业
通过安装北斗双星定位设备,可以实现农机的精准作业,提高农业生产
效率。
02
农业物联网
结合北斗双星定位数据和物联网技术,可以实现农业生产的智能化管理,
北斗双星定位通信系统采用的星载原 子钟包括氢原子钟和铯原子钟等类型。
03
北斗双星定位通信系统应用场 景
军事领域应用
军事指挥控制
北斗双星定位通信系统能够提供高精度、高可靠性的定位和通信 服务,对于军事指挥控制具有重要意义。
武器导航
通过北斗双星定位通信系统,军事装备可以获得精确的定位信息, 提高武器打击精度和作战效能。
优势
自主可控、覆盖范围广、定位精度高、服务功能多样等。
局限性
由于起步较晚,相对于GPS等成熟系统,北斗双星定位通信系统的全球覆盖和应 用程度有待进一步提高。同时,由于技术复杂度较高,系统建设和维护成本也相 对较高。
02
北斗双星定位通信系统技术解 析
定位技 术
定位原理 北斗双星定位系统基于时差测量原理,通过测量地面用户 接收机至两颗导航卫星的信号传播时间差,计算出用户的 三维坐标位置以及地球重力场参数。
技术研发与创新 通过国际合作与交流,推动北斗双星定位通信系 统的技术研发与创新,提高系统的性能和竞争力。
04
北斗双星定位通信系统发展前 景与挑战
技术创新与突破
持续研发高精度定位技术
01
通过算法优化和硬件升级,提高北斗双星定位的精度和稳定性,
以满足不同应用场景的需求。
通信技术升级

北斗卫星通信原理

北斗卫星通信原理

简介北斗卫星定位系统是由我国建立的区域导航定位系统。

该系统由三颗(两颗工作卫星、一颗备用卫星)北斗定位卫星(北斗一号)、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。

北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务,授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度,北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。

美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m,C/A码目前己由25-100m提高到12m,授时精度日前约20ns。

北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。

三颗导航定位卫星的发射时间分别为:2000年10月31日;2000年12月21日;2003年5月25日,第三颗是备用卫星。

北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD,在ITU(国际电信联合会)登记的无线电频段为L波段(发射)和S波段(接收)。

北斗二代卫星定位系统的英文为Compass(即指南针),在ITU登记的无线电频段为L波段。

北斗一号系统的基本功能包括:定位、通信(短消息)[glow=255,red,2][/glow]和授时。

北斗二代系统的功能与GPS相同,即定位与授时。

系统工作原理:北斗一号”卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和,从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。

另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。

从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标,这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

“北斗一号”的覆盖范围是北纬5°一55°,东经70°一140°之间的心脏地区,上大下小,最宽处在北纬35°左右。

其定位精度为水平精度100米(1σ),设立标校站之后为20米(类似差分状态)。

工作频率:2491.75MHz。

中国北斗卫星导航系统技术原理

中国北斗卫星导航系统技术原理

中国北斗卫星导航系统技术原理当时美国科学家们即倡议利用卫星,为其“北极星”核动力弹道导单潜艇进行定位导航,以修正惯性导航系统的时间累积误差。

于是美国在1958年提出利用“多普勒频移效应”与“标准时间差”定位原理的第一代卫星定位系统经纬仪(Transit)构想,1960年4月开始发射首枚卫星,1964年提供军用服务,1967年更开放给民间使用,此后曾进行两次改进,1988年8月进行最后一次发射,2000年系统报废。

“经纬仪卫星导航定位系统”的成功,导致美国与苏联研发与建构更大规模、高精度的卫星导航定位系统,即全球定位系统(GPS)与全球导航卫得系统(GLONASS)。

1983年,大陆开始筹划卫星导航定位系统,1986年初,大陆正式以双星快速定位通信系统为名开始进行整个计划,并由北京跟踪与通信技术研究所负责研发。

当时大陆专家研究报告提出多种卫星导航定位系统的构想,经过深入评析,多数专家认为,利用2枚或3枚位于地球同步轨道的通信卫星进行导航定位的方案比较适合大陆。

由于当时大陆航天科技实力,已具有制造与发射同步轨道通信卫星的能力,也已建立卫星地面追踪网,有相当规模的卫星轨道数据处理中心,所以有利于发挥既有的卫星资源与地面设施功能;另一方面也顾及到大陆经济力量有限,因为此项发展需要24颗卫星类似美国GPS的卫星导航定位系统,需要大量经费,当时大陆尚无此财力。

1986年底大陆研发单位就提出了总体技术方案和试验方案,预估只要3年时间,就可利用已在轨道的2枚同步卫星进行整体演练,验证导航定位原理,并检验系统实用性,寻找实现双星导航定位的技术途径。

就在大陆筹备双星定位系统期间,大陆专家发现1982年美国已有3名科学家开始发展一个利用3枚同步轨道卫星,名为GEOSTAR的定位系统,还获得多项专利。

但是后来因为功能更佳的GPS全球定位系统发展迅速,使得研发中的GEOSTAR系统资金被撤走,在1991年宣告失败。

由于GEOSTAR最后也将使用3枚卫星定位改为双星定位,因此大陆仍宣称使用双星定位的概念是其最早提出并实现的。

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• 7、实时性: “北斗一号”用户的定位申请要送回中 心控制系统,中心控制系统解算出用户 的三维位置数据之后再发回用户,其间 要经过地球静止卫星走一个来回,再加 上卫星转发,中心控制系统的处理,时 间延迟就更长了,因此对于高速运动体, 就加大了定位的误差。此外,“北斗一 号”卫星导航系统也有一些自身的特点, 其具备的短信通讯功能就是GPS所不具 备的。
北斗卫星导航系统的历史
• 我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的 研制工作。在自行研制“子午仪”定位设备 方面起步较晚,以致后来使用的大量设备中, 基本上依赖进口。70年代后期以来,国内开 展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体 制研究。先后提出过单星、双星、三星和3-5 星的区域性系统方案,以及多星的全球系统 的设想,并考虑到导航定位与通信等综合运 用问题,但是由于种种原因,这些方案和设 想都没能够得到实现。
北斗系统四大功能
• 短报文通信:北斗系统用户终端具有双向 报文通信功能,用户可以一次传送40-60个 汉字的短报文信息。 • 精密授时:北斗系统具有精密授时功能, 可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。 • 定位精度:水平精度100米(1σ),设立标校 站之后为20米(类似差分状态)。工作频率: 2491.75MHz。 • 系统容纳的最大用户数:每小时540000户。
北京时间2007年2月3日凌晨零时28分,中国在西昌卫 星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第四颗 北斗导航试验卫星送入太空。
• 北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发 的区域性有源三维卫星定位与通信系统 (CNSS) • 该系统分为“北斗一代”和“北斗二代”, 分别由北斗定位卫星、地面控制中心为主 的地面部份、北斗用户终端三部分组成。 北斗定位系统可向用户提供全天候、二十 四小时的即时定位服务,定位精度可达数 十纳秒(ns)的同步精度,其精度与GPS相 当。中国在2000年至2007年先后发射了四 颗“北斗一号”卫星,这种区域性(中国境 内)的卫星导航定位系统,正在为中国陆地 交通、航海、森林防火等领域提供着良好 服务。
• 用户利用一代“北斗”定位的办法是这样的, 首先是用户向地面中心站发出请求,地面中心 站再发出信号,分别经两颗卫星反射传至用户, 地面中心站通过计算两种途径所需时间即可完 成定位。一代“北斗”与GPS系统不同,对所 有用户位置的计算不是在卫星上进行,而是在 地面中心站完成的。因此,地面中心站可以保 留全部北斗用户的位置及时间信息,并负责整 个系统的监控管理。 • 由于在定位时需要用户终端向定位卫星发送定 位信号,由信号到达定位卫星时间的差值计算 用户位置,所以被称为“有源定位”。
• 当用户需要进行定位/通信服务时,相 对于接收信号(出站信号)某一帧,提出 申请服务项目并发送入站信号,经两颗 卫星转发到地面中心,地面中心接到此 信号后,解调出用户发送的信息,测量 出用户至两颗卫星的距离,对定位申请 计算用户的地理坐标,由于H颗卫星的 位置是已知的,分别为两球的球心,另 一球面是基本参数已确定的地球参考椭 球面3球交会点为测量的用户位置。
• • • • • •
四大系统各有特色
GPS胜在成熟,
伽利略胜在精准, 格洛纳斯抗干扰能力强, 中国的北斗卫星导航系统的优势则在于互动性和开放性。
与GPS相比,伽利略系统在许多方面具有优势,例如其卫星 数量多达30颗,其卫星轨道位置比GPS高。伽利略可为地面 用户提供3种类型的信号供选择,其中包括免费信号、加密 且需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。 此外,伽利略卫星定位系统信号的最高精度比GPS高10倍, 确定物体的误差范围在1米之内。正如有关专家所说:“如 今的GPS只能找到街道,而伽利略却能找到车库的门。”而 俄国的格洛纳斯由24颗卫星组成,也是由军方负责研制和控 制的军民两用导航定位卫星系统。尽管其定位精度比GPS、 伽利略略低,但其抗干扰能力却是最强的。中国自行研制生 产的北斗卫星导航系统不仅具备在任何时间、任何地点为用 户确定其所在的地理经纬度和海拔高度的能力,而且在定位 性能上有所创新。北斗系统与其他系统最大的不同,在于它 不仅能使用户知道自己的所在位置,还可以告诉别人自己的 位置,特别适用于需要导航与移动数据通信场所。此外,中 国还致力于提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统 的兼容性,促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用。
• 2、卫星数量和轨道特性: • 北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2 颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。 • GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星, 轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距 60°。航卫星为准同步轨道,绕地球一周 11小时58分。
• 3、定位原理: • 北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地 面中心控制系统解算,供用户三维定位数据。 “北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的 问题,一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽 性,这在军事上相当不利,另一方面由于设备 必须包含发射.机,因此在体积、重量上、价 格和功耗方面处于不利的地位。 • GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户 设备独立解算自己三维定位数据。
北斗双星定位通信系统
面对卫星导航技术的迅猛发展和导航技术在国民经济
发展和现代战争精确打击中的地位和作用,我国于20世 纪80年代开始探索适合我国国情的卫星导航定位系统技 术途径和系统方法。1983年提出了双星定位方案,与此同 时美国静止卫星公司和欧洲本地卫星公司也提出了类似方 案。利用两颗地球同步静止卫星实现区域性导航定位并兼 有简短报文通信的双星导航定位系统。1988-1989年利用 现有的两颗C频段通信卫星成功进行了“双星快速导航定 位通信系统演示实验”,证明了系统体制的正确性和可行 性。实验表明定位精度与测距速率、两颗卫星的间距、测 距精度和用户高度有关。 1993年进一步进行双星定位系统试验,1994年双星导 航定位系统工程正式启动。 2000年10月31日和12月21日,我国相继成功发射了 北斗系统第一颗和第二颗导航定位试验卫星,2003年5月 25日在西昌发射中心用长征三号运载火箭将第三颗导航卫 星送入太空。 2004年北斗导航定位系统正式投入运营。
• 双星定位导航系统是一种全天候、高精度、区域性 的卫星导航定位系统,可实现快速导航定位、双向 简短报文通信和定时授时3大功能,其中后两项功能 是全球定位系统(GPS)所不能提供的,且其定位精 度在我国地区与GPS定位精度相当。整个系统由两 颗地球同步卫星(分别定点于东经80度和东经140度 36000公里赤道上空)、中心控制系统、标校系统和 用户机4大部分组成,各部分间由出站链路(即地面 中心至卫星至用户链路)和入站链路(即用户机至卫 星中心站链路)相连接。中心站以特定的频率发射H 地球同步卫星分别向各自天线波束覆盖区域内的所 有用户广播。
• 每颗COMPASS卫星都发射4个频率的 载波信号用于导航:1561.098 MHz (B1), 1589.742 MHz (B1-2),1207.14 MHz (B2), 1268.52 MHz (B3)每个载波 信号均有正交调制的普通测距码(I支 路)和精密测距码(Q支路)。卫星以 不同地址码区分(CDMA)。
• 6、生存能力: • “北斗一号”和所有导航定位卫星系统一样, 基于中心控制系统和卫星的工作,但是“北斗 一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多, 因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。 • GPS正在发展星际横向数据链技术,为了弥补 这种系统易损性,使万一主控站被毁后GPS卫 星可以独立运行。 • 而“北斗一号”系统从原理上排除了这种可能 性,一旦中心控制系统受损,系统就不能继续 工作了。
汶川地震中投入使用的北斗一号卫星导航定位系统手持机,
发挥了重要作用
北斗卫星的战略运用
• “北斗”系统服务于导航定位、指挥控制、精密测 量、目标监控等国内多应用领域。 • 减少对GPS的依赖 • 精确制导武器的大规模使用,标志着“精确打击 时代”的来临,而战争的规则也随之发生改取得的关键就在于提 高自身对战争要素(装备、监控、环境等)精确 导引的能力和摧毁敌方对这种能力的掌握。
• 4、定位精度: • 北斗导航系统三维定位精度约几十米, 授时精度约100ns。 • GPS三维定位精度P码目前己由16m提高 到6m,C/A码目前己由25-100m提高到 12m,授时精度日前约20ns。
• 5、用户容量: • 北斗导航系统由于是主动双向测距的询问-应答系统,用户设备与地球同步卫星之间不 仅要接收地面中心控制系统的询问信号,还 要求用户设备向同步卫星发射应答信号,这 样,系统的用户容量取决于用户允许的信道 阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。 因此,北斗导航系统的用户设备容量是有限 的。 • GPS是单向测距系统,用户设备只要接收导 航卫星发出的导航电文即可进行测距定位, 因此GPS的用户设备容量是无限的。
系统构成与工作原理
• 北斗卫星导航定位系统的系统构成有: 两颗地球静止轨道卫星、地面中心站、用户终端。 • 北斗卫星导航定位系统的基本工作原理是“双星定 位”: 以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心,各以测定的卫星 至用户终端的距离为半径,形成2个球面,用户终端 将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站配有电 子高程地图,提供一个以地心为球心、以球心至地球 表面高度为半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧 与地球表面的交点即可获得用户的位置。
北斗应用五大优势
• 1.同时具备定位与通信功能,无需其他通信 系统支持。 2.覆盖中国及周边国家和地区,24小时全天 候服务,无通信盲区。 3.特别适合集团用户大范围监控与管理,以 及无依托地区数据采集用户数据传输应用。 4.独特的中心节点式定位处理和指挥型用户 机设计,可同时解决“我在哪”和“你在 哪”。 5.自主系统,高强度加密设计,安全、可靠、 稳定,适合关键部门应用。
• 北斗第二代导航卫星网”将由5颗静止轨道卫 星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务 方式:开放服务和授权服务。其中5颗静止轨 道卫星,即高度为36000公里的地球同步卫星; 5颗静止轨道卫星在赤道上空的分布为: 58.75ºE, 80º 110.5ºE, 140ºE and 160ºE, E, 提供RNSS和RDSS信号链路。30颗非静止轨 道卫星由27颗中轨(MEO)卫星和3颗倾斜同 步(IGSO)卫星组成,提供RNSS信号链路„ 27颗MEO卫星分布在倾角为55度的三个轨道 平面上,每个面上有9颗卫星,轨道高度为 21500公里。
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