北斗卫星导航系统(BDS)定位原理及其应用
北斗卫星导航系统介绍
安全1201 马振鑫
目录
1.发展历程 2.组成部分
3.定位的基本原理 4.应用前景 5.与GPS导航系统的比较
全球卫星导航系统
一、发展历程
北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球 卫星导航系统,缩写为BDS。截至目前，我国“北斗”卫星导航系统建 设的“三步走”规划已成功实现第一、二步。
2003年5月25日 东经110.5度
一
2009年4月15日 GEO卫星
2010年1月17日 GEO卫星
一、发展历程
二、系统组成
（1）空间段
由5颗GEO（静止轨道）卫星和30颗Non-GEO
（非静止轨道）卫星组成
GEO 卫星
MEO 卫星
空间星座
二、系统组成
实现中心与用户间的双向通信，并测量电波在中心 、卫星、用户间往返的传播时间(或距离)。
二、系统组成
2) 地面测控网(2)
主控站利用测得的主控站、卫星与用户间电波往返 的传播时间、气压高度数据、误差校正数据和卫星 星历数据，结合存储在计算中心的系统覆盖区数字 地图，对用户进行精确定位。
系统中各用户通过与计算中心的通信，间接地实现 用户与用户之间的通信。由于主控站集中了系统中 全部用户的位置、航迹等信息，可方便地实现对覆 盖区内的用户进行识别、监视和控制。
三、定位的基本原理
更具体的表述：定位采用三球交会测量原理。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；然后根据中心存储的数字地 图或用户自带测高仪测出的高程，算出用户到地心的 距离，根据这三个距离就可以确定用户的位置，并通 过出站信号将定位结果告知用户。授时和报文通信功 能也在这种出、入站信号的传输过程中同时实现。
GPS、北斗系统与车辆定位管理原理及实现
一、GPS/北斗系统及其定位原理ＧＰＳ／全球定位系统（英语：Global Positioning System，通常简称GPS），又称全球卫星定位系统，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。
它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。
系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。
该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。
最少只需其中3颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越精确。
该系统由美国政府于1970年代开始进行研制并于1994年全面建成。
使用者只需拥有GPS接收机即可使用该服务，无需另外付费。
GPS信号分为民用的标准定位服务（SPS，Standard Positioning Service）和军规的精确定位服务（PPS，Precise Positioning Service）两类。
由于SPS无须任何授权即可任意使用，原本美国因为担心敌对国家或组织会利用SPS对美国发动攻击，故在民用讯号中人为地加入选择性误差（即SA政策，Selective Availability）以降低其精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在十米以下。
2000年以后，克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。
因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。
GPS系统拥有如下多种优点：使用低频讯号，纵使天候不佳仍能保持相当的讯号穿透性；全球覆盖（高达98%）；三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。
GPS系统的组成一个随着地球自转的GPS卫星星座例子。
在此例子中，可接收到的卫星数量是以北纬45°为基准，而此数量会随着时间而变动。
简述定位技术
简述定位技术定位技术是指通过特定的技术手段，确定一个物体或人员在空间中的位置信息。
常见的定位技术包括以下几种：1. 全球定位系统（GPS）：GPS 是一种基于卫星的定位技术，通过接收至少三个卫星信号来确定物体的经纬度位置。
GPS 技术具有高精度、全球覆盖和实时性等优点，广泛应用于导航、地图、车辆追踪等领域。
2. 北斗卫星导航系统（BDS）：北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，与GPS 类似，通过接收北斗卫星信号来确定物体的位置。
北斗卫星导航系统具有高精度、覆盖范围广等优点，在中国及周边地区得到广泛应用。
3. 基站定位：基站定位是一种基于移动通信网络的定位技术，通过测量移动设备与附近基站之间的信号强度或时间差来确定物体的位置。
基站定位通常用于城市环境中的定位服务，如手机定位、车辆追踪等。
4. Wi-Fi 定位：Wi-Fi 定位是一种利用无线网络信号进行定位的技术。
它通过检测周围的 Wi-Fi 热点信号，并结合热点的位置信息来估算物体的位置。
Wi-Fi 定位适用于室内环境，如商场、机场、博物馆等。
5. 蓝牙定位：蓝牙定位是一种短距离定位技术，通过测量蓝牙信号的强度来确定物体的位置。
蓝牙定位通常用于室内定位，如蓝牙Beacon 技术在零售业、智能家居等领域得到应用。
6. 惯性导航定位：惯性导航定位是一种基于惯性测量单元（IMU）的定位技术，通过测量物体的加速度和角速度来计算其位置和方向。
惯性导航定位适用于没有外部信号的环境，如水下、地下或封闭空间。
除了以上常见的定位技术，还有其他一些定位技术，如地磁定位、视觉定位、超声波定位等。
不同的定位技术各有优缺点，适用于不同的应用场景。
在实际应用中，通常会结合多种定位技术来提高定位的精度和可靠性。
北斗定位技术原理
北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System, BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，其定位原理与GPS、GLONASS和Galileo等其他全球卫星导航系统相似，主要基于多颗卫星的空间几何关系以及信号传播时间差来确定地球上用户接收机的位置、速度和时间信息。
以下是北斗定位技术的基本原理：1. 空间部分：北斗系统由多个轨道类型的卫星组成，包括地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星。
这些卫星搭载原子钟并持续发射包含卫星位置、时间和伪随机码等信息的无线电信号。
2. 地面控制部分：地面控制系统负责监控卫星状态、计算卫星星历（即卫星在太空中的精确位置）、维护系统时钟同步，并通过注入站向卫星发送指令和数据更新。
3. 用户接收机部分：用户设备（如手机、车载导航仪等）接收来自至少4颗以上北斗卫星发射的导航信号。
通过对不同卫星信号到达时间的测量，利用测距原理计算出用户到每颗卫星的距离（称为伪距）。
4. 三角定位：通过解算接收到的多颗卫星信号的伪距，结合卫星精确坐标及信号发射时刻信息，用户设备可以运用三维空间的几何关系进行三角定位计算，从而得出自身所在的地理位置坐标。
5. 双频测距：北斗系统采用双频（B1I/B2I或B1C/B2a等）工作模式，可以同时接收两个频率的信号。
由于电离层对不同频率的信号延迟效应不同，通过双频观测可以消除或减小电离层延迟误差，提高定位精度，甚至达到厘米级水平。
6. 增强服务：北斗系统还提供区域差分增强服务和精密单点定位服务，进一步提升定位精度和服务性能。
综上所述，北斗定位技术是通过实时跟踪卫星信号，利用高精度的时间测量技术和复杂的数学算法，在全球范围内为用户提供准确可靠的定位、导航和授时服务。
北斗卫星导航系统
星箭组批生产，启动组网发射
2007年4月14日 MEO卫星
2009年4月15日 GEO卫星
2010年1月17日 GEO卫星
卫星
运载火箭
关键技术攻关，致力持续发展
发挥系统特色，应用初见成效
4.应用
北斗卫星导航试验系统已在多个领域发挥了非 常重要的作用，包括：
- 测绘
- 通信
- 水利
- 减灾
全球系统
作为全球系统，北斗卫星导航系统首先在2012年左 右覆盖亚太地区，并将在2020年前覆盖全球。
北斗系统第二阶段
2012年左右
北斗系统第三阶段
2020年前
33
1.基本原则 2.系统基本描述 3.系统部署 4.应用
1. 基本原则
开放性 自主性 兼容性 渐进性
2.系统基本描述
系统组成
定位原理 坐标系统 服务和性能
系统组成
空间段
5颗地球同步轨道（ GEO ）卫星和30颗Non-GEO卫星
GEO 卫星
星座
MEO 卫星
10
系统组成
地面段
坐标系统
北斗系统采用中国2000大地坐标系统 （CGS2000）。
CGS2000与国际地球参考框架ITRF的一致性约为5个
厘米，对于大多数应用来说，可以不考虑CGS2000
和 ITRF 的坐标转换。
15
服务和性能
两种全球服务 开放服务：免费、开放 • 定位精度: 10 m • 授时精度: 0 ns
2、应用：卫星导航应用增长情况
陆地应用
海洋应用
航空应用
航天应用
大众消费
北 斗 系 统 在 我 国 航 天 事 业 中 的 地 位
(完整版)北斗卫星导航系统介绍2018
不可使用RD功能 激活方式分为两种：联网激 活和输入授权码激活
关注北斗天汇科 技有限公司微信
公众账号
进入设备激活页 面，查看本机设
备号
进入微信公众号 “获取授权码” 界面，输入“设 备号”，点击提 交，获取授权码。
输入激活码界面， 输入后点击激活
6.3 状态图标介绍
6.4 北斗功能简介
多媒体支持：录音
机、照像机、摄像机、 图片浏览
个人信息助理：日
历、计算器、电子标 签
传感器支持：指南
针、距离感应、光感 应、陀螺仪
七、通用软件操作说明
7.1 北斗应用主界面
北斗导航 北斗定位 卫星状态 北斗畅聊 照相机 应用程序
注：首次使用时，应 用程序—>北斗设置— >北斗服务。在北斗服 务界面打开北斗开关，
4.2 北斗在救灾中的应用
2015年 4.25尼泊尔地震，北斗穿越了 可可西里，翻越唐古拉山，指引队伍 千里驰援。
4.2 北斗在救灾中的应用
2017年8月8日 四川九寨沟地震，北斗短报文第一时间将灾区的情况送达了应急指挥中心，
4.2 北斗在救灾中的应用
2017年8月下旬 超级台风“天鸽”突袭广东， 347艘渔船在北斗的引导之下安全回港，北斗 及其特有的短报文功能开启了一扇扇生命之 门。
三、北斗导航系统性能
3.1 定位性能比较
美国GPS
定位精度 5米（民用）
中国北斗BDS 定位精度 6米（民用）
俄罗斯GLONASS 定位精度 10米以上
欧盟 伽利略
日本 准天顶
印度 卫星导航系统
3.2 卫星黄金频段
国际电联允许卫星使用的频率
北斗使用的卫星频率只有黄金频率的四分之一
北斗卫星导航系统 BDS 定位原理及其应用
调制方式 MBOC(6,1,1/11) BOC（14，2）
AltBOC(15,10 ) QPSK(10) BOC(15,2.5)
服务类型 开放 授权
开放 授权 授权
32
时间系统
北斗时（BDT）溯源到协调世界时UTC（NTSC）， 与UTC的时间偏差小于100纳秒。BDT的起算历元时 间是2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。
第五步，中心站将计算出来的坐标数据经过卫星发送往用户机，用 户机再经过卫星向中心站发送一个回执，结束一次定位作业。
定位原理
北斗一号
“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。
25
北斗二号：系统组成
地面段
地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。
26
北斗二号：系统组成
主控站用于系统运行管理与控制等。主控站从监测站接 收数据并进行处理，生成卫星导航电文和差分完好性信 息，而后交由注入站执行信息的发送。
注入站用于向卫星发送信号，对卫星进行控制管理，在 接受主控站的调度后，将卫星导航电文和差分完好性信 息向卫星发送。
北斗导航卫星 应用系统
个 人 位 置 服 务
当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导 航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线 。你可以向当地服务提供商发送文字信息告知你的要求， 如查询最近的停车位、餐厅、旅馆或其他你想去的任何地 方，服务商会立即根据你所在的位置，帮你找到需要的信 息。然后，将一张地图发送到你的手机上，甚至还会为你 提供酒店房间、餐厅或停车位预定等增值服务。
北斗卫星导航系统综述
如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!专业综合实训报告学院信息电子技术专业通信工程班级14级二班学籍号14109741007姓名金哪梅指导教师蒋野2017年12月23日北斗卫星导航系统综述作者：金哪梅1.引言我们知道我国已成功发射23颗北斗导航卫星。
目前，“北斗”系统已经向整个亚太地区提供服务。
按照规划指向，将实现35颗北斗卫星全球组网到2020年。
考虑到不断更新和增长的需求，“十三五”期间可能会迎来“北斗”发射高峰。
BDS（BeiDou Navigation Satellite System）中国北斗卫星导航系统，是中国独立研发制作的全球卫星导航系统。
继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个较为完善并且得到认可的卫星导航系统。
航天器导航定位、船舶进港引水、智慧城市交通管理、野外生存探险定位、飞机航线引导等诸多功能都能够利用卫星导航系统完成和实现。
在自然灾害救援和重要活动的安全保驾护航的过程中，北斗系统同样占据了不可忽视的地位。
文章对我国北斗卫星导航系统各功能进行了分析研究，如，导航、定位、授时、短报文通讯功能。
还介绍了该系统技术应用领域和前景，从而更加深入的了解卫星导航系统。
2.系统原理，技术及其应用2.1北斗卫星导航系统简介北斗卫星导航系统由用户段、地面段和空间段三部分组成。
其空间段采用了一种三种轨道卫星构成混合星座的模式，其特点是高轨卫星更多，抗遮挡能力更强，低纬度地区性能能更好的表现出来。
北斗系统还提供了能提高服务的精度的具有多个频点的导航信号，可以通过组合多频信号使用等方式来达到既定目的。
该系统将导航与通信能力融合，使其具有实时导航、快速定位、精确授时和短报文通信服务四大功能。
可达到定位精度10m，测速精度0.2m/s，授时精度是10ns。
2.2卫星导航系统导航能力介绍卫星导航最原始的功能是向各类用户实时提供精确、连续的位置、速度和时间的信息。
北斗卫星导航系统(BDS)
北斗卫星导航系统（BDS）黑龙江工程学院授课目的和要求:明确北斗卫星导航系统的发展情况,并应该掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点！重点:掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点！难点:掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点！我们国家为什么要研制“北斗卫星导航系统”一、当代战争的特点！(“空”和“天”的不同)二、两个例子！三、我们国家经济飞速增长、国力不断增强，国家安全的概念和范围在扩展！发展目标：致力于为全球用户提供连续、稳定、可靠的卫星导航服务，与世界其它卫星导航系统共同合作、服务全球、造福人类。
致力于满足国家安全和经济社会的发展对卫星导航的需求，促进国家信息化建设和经济发展方式的转变，实现卫星导航产业的社会效益和经济效益。
基本原则：开放；自主；兼容(兼容性和互操作)；渐进(绕过两个瓶颈) 发展步骤：按照“三步走”的总体规划，“先局部、后全球、先有源、后无源”的总体发展思路分步实施。
第一步：1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年建成区域有源服务能力。
第二步：2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年建成区域无源服务能力。
第三步：2013年持续发展北斗卫星导航系统建设，2020年建成全球无源服务能力。
地面数字高程模型图卫星1☆星下点1星下点2 ☆定位圆1定位圆2地面中心站卫星2图7——北斗一号定位原理“北斗卫星导航试验系统”的功能1、定位:提供导航信息。
2、通讯:实现双向简短数字报文通讯。
3、授时:定时为用户提供时延修正值。
“北斗卫星导航试验系统”的特点优点:卫星数目少、投资少、用户设备简单等。
缺点: 1 )只能进行局部定位。
2 )失去隐蔽性，容易暴露目标。
3 )用户数量是有限的。
4 )定位需要一定的时间(增加定位误差)。
北斗卫星导航系统（北斗二代卫星导航系统）中国“北斗卫星导航系统”星座模型目前北斗卫星导航系统卫星发射记录区域覆盖的北斗卫星导航系统2012年12月27日北斗卫星导航系统正式提供区域服务服务区域：南纬55°～北纬55°、东经70 °～东经150 °；位置精度：平面±10 m，高程±10 m；测速精度：0.2 m/s；授时精度：单向50 ns（亦可提供双向高精度授时服务，优于20 ns ）；通信服务：双向短报文服务；注：若通过广域差分系统，北斗卫星导航系统提供的服务可进一步提高。
北斗卫星导航系统(BDS)定位原理及其应用
覆盖范围
北斗三号
北斗三号
美国的实力让他在全球可以布设GPS的地面站，但我国想 要实现全球布设北斗地面站还是有所不及。因此，在不布 设全球地面站的情况下对北斗卫星实现控制、参数注入等 工作就尤为重要。
北斗三号
通过卫星间的位置相互定 位，假如某一些卫星的位 置定的比较准确了，就把 它们的位置也作为观测点 ，联合其他地面观测点去 定位其他的卫星。这样一 来，卫星的位置精度就能 够得到大幅提高。
监测站用于接收卫星的信号，并发送给主控站，可实现 对卫星的监测，以确定卫星轨道，并为时间同步提供观 测资料。
27
北斗二号：系统组成
用户段
用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼容的 终端组成。
北斗系统的用户终端
28
北斗二号：系统组成
用户段
用户终端研制进展顺利，相关的政策和标准 也在研究和制定当中。
B3: 1250.618~1286.423MHz
截至
星座
信号（实际发射）
2012年
5GEO+5IGSO+4MEO 主要是北斗系统第二阶段信号 （区域服务）
2020年
5GEO+3IGSO+27MEO 主要是北斗系统第三阶段信号 （全球服务）
30
北斗二号：信号特征
北斗系统第二阶段信号
信号
中心频点 (MHz)
铁 路 智 能 交 通
卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如 ，在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极 大缩短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运 输效率。未来，北斗卫星导航系统将提供高可靠、高精 度的定位、测速、授时服务，促进铁路交通的现代化， 实现传统调度向智能交通管理的转型。
GPS、GALILEO、BDS、GLONASS四大卫星定位系统的论述
一、基本介绍GPS数量：由２４颗卫星组成。
轨道：高度约２０２００公里，分布在６条交点互隔６０度的轨道面上。
精度：约为１０米。
用途：军民两用。
进展：１９９３年全部建成，正在实验第二代卫星系统，计划发射２０颗。
GLONASS数量：２４颗卫星组成；精度：１０米左右；用途：军民两用；进展：目前已有１７颗卫星在轨运行，计划２００８年全部部署到位。
GALILEO数量：３０颗中高度圆轨道卫星组成，２７颗为工作卫星，３颗为候补；轨道：高度为２４１２６公里，位于３个倾角为５６度的轨道平面内；精度：最高精度小于１米；用途：主要为民用；进展：２００５年１２月２８日首颗实验卫星已成功发射，预计２００８年前可开通定位服务。
BDS数量：３颗卫星组成，２颗为工作卫星，１颗为备用卫星；用途：军民两用；进展：前两颗分别于２０００年和２００３年发射成功。
二、系统组成空间部分GPS：GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),轨道倾角为55°。
卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到 4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会逐渐降低GLONASS：GLONASS系统采用中高轨道的24颗卫星星座，有21颗工作星和3颗备份星，均匀分布在3个圆形轨道平面上，每轨道面有8颗，轨道高度H=19000km，运行周期T=11h15min，倾角i=°。
GALILEO：如下图所示，30颗中轨道卫星（MEO）组成Galileo的空间卫星星座。
卫星均匀地分布在高度约为23616km的3个轨道面上，每个轨道上有10颗，其中包括一颗备用卫星，轨道倾角为56°，卫星绕地球一周约14h22min，这样的布设可以满足全球无缝隙导航定位。
卫星的设计寿命为20年，每颗卫星都将搭载导航载荷和一台搜救转发器。
北斗卫星导航系统(BDS)定位原理及其应用
北斗一号
定位原理
“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。
B1(I) B1(Q) B2(I)
开放 4.092 QPSK 授权 开放
1561.098
31
北斗二号：信号特征
北斗系统第三阶段信号
信号 B1-CD 中心频点 (MHz) 码速率 (cps) 1.023 1575.42 数据/符号速率 (bps/sps) 50/100 调制方式 MBOC(6,1,1/11) 服务类型 开放
电测定服务，该系统只需两颗卫星和地面高程数据
库就能实现我国及周边地区定位。
北斗一号
工作原理
北斗卫星 北斗卫星
标校站 标校站 中心控制系统
标校站
用户位置
标校站
系统组成
北斗一号
空间段：由3颗地球静止轨道卫星组成，两颗工作
卫星定位于东经80°和140°赤道上空，另有一颗 位于东经110.5°的备份卫星，可在某工作卫星失 效时予以接替。
第一步，94年启动北斗卫星导航试验系统建设，
2000年形成区域有源服务能力（1号）； 第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设， 2012年形成区域无源服务能力（2号）； 第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无 源服务能力（3号）。
北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划：
定位终端需发射信号的为有源定位，不发信号仅靠接收 信号就能定位的为无源定位。
北斗二号卫星导航系统介绍与应用
北斗二号卫星导航系统介绍及应用南京工业大学工业工程北斗二号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，可在全球范围内全天候、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10m，授时精度优于100ns。
2012年12月27日，北斗二号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。
北斗二号卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。
空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。
地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。
用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成。
北斗二号卫星导航系统是在北斗一号的基础上建设的卫星导航系统，但其并不是北斗一号的简单延伸，完整构成的北斗二号卫星导航系统是一个类似于GPS和GLONASS的全球导航系统。
一．研发背景1.重要的战略意义战略意义一：建设北斗卫星导航系统，是提高我国国际地位的重要载体战略意义二：是促进和推动经济社会发展的强大动力。
战略意义三：是推动我国信息化建设的重要保证。
战略意义四：是应对重大自然灾害的生命保障。
战略意义五：是增强武器效能，维护国家安全的根本命脉v战略意义七：是我国履行航天国家国际责任的需要。
战略意义八：对提升中国航天的能力，推动航天强国建设意义重大。
2.北斗一号卫星导航系统及其不足北斗一号卫星导航系统是我国第一代区域卫星导航系统，也是继GPS和GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。
作为我国自主建设的卫星导航系统，其政治，经济，军事意义不言而喻。
同美国的GPS相比。
有其独特之处，如其具有短信通讯功能就是GPS所不具备的，但总体来看，北斗一号存在明显不足：1.定位原理：北斗一号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；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。
北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战
北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战一、本文概述1、北斗卫星导航系统（BDS）简介北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务，并且具有短报文通信能力，特色鲜明。
北斗卫星导航系统自20世纪80年代开始研制，经过数十年的不懈努力，已成功发射了数十颗导航卫星，并在全球范围内实现了广泛的覆盖和应用。
北斗卫星导航系统的技术特点主要体现在高精度、高可靠性、高安全性和高服务性能等方面。
其定位精度达到了亚米级，甚至厘米级，能够满足各种高精度应用需求。
同时，北斗卫星导航系统还具有强大的抗干扰能力和高可靠性，能够在复杂环境下稳定运行，为用户提供连续、稳定的服务。
北斗卫星导航系统还采用了多重加密和安全防护措施，确保用户数据的安全性和隐私性。
北斗卫星导航系统的建成和应用，不仅提升了中国在全球卫星导航领域的地位，也为全球卫星导航系统的发展注入了新的活力。
北斗卫星导航系统的覆盖范围和服务性能不断提升，已广泛应用于交通运输、农业、气象、国土资源等多个领域，为社会发展和人民生活提供了重要的支撑和服务。
然而，北斗卫星导航系统也面临着一些挑战。
随着全球卫星导航系统竞争的加剧，如何进一步提升系统的性能和服务质量，满足不同领域的需求，是北斗卫星导航系统需要解决的问题。
北斗卫星导航系统还需要加强国际合作，推动全球卫星导航系统的协同发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
2、BDS在全球导航卫星系统（GNSS）中的地位在全球导航卫星系统（GNSS）中，北斗卫星导航系统（BDS）已经确立了自己不可或缺的地位。
作为一个成熟且不断发展的全球卫星导航系统，BDS不仅为中国，也为全球用户提供了稳定、可靠的定位、导航和授时服务。
北斗卫星导航系统常识简介(可编辑修改word版)
北斗卫星导航系统常识简介一、北斗卫星导航系统现状中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。
是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统（BDS）和美国 GPS、俄罗斯 GLONASS、欧盟 GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、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 10 米，测速精度0.2 米/秒，授时精度 10 纳秒。
北斗卫星导航系统空间段由5 颗静止轨道卫星（又称24 小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。
一般用作通讯、气象等方面）和30 颗非静止轨道卫星组成，2012 年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020 年左右覆盖全球。
中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016 年 10 月已成功发射 16 颗北斗导航卫星。
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。
北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°- 55°。
北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。
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。
北斗产业应用前景广阔，预计到 2020 年，仅北斗卫星导航市场将达到年产值 4000 亿元人民币，年复合增长率达到 40%以上。
北斗卫星导航系统常识简介
北斗卫星导航系统常识简介一、北斗卫星导航系统现状中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。
是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、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10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。
一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。
中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。
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。
北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。
北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。
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。
北斗产业应用前景广阔，预计到2020年，仅北斗卫星导航市场将达到年产值4000亿元人民币，年复合增长率达到40%以上。
北斗
一、中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）2013年12月27日，北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开，正式发布了《北斗系统公开服务性能规范（1.0版）》和《北斗系统空间信号接口控制文件（2.0版）》两个系统文件。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、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10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
1、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。
可以达到一次传送达120个汉字的信息。
在远洋航行中有重要的应用价值。
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：540000户/小时。
2、服务范围在2014年11月17日至21日的会议上，联合国负责制定国际海运标准的国际海事组织海上安全委员会，正式将中国的北斗系统纳入全球无线电导航系统。
北斗卫星导航系统空间星座由35 颗卫星组成，可为全球各类用户提供公开服务[1]。
北斗系统目前在轨工作卫星有 5 颗GEO 卫星、5 颗IGSO 卫星和 4 颗MEO 卫星[2]。
北斗系统公开服务区指满足水平和垂直定位精度优于10m（置信度95%）的服务范围。
图1 服务精度和服务范围北斗系统已实现区域服务能力，现阶段可以连续提供公开服务的区域包括55°S~55°N，70°E~150°E的大部分区域。
目前，北斗系统除在上述服务区提供相应指标的服务外，还可在55°S~55°N，55°E~160°E 的大部分区域内提供不低于水平和垂直定位精度为20m 的导航服务，以及在55°S~55°N，40°E~180°E 的大部分区域内提供不低于水平和垂直定位精度为30m的导航服务。
北斗卫星工作原理
北斗卫星工作原理
北斗卫星是中国自主研发的卫星导航系统，其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 卫星布局：北斗卫星系统采用三维星座构建，由地球同步轨道卫星、倾斜轨道卫星和地球静止轨道卫星组成。
地球同步轨道卫星覆盖大范围的区域，倾斜轨道卫星负责中等纬度区域的覆盖，而地球静止轨道卫星则在中国境内提供全球导航服务。
2. 信号传输：北斗卫星通过发射信号向用户终端传输导航和定位信息。
北斗导航信号由L1、L2两个频段组成，L1频段用于民用用户，L2频段主要用于军事和高精度定位。
卫星发射的
导航信号经过大气层和其他干扰的影响后，到达地面的用户终端。
3. 用户接收：用户终端接收到卫星发射的信号后，利用接收机进行信号解算和处理。
用户接收机通过接收多颗卫星的信号，并进行计算和分析，确定用户所处的位置、速度和时间等信息。
北斗卫星系统支持单点定位、差分定位和RTK等多种定位方式，满足不同用户的需求。
4. 数据处理：接收机接收到的信号需要经过数据处理才能得到精确的定位结果。
数据处理包括伪距观测值的解算、时钟校正、轨道计算、误差校正等步骤，通过这些处理，用户可以精确地获取自身的位置和导航信息。
总体来说，北斗卫星通过卫星布局、信号传输、用户接收和数
据处理等步骤来实现导航和定位功能。
这些步骤相互配合，确保了北斗卫星系统的稳定、可靠和精准的工作。
北斗卫星系统的建立和运行促进了我国在航天领域的发展，并为民用和军事领域提供了多种应用服务。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
覆盖范围
北斗一号
北斗二号
2007年4月14日，我国发射了第一颗北斗二号卫星，这颗 卫星采用与GPS相似的体制，即“无源定位”服务，也叫 RNSS（Radio Navigation Satellite Service）卫星无线电导 航服务，理论上，采用该种体制的卫星导航系统，用户数 量是无限制的。
第五步，中心站将计算出来的坐标数据经过卫星发送往用户机，用 户机再经过卫星向中心站发送一个回执，结束一次定位作业。
定位原理
北斗一号
“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。
第三步，中心站在接收到经卫星中转的应答信号后，根据信号的时 间延迟，计算出测距信号经过中心站——卫星——用户机——卫星—— 中心站的传递时间，并由此得出中心站——卫星——用户机的距离，由 于中心站——卫星的距离已知，由此可得用户机与卫星的距离；
第四步，根据用上述方法得到的用户机与两颗卫星的距离数据，在 中心站储存的数字地图上进行搜索，寻找符合距离条件的点，该点坐标 即是所求的坐标；
北斗一号 4星
北斗二号 23星
中地球轨道（Medium Earth Orbit，MEO）卫星、
地球同步轨道（Geostationay Orbit，GEO）卫星
倾斜地球同步轨道（Inclind Geosynchronous Orbit， IGSO）卫星
GEO和IGSO卫星在亚太地区 可视时间长，能有效增加 观测卫星数
用户段：用户的终端。
北斗一号
工作原理
北斗卫星
北斗卫星
标校站
标校站 中心控制系统
标校站 用户位置 Biblioteka 校站工作原理北斗一号
第一步，由地面中心站向位于同步轨道的两颗卫星发射测距信号， 卫星分别接到信号后进行放大，然后向服务区转播；
第二步，位于服务区的用户机在接收到卫星转发的测距信号后，立 即发出应答信号，经过卫星中转，传送到中心站；
25
北斗二号：系统组成
地面段
地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。
26
北斗二号：系统组成
主控站用于系统运行管理与控制等。主控站从监测站接 收数据并进行处理，生成卫星导航电文和差分完好性信 息，而后交由注入站执行信息的发送。
北斗三号 4星
北斗一号
上世纪90年代，美国GPS在海湾战争中的成功使用 ，坚定了我国建设自主卫星导航系统的决心。在项 目立项阶段，考虑到当时的国情，我国选择了“863 计划”倡导者陈芳允院士提出的双星定位原理系统， 也就是我们现在所熟知的“有源定位”，也叫做RDSS （Radio Determination Satellite Service）卫星无线 电测定服务，该系统只需两颗卫星和地面高程数据 库就能实现我国及周边地区定位。
第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设， 2000年形成区域有源服务能力（1号）；
第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设， 2012年形成区域无源服务能力（2号）；
第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无 源服务能力（3号）。
北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划：
定位终端需发射信号的为有源定位，不发信号仅靠接收 信号就能定位的为无源定位。
从2007年开始，到2012年为止，我国在5年内共发射了16 颗北斗二号卫星，实现了对亚太区域的覆盖，并在2012年 底正式对外提供服务，完成了北斗三步走战略的第二步。 同时，鉴于北斗一号短报文和位置报告功能的实用性，该 项功能在北斗二号中得到了保留。
定位原理
北斗二号
北斗二号：系统组成
空间段
印度：
GAGAN系统由印度空间局（ISRO）和印度机场管理局（AAI ）联合组织开发。用于广播导航信息，并可与GPS进行兼容和 互操作。空间信号覆盖整个印度大陆，能为用户提供GPS信息 和差分改正信息，用于改善印度机场和航空应用的GPS定位精 度和可靠性，也属于GPS星基增强系统。
北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划：
北斗卫星导航定位系统 原理及应用
2018年03月
古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
美国 GPS
俄罗斯 GLONASS
中国北斗 BDS
欧盟 GALILEO
各有特色：
美国GPS最早投入实用，系统精度最高 俄罗斯格洛纳斯号称抗干扰能力最强 欧洲伽利略号称系统最精密 北斗是唯一可以发短信聊天的
日本：
基于多功能卫星的星基增强系统（MSAS）是由日本气象局和 日本交通部组织实施的基于2颗多功能卫星（MTSAT）的GPS 星基增强系统，类似于美国的广域差分增强系统（WASS）。 该系统从1996年开始实施，主要目的是为日本飞行区的飞机 提供全程通信和导航服务。系统覆盖范围为日本所有飞行服务 区，也可为亚太地区的机动用户播发气象数据信息。
北斗一号
工作原理
北斗卫星
北斗卫星
标校站
标校站 中心控制系统
标校站 用户位置 标校站
系统组成
北斗一号
空间段：由3颗地球静止轨道卫星组成，两颗工作 卫星定位于东经80°和140°赤道上空，另有一颗 位于东经110.5°的备份卫星，可在某工作卫星失 效时予以接替。
地面段：由中心控制系统和标校系统组成。中心 控制系统主要用于卫星轨道的确定、电离层校正 、用户位置确定、用户短报文信息交换等。标校 系统可提供距离观测量和校正参数。
5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星
星座
GEO 卫星
MEO 卫星
24
北斗二号：系统组成
中地球轨道（Medium Earth Orbit，MEO）卫星、 地球同步轨道（Geostationay Orbit，GEO）卫星 倾斜地球同步轨道（Inclind Geosynchronous Orbit，IGSO）卫星 GEO和IGSO卫星在亚太地区可视时间长，能有效增加观测卫星数