卫星分布图
卫星通信基础知识(六)卫星天线的方位 仰角 极化角
卫星通信基础知识（六）卫星天线的方位仰角极化角要进行卫星接收，关键点是卫星接收天线的定位，它包括：天线的方位角、仰角和馈源的极化角这三大参数。
1、方位角从地球的北极到南极的等分线称为经线（0－180度），把地球分为东方西方，偏东的经线称为东经，偏西方的经线称为西经。
从地球的东到西的等分线称纬线（0－90度），把地球分为南北半球，以赤道为界（赤道的纬度为0），北半球的纬线称北纬，南半球的纬线称南纬。
我国处于北半球的东方，约在东经75－135度，北纬18－55度之间。
所有的广播电视卫星都分布在地球赤道上空35786.6公里的高空同步轨道的不同经度上，平时我们惯称多少度的卫星，这个度指的是地球的经线。
卫星在地球上的投影称为星下点，它是位于赤道上，经度与卫星经度相同的地方。
如亚太6号卫星的星下点是位于赤道上的东经134度的位置。
我们在寻星时，如果你所在的地方（北半球）的经度大于星下点的经度，那么天线的方位角必定时正南（以正南为基准）偏西，反过来，如果你所在的位置的经度小于星下点的经度，那么天线的方位角是正南偏东。
卫星天线的方位角计算公式是：A＝arctg｛tg(ψs－ψg)/sinθ｝----------(1)公式（1）中的ψg是接收站经度，ψs为卫星的经度，θ为接收站的纬度。
图1是卫星的方位角示意图。
方位角的调整方法很简单，首先用指南针找到正南方，天线方向正对正南方，如果计算的角度A是负值，则天线向正南偏西转动A度，如果A是正值，则天线向正南偏东方向转动A度。
即可完成方位角的调整。
2、仰角 仰角是接收站所在地的地平面水平线于天线中心线所形成的角度，如图2所示。
仰角的计算公式是： .-----------------⑵ 仰角的调整最好是用量角器加上一个垂针作成的仰角调整专用工具进行调整。
方位角和仰角的调整顺序是，先调整好仰角，在调整方位角。
3、极化角 国内或区域卫星一般都是线极化，线极化分为水平极化（以E‖表示）和垂直极化（以E⊥表示）。
第一章绪论 第二节导航定位卫星及其星座
GPS测量定位技术
一、GPS卫星及星座
GPS系统主要是为美国海陆空三军服务的，它具有广 泛的军事用途，例如，为地面部队迅速行动指明方位， 为核潜艇导航，为弹道导弹导航，检测全球核爆炸，摄 取全球性的军事情报，反潜艇，反导弹等等。因此， GPS卫星的内部设备复杂而繁多，例如，为了战略部队 的应急通讯，美国在GPS卫星上安装战略通信机，其重 量达16.03㎏，体积为0.0124m3，采用240-272MHZ、 318-400MHZ和7900-8000MHZ的微波信号，辐射功率 为20W。
GPS测量定位技术
二、前苏联GLONASS全球卫星导航系统
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°，轨道倾角64.8°，轨道的偏心率为 0.01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高 度 为 19100km ， 运 行 周 期 为 11 小 时 15 分 。 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°以上）地区的可视性较好。 每颗GLONASS卫星上装有铯原子钟，以产生高稳定的 时标，并向所有星载设备提供同步信号。星载计算机将从 地面控制站接收到的信息进行处理，生成导航电文向地面 的用户广播。
GPS测量定位技术
第一章 绪论
•学习目标 •第一节 卫星大地测量及其发展 •第二节 导航定位卫星及其星座 •第三节 GPS在国民经济建设中的应用 •本章小结 •思考题与习题
GPS测量定位技术
第一章 绪论
学习目标
•了解GPS系统的构成，卫星的个数及寿命，卫星的 运行周期及发射功率，原子钟的精度，定位信号频 率。GPS的地面控制系统和截止2003年10月，目前GPS在轨工作卫星为28颗，其中 17号星在2003年6月6日至7月23日期间列为不健康状况，7 月9日其星钟从Cs4转为Rb2，卫星移到D6星位上又开始正 常运行。现在工作的卫星编号从1号至31号之间，只有12号、 19号、22号为空缺。28颗卫星中有3颗为BLOCKII卫星，17 颗为BLOCKIIA卫星，8颗为BLOCKIIR卫星，正在用铯钟(Cs) 运行的有11颗卫星，其余均用铷钟(Rb)，在1993年11月22 日启用的卫星达15颗，即工作差不多十年以上的卫星数目 过半数，最早的一颗卫星还是1989年6月发射的。原先21号 星是1990年8月2日发射的，去年9月25日出现异常情况， 于2003年1月27日宜布退出服务，现已为2003年3月31日 发射的卫星所接替，后者在4月12日投入正式服务。
各国卫星导航系统比较（北斗、伽利略、GLONASS、GPS）
北斗卫星导航系统简介卫星导航系统是重要的空间基础设施，为人类带来了巨大的社会经济效益。
中国作为发展中国家，拥有广阔的领土和海域，高度重视卫星导航系统的建设，努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。
2000年以来，中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”，建成北斗导航试验系统(第一代系统)。
这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能，并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。
中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由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，即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。
开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度0.2米／秒。
授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星，2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统。
伽利略卫星导航系统简介数量：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； 1999年2月10日，欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统“伽利略”计划，该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球定位卫星系统。
欧盟之所以进行“伽利略”计划，主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖，打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断，在使欧洲获得工业和商业效益的同时，赢得建立欧洲共同安全防务体系的条件。
其实，欧空局(ESA)早在1990年就决定研制“全球导航卫星系统(GNSS)”，GNSS分为两个阶段，第一阶段是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球导航卫星系统(GNSS-1)，第二阶段是建立一个完全独立于GPS 系统和GLONASS系统之外的第二代全球导航卫星系统(GNSS-2)。
卫星云图-大范围云系——【天气预报 精品资源】
卫星云图上云系大范围分布分析
卫星云图上常见的云型和云系
1.带状云系：具有清晰的弯曲或直的长轴，长和宽之比约为4：1，且 宽度常大于1个纬距的云带，它与天气尺度的锋面、急流和热带辐 合带相联系。
卫星云图上常见的云型和云系
2.涡旋云系：是一条或更多的螺旋云带朝着一个公共中心 辐合的云系，它常与天气尺度或行星尺度的涡旋相联系 。在卫星云图上不仅可以看到较大尺度的气旋，还可以 看到一个个大小不等的小涡旋。
南海洋面上的弧状积云线
卫星云图上常见的云型和云系
5.细胞状云系：细胞的形状成环状或U字形，其中心为无云或少云,边缘是 云区，并且主要是由浓积云组成，称为开口细胞状云，它常出现在 气温与下垫面之间那些温差大，对流较旺盛地区。闭合细胞状云呈 球形，中央为云区，四周少云或无云，主要由层积云组成。
6.逗点云系：形如逗号，它是由于大气非均匀旋转使云变形造成，所以 它总与最强的正涡度平流相联系。识别注意其后边界应是“S”形。 具有逗点头(宽)而逗点尾细，以及有干侵入区。
台风云型 台风是热带气旋发展的最高阶段，它经历了热带低压、风暴、强风暴三
个阶段后才发展为台风。热带气旋发展初期，其云型千姿百态，大 体可以归结为热带辐合带中扰动、东风波和高空冷涡等。台风云型 主要由外部螺旋云带、中心密实云区和眼区三部分组成。 1 螺旋云带：一条或多条宽度多在1/2纬距以上不等的云带，旋向一个共 同中心汇合，云带常常嵌着一些白亮的对流云团。
GPS简介科普
按用途划分
1.导航领域(陆海空导航,监控,调度) 2.授时领域(电力,天文,电讯„) 3.测姿领域(飞行器姿态测量) 4.精密定位领域 A.测绘(大地测量,控制测量,精密工程测量 ,变形监测,海洋测量,摄影测量„„) B.地球科学(地球动力学,地震监测,卫星遥 感,灾害监测,资源勘探„„) C.水利(大坝监测,滑坡监测) D.天文,气象,环境„„
•发送钟差改正参数 •发送电离层和对流层改正参数 •其他（监测核试验L3和军事用途L4)
3. GPS控制部分简介
- 5个监控站
24小时连续对每一颗卫星进行连续 跟踪观测，采集数据，用以预报轨道和改正时钟,并将数 据发送到主控站
- 1个主控站(MCS) 位于 Colorado Springs 附近 Falcon空军基地. MCS 对监测跟踪站传送来的数据进行 处理，计算每一颗卫星的星历和钟差等参数，将星历和 钟差等参数及控制指令传送到注入站。 MCS 也是唯一控 制卫星随机运动的地面站。 - 3个注入站 具有地面天线用来发送上载信息和 控制数据，当卫星经过注入站上空时，将星历和钟差等 参数及控制指令注入给每颗卫星。
- 消除接收机和卫星钟差 - 消除整周模糊度 - 允许探测周跳
(六)GPS精密定位有哪 些实现方法?
•静态测量
•实时动态测量ＲＴＫ
•静态测量：
水平：
3mm + 0.5ppm x D
垂直： 6mm + 0.5ppm x D
• RTK •
平面 10MM+1ppm 高程 20mm+1ppm
RTK(Real Time kinematic) 概念
• 双差观测方程 pq pq pq • DD 12(ti)= (f/c) ρpq 12(ti)+ (f/c) δρ 12trop pq (f/c) δρ 12ion－ N 12(t1) • 通过多个卫星,多个历元的观测,即可解算 两个观测站之间的 三维坐标差 及
航天科技的发展改变我们的生活
无线耳机：今天的酷与方便，来源 于月亮与地球的通话
受阿姆斯特朗在月球上和美国宇航局控制中心通话的启迪，20世纪60年代美国 航空业为飞行员开发了一系列舒适轻便的耳机。今天，这些技术仍在以各种通信和 电话设备的形式不断发展，专业商务人士和玩交互式视频游戏的消费者都在使用这 种灵活高效的移动耳机。
谢谢！
任何一种科学技术，都会被人类用到某
窃 种极致的状态。于是，无线耳机这种东西很 听 自然的就和窃听联系在了一起。窃听有很多 风 种方式，无线耳机的出现，使窃听的水平向 暴 前迈进了一大步，或者说，让那些窃听背后
不可告人的目的容易实现了很多。
太空蔬菜：天上育种地上吃
——中国推广最好的太空技术
太空蔬菜种子是将普通蔬菜种子搭载于航天卫星， 经过太空失重、缺氧等特殊环境变化，内部结构发生激 变，返回地面后，经农业专家多年培育而成。因为种子 在太空中受到失重、辐射等很多种复杂的作用，使其内 部DNA的遗传 链产生突变，其结果就像是在陆地上搞基 因育种一样。中国目前已培育出的太空蔬菜：太空苦瓜、 太空黄瓜、太空青椒、太空西红柿、太空茄子、太空南 瓜、太空大豆等等。
航天科技 改变生活
目录
• 图片欣赏 • 中国航天发展现状 • 生活中的航天产品
运载火箭
航天飞机
空 间 飞 行 的 卫 星
地面信号接收系统
中国航天事业的发展
中国航天科技发展的领军人物
——钱学森
1956年10月8日，中国第一个火 箭导弹研制机构——国防部第五研 究院成立，钱学森任院长。
东方红一号卫星
太空食品：宇宙里也有美味佳肴
GPS 系统简介
§4.4 线放样操作：测量→线放样说明：工程之星中的线放样指的是放样直线。
图4-15 线放样屏幕点击，打开线放样坐标库（图4-16），放样坐标库的库文件为*.lnb，选择要放样的线即可（如果有已经编辑好的放样线文件）。
图4-16线放样坐标库如果线放样坐标库中没有线放样文件，点击“增加”，输入线的起点和终点坐标就可以在线放样坐标库中生成线文件如图4-17：第四章软件介绍—测量64《工程之星用户手册》图4-17 放样线的编辑如果需要里程信息的话，在图4-17中可以输入起点里程，这样在放样时，就可以实时显示出当前位置的里程（这里里程的意思是从当前点向直线作垂线，垂足点的里程）。
在线放样坐标库中增加线之后选择放样线确定后出现线放样界面如图4-18：图4-18 线放样显示界面在线放样界面中，当前点偏离直线的距离、起点距、终点距和当前点的里程（里程指的是从当前点向直线作垂线，垂足点的里程）等信息，其中偏离距中的左、右方向依据是当人沿着从起点到终点的方向走时在前进方向的左边还是右边，偏离距的距离则是当前点到线上垂足的距离。
起点距和终点距有两种显示方式，一种是当前点的垂足到起点或终点的距离，另一种是指的是当前点到起点或终点的距离。
DX、DY 显示的是当前点和其相对于线段的垂足之间的距离。
当前点的垂足不在线段上时，显示当前点在直线外。
线放样界面中的虚线显示是可以设置的，点击，进入线放样设置对话框如图4-19所示：第四章软件介绍—测量《工程之星用户手册》图4-19 线放样的设置线放样设置也分为提示设置和显示设置。
提示设置中的最小值是离放样直线最近的两条平行虚线的距离，最大值是指离放样直线最远的两条平行虚线的距离。
平行虚线的数量为最大值除最小值结果的整数部分。
整里程提示指的是当前点的垂足移动到所选择的整里程时会有提示音。
GPS 系统简介GPS 系统的组成作为全球性，全天候，高精度测量的一种新型方式，GPS 测量方法，已目前被广大用户所接受，最早在1973 年，美国国防部就开始批准三军共同研发一种新型军用导航系统，我们就称之为GPS 全球卫星定位系统，1978年2 发射第一颗试验卫星，从1989年2月到1993 年，发射了24颗卫星，构建了GPS 卫星工作星座的基本，GPS 卫星运行高度在20200 公里，分部在6 个轨道面上，每个轨道4 个，其中有21 颗工作卫星，和3颗备用活动卫星的结构，卫星编号从0 到31，并随着卫星寿命的到期，会发射陆续的替代卫星，以维持GPS 卫星星座的稳定。
GPS_介绍
卫星导航系统介绍
———GPS简介
清华大学宇航中心
张海云
2011年春季
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量及多普勒频移测量处理器：为灵魂部分
储器：
示器
源
ÿ
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清华大学宇航中心。
GPS系统的组成及信号格式(1)
1 1 10 1 10
1 1 1 1 1 SL （ t） B P P（ t）D（ t） cos （L t L ）
GPS系统的组成
1.1 地面监控站的分布
GPS系统的组成
1.2 监控系统的作用
主控站又称联合空间执行中心（CSOC），它的任务主要有： （1）采集数据，推算编制导航电文。主控站的大型电子计算机采 集本站和5个观测站的所有观测资料，根据收集到数据，推算各卫 星的星历、卫星钟差改正数、状态数据以及大气改正数。 （2）给定全球定位系统时间基准。GPS的监测站和各个卫星上都 有自己的原子钟，他们与主控站的原子钟并不同步，全球定位系 统中以主控站的原子钟为基准，测出其他星钟和监测站站钟对于 基准钟的钟差，并将这些钟差信息编辑到导航电文中，传入到注 入站，转发至各卫星。 （3）协调并管理所有地面监测站和注入站系统，诊断所有地面支 撑系统和天空卫星的健康状况。 （4）调整卫星运动状态，启动备用卫星。
GPS系统的组成和信号格式
GPS系统的组成
GPS定位系统包括三大组成部分: 1.地面监控部分； 2.空间卫星部分；
3.用户接收部分。
GPS系统的组成
1.1 地面监控站的分布
GPS工作卫星的地面监测部分由一个主控站,三 个注入站和（Colorado Spings）的联合空间执行中心 CSOC ；三个注入站 分别设在大西洋的阿森松（Ascension），印度洋的 狄哥.伽西亚（Diego Garcia）和太平洋的卡瓦加兰 (Kwajalein) 三个美国空军基地上；五个监测站， 除一个单独在夏威夷外，其余四个都分设在主控站 和注入站上。
各大卫星场强图及天线选择和四切一设置指南
各大卫星场强图C波段接收信号强度所需要的天线大小参考KU波段接收信号强度所需要的天线大小参考76.5C波段76.5KU波段108.2°新天11号卫星（原GE-1A APP-1 WORLD-1卫星）Ku波段东北亚110.5°E鑫诺1号卫星C波段EIRP场强图115°E中星6B卫星C波段EIRP场强图120°E泰星1A卫星C波段EIRP场强图119.5°E ipsTAR-1宽带1号卫星Ku波段亚洲—澳洲区域覆盖图120°E泰星4号卫星i PSTAR全球宽带卫星系统覆盖图125°E 鑫诺3号卫星C波段EIRP场强图138°E亚太5号卫星C波段EIRP场强图140°E快车AM3卫星C波段EIRP场强图（注：括弧外数值为11个转发器的EIRP值，括弧内数值为5转发器的EIRP值）144°E超鸟C卫星Ku波段东北亚垂直波束EIRP场强图146°E马布海2号卫星C波段EIRP场强图146°E马布海2号卫星Ku波段EIRP场强图150.5°E 帕拉帕C1卫星C波段亚洲波束EIRP场强图166°E国际8号卫星C波段太平洋垂直波束EIRP场强图169°E国际2号卫星C波段大平洋水平波束2 EIPR场强图174°E国际802卫星Ku波段东北亚波束EIRP场强图180°E国际701卫星C波段EIRP场强图62°E 902卫星C波段区域波束EIRP场强图66°E国际704卫星C波段东半球波束EIRP场强图68.5°E国际7号卫星C波段EIRP场强图70.5°E欧洲W5卫星Ku波段可移动亚洲波束EIRP场强图75°E ABS-1 卫星Ku波段北波束EIRP场强图75°E洛马1号卫星C波段EIRP场强图76.5°E亚太2R卫星C波段全球波束EIRP场强图78.5°E泰星5号卫星C波段亚洲区域波束EIRP场强图78.5°E泰星2号卫星C波段东亚波束EIRP场强图80°E快车2号卫星C波段全球波束EIRP场强图83°E印度2E卫星C波段东亚波束EIRP场强图85度国际706-Ku波段场强图90°E雅玛尔102卫星C波段EIRP场强图92.2°E 中星9号Ku波段卫星EIRP场强图93.5度印星2C-C场强图95°E新天6号Ku波段中国波束场强图115.5°E 中星6B卫星C波段场强图105.5E亚洲3S卫星C、ku波段转发器覆盖图125°E 鑫诺3号卫星场强图亚洲4号卫星C、Ku波段转发器覆盖图如何使用卫星信号场强覆盖图来选择接收天线口径首先是要了解到欲收卫星信号覆盖的分布情况，是全波束覆盖还是分片波束覆盖，进而根据接收地所处波束覆盖的实际场强EIRP值和区别是集体接收站还是个体单收站等情况去选择接收天线的口径大小。
全球定位系统
北斗七星：斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏； 斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。
早先，人们曾利用星空来辨别方 向，后来发明了指南针、罗盘和六分 仪等仪器来帮助识别方向。在科学技 术高度发展的今天，人们开始使用 GPS来进行精确定位和导航。
由前苏联80年代开始建设，与美国GPS相似，也 由卫星星座、地面监控站和用户设备组成。空间部分也 由24颗卫星组成。由于精度不够，再加上经济无力补网， 后来在轨卫星陆续退役，目前只有6颗卫星可用，不能 独立组网，只能与GPS联合使用。 2.欧洲伽利略卫星导航系统 99年提出，专门为民用设计，21颗卫星，另加3颗覆盖 欧洲的静止轨道卫星，独立与GPS，但可以相互兼容和 操作。中国加入。
卫星分布图描绘 了在你处位置（圆 心）仰望天空能搜 索到的卫星，大圆 表示地平线，小圆 为抬以45°角仰望 天空的范围，越靠 近中心，卫星信号 越强。
数字表示被接收信号的卫星编号， 黑色柱长短表示信号的强弱。
手机和手表上的 GPS
手持型的 GPS
测绘使用的 GPS
GPS 信 号 接 收 机
航空与航海使用的 GPS
二、全球定位系统的应用
1、应用原理：定位导航（卫星不间断地发 送自身的数据参数和时间信息，用户接收 到这些信息后经过计算，求出接收机的三 维位置、三维方向以及运动速度和时间信 息。）
思考与讨论： 车载GPS有哪些用途？
/20101214/n2782 98222.shtml
量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管 制的安全性和灵活性。通过GPS接收设备，民航
飞行员能驾机准确着陆并安全、及时收入停机
卫星定位导航系统原理及应用第三讲
GPS主控站和监控站分布图
主控站的主要任务
收集和处理本站及各监测站的跟踪测量数据，计算卫 星的轨道和钟参数；
将预测的卫星星历、钟差、状态数据及大气传播改正 参数编制成导航电文传送到注入站；
纠正卫星的轨道偏离，必要时用备用卫星取代失效的 工作卫星；
检测整个地面系统的工作。
注入站的主要任务
但GPS试验卫星阶段的多次试验结果表明,实 际定位精度远远高于预测值。利用C/A码的定位精 度可达14m,利用P码的定位精度可达3m。
这个出人意料的结果促使美国军方认真
评估允许民间用户使用C/A码定位带来的影 响。于是根据前总统里根1983年5月的决 策,1984年确立了保护国家安全的两大政策, 即防止敌对势力对 P码信号进行干扰的AS (Anti-Spoofing)政策和降低C/A码定位精度 的SA(Selective Availability)政策。SA政 策包括对GPS卫星基准信号采用δ技术,对导 航电文采用ε技术。
★促使美国取消SA政策的原因
第一，随着民间应用开发的不断深入，对定位 精度的要求也不断提高，于是具有较高定位精度的 差分GPS（DGPS）技术和广域差分GPS （WADGPS）技术应运而生，这些技术的应用将使 SA基本失去作用。
第二，同时随着国际用户的增加，改善C／A码 定位精度的要求也日益迫切，有些国际机构已经具 备建立自己的GPS的经济和技术实力，有可能建立 一个类似的系统，这将使美国在军事和技术上失去 优势，在经济上蒙受损失。
GPS系统组成
GPS信号接收机
GPS信号接收机是GPS导航卫星的用户设备， 是实现GPS卫星导航定位的终端仪器。
它是一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS 卫星导航定位信号的无线电接收设备。既具 有常用无线电接收设备的共性，又具有捕获、 跟踪和处理卫星微弱信号的特性。
北斗导航卫星系统(CNSS或BDS)简介
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
GPS卫星定位原理
一文看懂GPS模块定位原理、特点及应用GPS是美国的卫星导航系统，由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星。
24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，即每个轨道面上有4颗卫星。
如下图所示，卫星轨道面相对于地球赤道面的轨道倾角为55°，各轨道平面的升交点的赤经相差60°，一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星升交角距超前30°。
这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻至少可以观测到4颗卫星。
GPS卫星定位系统卫星轨道高度约为20200km，定位精度可以达到10m。
GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供GPS 接收机接收。
由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离。
卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个码实现时间同步，接收机便能测定时延;将时延乘上光速，便能得到距离。
GPS卫星发送的无线电信号采用扩频的调制方式。
GPS卫星定位基本原理：测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。
要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。
而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距。
为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。
通过接收机时钟得到时间差，从而知道四个信号从卫星到接收机的不准确距离（含同一个误差值，由接收机时钟误差造成），用这四个不准确距离和四个卫星的准确位置构建四个方程，解方程组就得到接收机位置虽然说室内定位的市场在不断增长，但是鉴于室内空间布局的差异性，没有一套可以直接套用的应用方案，所以，现阶段，室外定位市场空间依然是占比最大的，而且发展也更为成熟。
世界夜晚灯光卫星地图
世界夜晚灯光卫星地图地球夜间灯光分布图由美国国家航空航天局地球观测站(NASA's Earth Observatory)根据苏奥米国家极卫星(Suomi NPP)获得的数据制作的一张测绘地图，展示了地球入夜的城市灯火分布情况。
这张测绘地图里的数据是在某个时间段内将各个特定时间点测定的地球夜半球灯光数据汇总整理获得。
在画面处理之前，夜间灯光图其实是这样的：之后就亮多了。
一方面，灯光地图直接反映了当地的工业化水平和城市化水平；另一方面，也能部分反映世界人口的集中分布。
灯光图也是我们组常用的材料之一。
我们先来看看各大洲的夜间灯光图：亚洲由东亚、南亚、西亚相对光亮的地区，和中亚内陆想对阴暗的地区，这大两部分组成。
东亚沿海地区、印度北部、波斯湾-新月沃地集中了亚洲大部分的经济活动，外围则有一些次区域中心如：爪哇岛、土耳其、俄国远东沿海。
亚洲中部经济区则与传统贸易路线大致吻合，即天山南北-阿姆河锡尔河地区。
亚洲由东亚、南亚、西亚相对光亮的地区，和中亚内陆想对阴暗的地区，这大两部分组成。
东亚沿海地区、印度北部、波斯湾-新月沃地集中了亚洲大部分的经济活动，外围则有一些次区域中心如：爪哇岛、土耳其、俄国远东沿海。
亚洲中部经济区则与传统贸易路线大致吻合，即天山南北-阿姆河锡尔河地区。
在东亚，日本的关东平原和濑户内海，韩国首尔周边和台湾西部都是比较早的都市圈。
近十年来，我国环渤海、长三角、珠三角等都市圈迅速扩张，区域内的联系和融合不断加强，有赶超以往都市圈的潜力。
澳洲的城市经济活动集中在沿海城市（尤其是东南），以及闪烁异常的西澳大利亚内陆（矿业）。
而随着澳洲更多得投入与亚洲的贸易，其西北部海岸城市成长速度很快。
非洲在灯光图中则是名副其实的黑非洲了，除去北非（尤其埃及）、南非、中部几内亚湾的石油，整片大陆简直漆黑一片，亮的大都是星星点点的首都们。
欧洲显然要繁荣得多，最繁荣的地区集中在英格兰、低地国家、法国、西德和意大利北部，这些地区在从北到南的轴线上。
四大全球卫星导航系统比较课件
随着科技的不断进步，全球卫星导航系统面临着技术更新迭代的挑战。
为了保持竞争优势，各系统需要不断进行技术升级和创新。
02 03
兼容性和互操作性
全球卫星导航系统需要与其他系统具有良好的兼容性和互操作性，以确 保用户在不同系统间无缝切换。这需要各系统在技术标准、信号频段等 方面进行协调和合作。
抗干扰和抗欺骗能力
格洛纳斯是俄罗斯的全球卫星导航系统，最早于1976年开始建设，比GPS还要早 。它由30颗卫星组成，覆盖俄罗斯全境及其周边地区，具备较强的抗干扰能力和 在极端天气条件下的稳定运行能力。
北斗卫星导航系统（BDS）
后起之秀
北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，于2000年开始建设。它由5颗静止轨道卫星 和30颗非静止轨道卫星组成，具备短报文通信功能，不仅覆盖中国全境，还可覆盖周边地区。
兼容性和互操作性
为了实现更广泛的应用和更好的用户 体验，各系统都在加强与其他系统的 兼容性和互操作性。例如，美国的 GPS系统已经实现了与其他系统的兼 容。
市场拓展与合作
市场拓展
各卫星导航系统都在积极拓展市场，扩大应 用领域。例如，除了传统的导航和定位服务 外，还应用于智能交通、农业、气象等领域 。
全球定位系统（GPS）
行业翘楚
全球定位系统（GPS）由美国建设和维护，最早于1973年开始建设。它由30颗卫星组成，覆盖全球，是应用最广泛的卫星导 航系统。GPS具有较高的定位精度和速度，广泛应用于军事、民用等领域。
伽利略卫星导航系统（Galileo）
技术先锋
伽利略卫星导航系统由欧盟建设和维护，于1999年开始建设 。它由30颗卫星组成，覆盖全球，定位精度和可靠性较高。 伽利略系统采用了多种信号频段和技术，以提高定位精度和 抗干扰能力，是技术较为先进的卫星导航系统之一。
观测卫星的几何分布对绝对定位精度的影响.
观测卫星的几何分布对绝对定位精度的影响利用GPS 进行绝对定位或单点定位，其精度主要决定于以下两个 因素：其一是所测卫星在空间的几何分布， 通常称为卫星分布的几何 图形；其二是观测量的精度。
这里主要介绍一下在导航学中有关精度 衰减因子的概念、 分类及卫星分布的几何图形对精度衰减因子的影响 问题。
一、精度衰减因子的概念其中元素 qij表达了全部解的精度及其间的相关性信息， 是评价定 位结果的依据。
以上权系数阵， 一般是在空间直角坐标系中给出的， 而为了估算 观测站的位置精度，常常采用其在大地坐标系中的表达形式。
假设， 在大地坐标系统中，相应点位坐标的权系数阵为g 11 g 12 g 13Q Bg 21g 22g 23其中q 11 q 12 q 13Q Xq 21q 22q 23q 31 q 32 q 33为了评价定位的结果， 在导航学中， 一般均采用有关精度衰减因 子 DOP (Dilution of Precision)的概念，其定义如下：q 11 q121 q13q 14Q Z a i Tq(t 2)1a Q Zi (qi)221q 23 q 24(1) q 31q 32q 33 q 34式可得权系数阵 或者一般地表示为q 41 q 42 q 43 q44当以测码伪距为观测量进行动态绝对定位时， 由第四章的有关公2)g 31 g 32 g 33则根据方差与协方差传播定律可得Q BHQ X H3)4)sin BcosL H sin Lcos B cos LsinBsinL cosB cosL 0 cos B sin L sinBm x DOP o ( 5)实际上，DOF即是权系数阵(1)主对角线元素的函数。
二、精度衰减因子的种类在实践中，根据不同的要求，可采用不同的精度评价模型和相应的精度衰减因子。
这些精度衰减因子通常有：1.平面位置精度衰减因子HDO R Horizontal DOP)。
相应的平面位置精度m H HDOP 0(6)1HDOP (gn g22)22.高程精度衰减因子VDO(Vertical DOP )。