（完整版）北斗卫星开题报告

（完整版）北⽃卫星开题报告
毕业设计（论⽂）开题报告
设计（论⽂）题⽬:
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⼀、课题研究的⽬的和意义主要⽬的是研究和分析北⽃卫星导航系统的组成及各阶段的进展情况，分析
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⼀、课题研究⽬的和意义
北⽃卫星导航系统在交通运输中的应⽤现状及发展趋势，研究北⽃卫星导航系统在交通运输中应⽤的技术特点。

在全球卫星导航系统GPS、GLONASS建成后，其不仅引导了导航定位理论与应⽤的发展，也为关乎国民经济的各个⾏业带来了巨⼤的变⾰。

在此趋势下，我国也决定建设独⽴⾃主的北⽃卫星导航系统。

近年来，北⽃卫星导航系统在航空、航海、铁路运输、陆路交通等交通领域得到了⼴泛的应⽤。

研究北⽃卫星导航系统在交通运输中的应⽤，有助于更好地了解在⽬前情况下该系统在交通运输中的应⽤特点和条件，为现阶段如何把北⽃卫星导航系统更好地应⽤于交通运输中奠定技术基础。

⼆、⽂献综述
北⽃卫星导航系统简称为北⽃系统(BeiDounavigation satellite system，BDS)是我国正在实施的⾃主建设、独⽴运⾏的全球卫星导航系统。

类似美国的全球定位系统(globalpositioning system，GPS)，BDS也由空间段、地⾯段和⽤户段三部分组成。

全球覆盖的BDS的空间段将由5颗地球静⽌轨道(geostationary earth orbit，GE0)卫星、27颗中圆轨道(medium earth orbit，MEO)卫星和3颗倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous satellite orbit，IGSO)卫星构成。

5颗GEO卫星分别位于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°⾚道上空。

27颗MEO卫星均匀分布在3个轨道⾯上，轨道倾⾓55°，轨道⾼度21 500 km。

3颗IGSO卫星分布在3个倾斜同步轨道⾯上，轨道倾⾓55°，轨道⾼度36 000 km。

地⾯段包括主控站、监测站、注⼊站等若⼲地⾯站。

主控站收集各个监测站的观测数据，进⾏数据处理，⽣成卫星导航电⽂、⼴域差分信息和完好性信息，完成任务规划与调度，实现系统运⾏控制与管理等；注⼊站在主控站的统⼀调度下，完成卫星导航电⽂、⼴域差分信息和完好性信息注⼊以及有效载荷的控制管理；监测站对导航卫星进⾏连续跟踪监测，接收导航信号，发送给主控站，为卫星轨道确定和时间同步提供观测数据。

⽤户段由各类BDS⽤户终端，以及与其他卫星导航系统兼容的终端组成。

BDS按照“先区域、后全球，先有源、后⽆源”的总体发展思路，它的建设分为三步：第⼀步，在2000年初步建成北⽃卫星导航试验系统，形成区域有源服务能⼒；第⼆步，在2012年建成“区域覆盖的”北⽃卫星导航系统，形成亚太地区的区域⽆源服务能⼒；第三步，在2020年左右，建成“全球覆盖的”北⽃卫星导航系统，形成全球⽆源服务能⼒。

2000年10⽉和12⽉相继成功发射了2颗北⽃导航试验卫星，并于2003年5⽉发射了第三颗北⽃导航备份卫星，标志着北⽃卫星导航试验系统顺利完成，也
意味着我国拥有了⾃主完善的第⼀代卫星导航定位系统。

2012年12⽉27⽇北⽃系统空间信号接⼝控制⽂件对外正式公
布，BDS向亚太⼤部分地区正式提供连续⽆源定位、导航、授时等服务，标志着BDS建设第⼆步计划圆满完成。

根据北⽃系统的第三步建设计划，当空间星座达到全球覆盖时，BDS可在全球范围内，向各类⽤户提供全天候、⾼精度、⾼可靠性的定位、导航和授时(positioning，navigation and timing，PNT)服务，并兼具短报⽂通信能⼒。

BDS的PNT服务主要包括开放服务和授权服务两类。

开放服务是为全球⽤户免费提供开放、稳定、可靠的基本PNT服务，定位精度为10 m，测速精度为0.2 m/s，授时精度为20 ns；授权服务是为全球⽤户提供更⾼性能的PNT服务。

在亚太地区，BDS还向⽤户提供短报⽂通信和差分完好性服务。

在未来不久，BDS将与GPS、俄罗斯的全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GLONASS)和欧洲的伽利略卫星导航系统(Galileosatellite navigation system，Galileo)并驾齐驱，共造“百星璀璨”的卫星导航盛世。

随着经济的不断发展，道路运输活动也⽇益频繁，为了保证车辆的安全运⾏，车载卫星导航系统就成为道路运输过程中必不可少的设备。

⽬前，交通运输卫星导航应⽤是最⼤的导航应⽤领域，80% 的卫星导航应⽤集中在交通运输⾏业，主要涵盖了公路、⽔路、沿海港⼝、航空和铁路等业务领域。

具有“规模⼤、模式多、范围⼴、要求⾼”等诸多特点。

根据应⽤领域的不同，卫星导航定位精度等指标的需求均有所不同（见表1）。

表1 交通运输卫星导航应⽤精度要求
北⽃导航系统在构建综合运输信息平台⽅⾯的应⽤。

长期以来，我国铁路、公路、⽔运、航空等交通运输⽅式分属不同部门管理，在路⽹规划和投资建设上各⾃为政、
不顾⼤局，缺乏统⼀的规划和安排，各部门之间难以实现信息共享。

导致各种交通运输⽅式之间难以形成有效合⼒，⽆法共同开发、利⽤现有的交通运输资源。

这既造成了交通设施“ 公共产品”在某种程度上的过剩和浪费，⽆法实现帕累托最优效率；⼜增加了⼈们出⾏的换乘时间，降低了交通运输效率。

⽽将北⽃卫星导航系统应⽤于综合运输信息平台建设，可以通过卫星系统采集、处理交通运输设施的空间分布以及各种设施在⼀定时间范围内的应⽤情况，同时综合监测、汇总集成铁路、公路、⽔运、航空等各种运输⽅式的实时数据，建⽴⼀个包含各种交通信息的综合数据库，实现运输信息的有效共享，为各部门决策提供全⾯的、综合的、及时有效的交通运输信息，⽅便各种运输⽅式主管部门之间的合作。

此外，构建综合运输信息平台也能够为公众提供综合运输信息服务，⽅便旅客出⾏。

北⽃导航系统在实现车辆实时跟踪⽅⾯的应⽤。

近年来，为强化运输过程监管，确保交通运输安全，实现运输过程动态监管全覆盖。

随着我国⾃主研发的北⽃卫星导航系统的投⼊使⽤，其在交通运输⾏业动态监管的优势已逐步显现。

北⽃是世界上⾸个集定位、授时和短报⽂通信为⼀体的卫星导航系统。

道路运输车辆卫星定位系统由政府平台、企业平台、车载终端、计算机通信⽹络等组成，通过系统各组成部分之间的互联互通，实现业务管理及数据交换和共享。

政府平台通过平台接⼝及统计分析功能，主要实现对上级平台的数据报送、对下级政府平台的管理和对企业平台的监管和服务。

企业平台接⼊到政府平台，主要通过对车载终端的控制，实现对营运车辆安全运营的监控，并实时上报各项数据给政府平台。

车载终端获取道路营运车辆在⾏驶过程中的基本信息，及时通过GPRS ⽆线⽹络上传给企业平台。

同时响应企业平台下达的各种监控命令，并实时上传车辆当前⾏驶的信息，其系统总体架构如图 1 所⽰。

图 1 道路运输车辆卫星定位系统总体架构
北⽃卫星导航系统在信息查询⽅⾯的应⽤。

将北⽃卫星导航系统应⽤于车辆，还可以为⽤户提供旅游景点、酒店、医院、停车场等公共信息。

⽤户可以在电⼦地图上根据需要进⾏查询，导航系统将会在电⼦地图上显⽰出⽤户所查地点的具体位置，极⼤地⽅便了在异地出⾏⼈员的⽣活和⼯作。

有助于提⾼交通应急管理⽔平。

近年来，我国公路⾏业快速发展，据《2012 年公路⽔路交通运输⾏业发展统计公报》统计，截⽌2012 年年底，我国公路总⾥程达423.75万公⾥，其中⾼速公路⾥程达9.62万公⾥。

⾼速公路的路⽹的不断完善给道路运输⾏业节省了⼤量的时间和路程。

但是，我们也必须看到，⾼速度往往伴随着⾼风险，不论是导论旅客运输车辆，还是道路货物运输车辆，⼀旦发⽣事故，其结果将会是灾难性的，伤亡损失⼤；特别是在道路
危险货物运输过程中，意外事故极易引发社会混乱和其他连锁反映，对社会秩序带来严重影响。

因此，⾯对交通安全问题⽇益突出的现状，为了减少⼈⼒、财⼒损失，将社会影响降到最低，运⽤卫星导航技术的定位与测速服务，对⾏驶车辆进⾏实时监测，减少交通事故发⽣率就显得尤为必要。

另外，交通事故⼀旦发⽣，救援队伍越快到达事故现场，就我们就能够抢救更多的⽣命，减少社会损失。

北⽃卫星导航系统的短报⽂通信功能可以通过卫星导航终端设备及时向交通管理中⼼和120 中⼼报告事故发⽣的具体位置，便于救援部门及时准确地确定事故发⽣地点，选择最佳救援⽅案，缩短营救时间，确保伤者可以第⼀时间得到救治。

随着北⽃卫星导航系统建设的⽇渐完善，北⽃卫星导航系统在国民经济各⾏业的⼤规模应⽤已指⽇可待。

交通运输是卫星导航系统应⽤⽐较成熟、产业发展较好的领域之⼀，北⽃系统独特的技术优势在这些领域⼀定会有更⼤的作为。

⽬前交通运输企业和道路交通管理部门基本都在使⽤GPS系统，但是组织性不强，效果并不显着。

如果采⽤如车辆必须上交强险⼀样的强制措施，在所有的车辆上都安装北⽃卫星导航系统终端，将导航终端与车牌⼀⼀对应，每辆车赋予唯⼀的编码，将为道路安全管理带来很多好处。

⽐如防⽌⿊车、套牌车、报废车上路的现象、对未进⾏年检、保险的车辆进⾏监管、解决车辆被盗的问题，还可以迅速查明事故地点，实施救援等。

三、课题基本内容、拟解决的主要问题
1、基本内容
（1）北⽃卫星导航系统的组成
（2）北⽃卫星导航系统各阶段的进展情况
（3）分析北⽃卫星导航系统在交通运输中的应⽤现状
（4）研究北⽃卫星导航系统在交通运输中应⽤的技术特点
（5）分析北⽃卫星导航系统所⾯临的重⼤挑战
（6）展望北⽃卫星导航系统在未来的发展趋势
2、拟解决的主要问题
（1）研究北⽃卫星导航系统⾃建⽴以来在交通运输⾏业中的主要应⽤范围以及当前的应⽤现状
（2）⽐较在交通运输领域中，北⽃卫星导航系统较GPS、GLONASS所具有的优势与长处、缺陷与不⾜
（3）分析当前制约北⽃卫星导航系统在交通运输业⼤范围应⽤的主要问题
（4）展望在未来若⼲年中北⽃卫星导航系统在交通运输⾏业的发展前景与期望四、课题研究技术路线或研究⽅法
⾸先收集北⽃卫星导航系统在交通运输业的参考资料和实例分析，并对资料进⾏深⼊研究，并总结北⽃卫星导航系统应⽤中的优缺点。

然后分析影响其实际应⽤效果的重要影响因素，并根据分析结果试给出解决⽅法。

最后展望北⽃卫星导航系统在交通运输⾏业中的发展趋势。

五、进度安排
第⼀阶段（2015年12⽉15⽇— 2016年3⽉10⽇）：查询、阅读和分析总结⽂献资料，学习相关知识，撰写开题报告、准备开题答辩。

第⼆阶段（2016年3⽉11⽇）：开题答辩。

第三阶段（2016年4⽉25⽇— 5⽉27⽇）：资料总结综述，数据对⽐分析，总结研究成果，撰写论⽂初稿。

第四阶段（2016年5⽉28⽇— 6⽉10⽇）：进⾏论⽂修改和完善，指导教师审阅，根据指导教师意见，进⼀步修改论⽂，完成论⽂终稿。

第五阶段（2016年6⽉11⽇— 6⽉19⽇）：准备演⽰⽂稿等答辩所需材料，准备答辩。

第六阶段（2016年6⽉20⽇— 6⽉22⽇）：论⽂答辩。

六、主要参考⽂献
[1] 宁津⽣等. 全球导航卫星系统发展综述[J]. 导航定位学报, 2013, 1(1): 3-8
[2] 杨志鹏等. 基于GPS+“北⽃”双星导航的道路运输车辆卫星定位系统应⽤研究[J]. 信息通信, 2014(7): 6-7
[3] 杨元喜. 北⽃卫星导航系统的进展、贡献与挑战[J]. 测绘学报, 2010,39(1): 1-6
[4] 冯涛等. 交通运输⾏业北⽃应⽤标准发展战略思考[J]. 卫星应⽤, 2014(11):52-54
[5] 李克昭等. 北⽃系统的特⾊、机遇与挑战[J]. 导航定位学报, 2014, 2(2): 21-25
[6] 杨元喜等. 中国北⽃卫星导航系统对全球PNT⽤户的贡献[J]. 科学通报,2011,56(21): 1734-1740
[7] 张炳琪等. 交通运输卫星导航增强系统及应⽤总体研究. 中国卫星导航学术年
会, 2015
[8]刘晓敏. 北⽃导航应⽤产业近年发展现状[J]. 国际太空, 2014(4): 15-17
[9]谭桂杉. COMPASS北⽃卫星导航系统在交通⽅⾯的应⽤[J]. 中国信息化, 2013(10): 17
[10]李志勇. 北⽃系统在交通运输管理中的应⽤及前景[J]. 中国外资, 2013(2): 67
[11]Lin Xueyuan . Effect of Digital Map on Active Beidou Position System[J]. The Eighth International Conference on
Electronic Measurement and Instruments
[12]Aigong Xu Precise Point Positioning Using the Regional BeiDou Navigation Satellite Constellation。