导航系统概述

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导航概述

根据作用距离的不同：近程、远程、超远程、全球定位
测绘与国土信息工程系
地面无线电导航技术
无线电导航测角系统
振幅式导航系统：利用无线电波直线传播的特性，将运载体上的环形方向性天线转到使接收的信号幅值为最小的位置，从而测出电台航向。
相位式导航系统：利用地面导航台发射迅速旋转的方向图，根据运载体不同位置接收到的无线电信号的不同相位来判定地面导航台相对飞机的方位角。
利用等高度圆和等方位线确定位置
测绘与国土信息工程系
双星定位方法
只要用六分仪（一种光学仪器）测得某恒星的高度角，再根据天文年历及时钟查出该时刻恒星星下点的位置，就能在地图上作出一个等高圆。用同样的方法观测另外一颗恒星可得到第二个等高圆。两个圆有两个交点，一个是舰船的真实位置，另一个是虚假位置。根据舰船在测量时刻以前的航迹或借助第三个等高圆，就可排除虚假位置，确定真实位置。
陆标导航技术
(l) 一标方位距离法：根据测定的至一个岸标的距离和方位来确定船位,如用雷达测距离,用方位分罗经测岸标方位。过岸标的等方位线与以岸标为圆心的等距离线(圆)的交点就是船位, 见图(a)。 (2) 二标方位法：根据测定出的至两个岸标的方位确定船位。过两个岸标的两条等方位线的交点即为船位,见图(b)。
测绘与国土信息工程系
地面无线电导航技术
台站识别方面：不同台站采用不同的频率、时间和编码来相互区分。如：频分制应用于台卡和塔康等导航系统；时分制应用于微波着陆系统；码分制应用于卫星导航系统，奥米伽导航系统混合应用时分－频分制，用多频进行巷识别，用时间区分台站。
测绘与国土信息工程系
地面无线电导航技术
测绘与国土信息工程系
导航设备的工作状态

GNSS系统概述

——四大全球卫星导航系统概述一、GPS系统二、GLONASS系统三、伽利略系统四、北斗系统俄罗斯GLONASS中国北斗美国GPS欧盟伽利略一、全球定位系统（GPS）1、GPS的演进与发展2、系统组成3、信号结构4、导航电文5、美国的GPS政策世界上第一个成功运行卫星导航系统：美国海军导航卫星系统(NNSS)，亦称子午仪(Transit)系统。

1964年投入使用。

该系统基于多普勒频移原理实现定位，不能连续定位，且定位时间长，精度低。

70年代，与苏联军备竞赛（冷战）升级，美军需要在全球范围内连续、实时、精确导航。

GPS正是在这种背景下应运而生的。

1973年4月，美国DOD批准研究创建全球定位系统（GPS）。

美国海军是卫星导航试验的先驱◦首先从原理上改进子午仪系统，提出了用伪码测距来代替多普勒测速的构想。

海军在NOVA卫星上试验了伪码测距技术。

◦1967年、1969年和1974年相继发射了3颗中高度蒂麻森(TIMATION)卫星，用铯原子钟代替石英钟获得成功，又于1977年发射了两颗导航技术卫星NTS-2和NTS-3(GPS系统的第一颗卫星)。

◦GPS系统时的标准是美国海军天文台的铯原子频标组。

❝第一阶段：可行性研究（1973-1978）◦利用安装在地面的信号发射器代替卫星，通过大量实验证实GPS接收机能够精确定位；◦并发射GPS试验卫星。

❝第二阶段：系统试验研究，部分可用（1979-1984）◦特许用户获得全球二维定位功能。

❝第三阶段：应用研究，密集发射，全球可用（1985-1995）◦建成完整星座；◦全球民用免费；◦进入全面运行能力（FOC，Full Operational Capability ）状态。

❝BLOCK I ❝BLOCK II ❝BLOCK IIAGPS设计有两种工作能力：◦初始工作能力(IOC, Initial operating capability)和军用完全工作能力(FOC, Final Operating Capability)。

惯导与GPS第1章导航概述

1.2.7 地形辅助导航
在某些特殊环境与条件下（对无线电波干扰严重的情况，如：人为干扰、山区），
基于无线电信号的导航系统易受人为或自然干扰的影响，导致导航系统精度明显降低。
因此，地形辅助/视觉导航系统应运而生，并日益受到重视与应用。
1.2.7 地形辅助导航系统通过高度/图像（视觉）传感器获得所在区域的相对高度和图像信息
导航：获得目的地的当前相对位置。制导：决定如何到达目的地。
导航：你目前的方位（包括三个位置参数和三个姿态参数）。制导：要达到目的地，你应该怎么走。
导航：给人指路。制导：给人带路。
1.1.5 导航系统发展趋势
现代运载体的导航特点（5点）：高精度（精确打击）长时间（连续巡航、巡逻）远程（客机跨洋飞行、导弹与轰炸机洲际攻击）高可靠性航行控制系统与导航系统的组合
欧洲改进，发展出具有固定支点的磁针，即‘旱罗盘’；
18世纪末，‘液体磁罗经’出现，其罗盘悬浮于盛满液体的罗盘中，因液体的浮力作用，罗盘支撑轴针与轴承间的摩擦力大大减小，提高了系统的灵敏度和稳定度。
早期的地标导航：利用在地图或海图上已标明位置的地物、地标，在载体上用光学等方法，用测向或测距法定出载体的球运行的人造地球卫星，
向地球表面发射经过编码和调制的无线电信号（编码中：载有卫星信号的时间和星座中各个卫星在空间的位置、姿态等信息）。
安装在载体上的卫星导航接收机接收卫星信号，并计算出自身的位置、速度等导航信息。
卫星导航的发展以美国和俄罗斯/前苏联为主导，欧洲和中国于最近十余年才开始建立自己的卫星导航系统。
制导是一个与导航紧密相关的概念，用于导弹、制导炸弹/炮弹、鱼雷等武器。
制导：自动控制和导引载体按预定航迹准确到达目标的过程。包括：应用导航的测量值和自动控制的全部闭环过程。

北斗卫星导航系统介绍

兼容性
伽利略系统与北斗系统均遵循国际标准，具有良好的兼容性，可以实现互操作。
与格洛纳斯比较分析
卫星数量与分布
格洛纳斯系统由24颗卫星组成，主要分布在三个轨道面上。北斗系统在亚太地区具有更多的可见卫星，有助于提高定位精度。
定位精度
格洛纳斯系统在开放服务中的定位精度相对较低，一般认为在10-15米之间。而北斗系统在亚太地区的定位精度更高。
民用领域应用案例
智能交通
北斗卫星导航系统可以应用于车辆导航、智能交通信号控制、自动驾驶等领域，提高交通运行效率和安全性。
灾害监测与救援
通过北斗卫星导航系统，可以实时监测地震、洪水等自然灾害的发生和演变，为灾害预警、救援和恢复提供重要支持。
精准农业
利用北斗卫星导航系统的高精度定位和时间服务，可以实现农机精准作业、农田信息实时监测等，提高农业生产效率和质量。
北斗系统具有短报文通信功能，用户可以通过卫星信号发送短信息，而GPS则不具备此功能。
与伽利略比较分析
系统构成
伽利略系统由30颗中高度圆轨道卫星组成，其中27颗为工作卫星，3颗为备份卫星。北斗系统则由地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。
定位精度
伽利略系统设计目标为提供更高的定位精度，但其实际性能可能受到多种因素影响。北斗系统在亚太地区具有较高的定位精度。
北斗卫星导航系统介绍
目录
• 北斗卫星导航系统概述 • 北斗卫星导航技术原理 • 北斗卫星导航系统性能评估 • 北斗卫星导航在各领域应用案例 • 北斗卫星导航与其他系统比较分析 • 未来发展趋势及挑战
01 北斗卫星导航系统概述
定义与发展历程
定义
北斗卫星导航系统（BDS）是中国自主研发的全球卫星导航系统，旨在提供全球范围内的定位、导航和授时服务。

北斗导航系统与应用

北斗导航系统与应用第一章北斗导航系统的概述北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，其主要部件包括北斗卫星、地面控制系统和用户终端等。

北斗导航系统是继美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟伽利略后，世界上第四个卫星导航系统。

北斗导航系统的优势在于其覆盖范围广、信号精度高、可靠性好，同时还提供了短报文通信、精准导航等多种服务。

第二章北斗导航系统的应用北斗导航系统可以应用于航空、航海、车辆导航、无人机、测绘、精准农业等领域。

1. 航空领域北斗导航系统可实现航空器的精准导航和着陆，提高航班的安全性和准点率。

2. 航海领域北斗导航系统可以在海上进行船舶导航和定位，还可实现船舶自动驾驶和海上救援等功能。

3. 车辆导航北斗导航系统可应用于车辆导航系统，实现精准定位、路线规划和实时交通信息提醒等功能，提高行车安全和交通效率。

4. 无人机北斗导航系统可用于无人机导航和定位，实现自主飞行、目标搜索和打击等任务。

5. 测绘北斗导航系统可以用于高精度测量和制图，提高测绘精度和效率。

6. 精准农业北斗导航系统可应用于农业机械的自动驾驶、精准施药施肥、作物监测等功能，提高农业生产效率和品质。

第三章北斗导航系统的未来发展随着北斗导航系统在国内外应用的不断扩大，其未来发展前景广泛。

1. 完善应用场景未来北斗导航系统将在各个领域深入应用，丰富应用场景，提高精度和可靠性。

2. 全球覆盖北斗导航系统正在推进全球化进程，将打造世界范围内的卫星导航系统。

3. 技术升级North斗导航系统正在加强自身技术升级，推进新一代北斗导航系统的研发，提高信号精度和应用范围。

第四章结语北斗导航系统作为中国自主研发的卫星导航系统，其在各个领域的应用前景广泛。

未来随着技术的升级和应用场景的拓展，北斗导航系统将成为全球范围内的卫星导航系统，为人们的生产和生活带来更多便利和效率。

导航系统工作原理

导航系统工作原理导航系统是一种先进的技术设备，它使用卫星定位和地图数据来为用户提供准确的导航指引。

现代导航系统已经得到广泛应用，无论是在汽车导航系统、飞机导航系统还是手机导航应用中都有着重要作用。

本文将介绍导航系统的工作原理及其核心技术。

一、导航系统的组成导航系统通常由以下几个核心组成部分构成：1.卫星定位系统（GNSS）：导航系统的核心是全球卫星定位系统（GNSS），主要包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS以及欧洲的Galileo等。

这些卫星系统通过卫星发射信号并利用三角测量原理来确定用户的位置。

2.地图数据：地图数据是导航系统的基础，它包含了道路、建筑物、地标等准确的地理信息。

地图数据可通过卫星图像、航空摄影测量以及实地调查等途径来获取和更新。

3.导航软件：导航软件是导航系统的控制核心，它根据卫星定位和地图数据来计算最佳的导航路径，并提供语音和图像指引给用户。

二、导航系统的工作原理导航系统的工作原理如下：1.卫星定位：导航系统通过接收卫星发射的信号来确定用户的位置。

卫星定位系统发送不同频率的信号，接收设备通过计算接收到信号的时间差以及卫星的位置来确定用户的坐标。

2.地图数据匹配：导航系统将用户的位置坐标与地图数据进行匹配，确定用户所处的道路和地理环境。

利用地图数据，导航系统可以计算出最佳的导航路径。

3.路线规划：导航系统根据用户的目的地和当前位置，通过算法来规划最佳的导航路线。

在规划路线时，导航系统会考虑道路交通状况、实时路况信息以及用户的个人偏好。

4.导航指引：导航系统通过语音提示和图像显示向用户提供导航指引。

用户可以根据导航系统的指示准确地到达目的地。

三、导航系统的核心技术导航系统的核心技术包括以下内容：1.差分定位：差分定位是一种利用基准站和移动接收机之间的差异来提高定位精度的技术。

通过差分定位，导航系统可以达到亚米级的位置精度。

2.惯性导航：惯性导航是一种通过惯性传感器来测量加速度和旋转速率，并通过积分计算出位置和方向的技术。

北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航系统概述
目前，北斗卫星导航系统由全球5颗地球同步轨道卫星、3颗倾斜轨
道卫星和30颗中圆地圆轨道卫星组成。

这些卫星覆盖全球范围，能够提
供高精度的定位、导航和时间服务。

北斗卫星导航系统采用多普勒测量和
时间测量等技术，能够提供厘米级甚至亚米级的定位精度。

除了提供定位服务，北斗卫星导航系统还具备导航和时间服务的能力。

用户可以通过北斗卫星导航系统实现导航和路径规划，无论是陆地、海洋
还是空中，都能够得到精准的导航信息。

北斗卫星导航系统还可以提供高
精度的时间信息，以满足各种应用需求。

北斗卫星导航系统的应用领域非常广泛。

在交通运输方面，北斗卫星
导航系统可以用于车辆定位和导航，提高交通效率和安全性。

在农业领域，北斗卫星导航系统可以用于农作物精准种植和农机作业，提高农业生产效益。

在海洋领域，北斗卫星导航系统可以用于船舶定位和海洋资源调查，
提升海洋开发能力。

在航空航天领域，北斗卫星导航系统可以用于飞行导
航和空间控制，提高飞行安全性。

随着北斗卫星导航系统的不断发展，中国已经成为全球卫星导航系统
的重要参与者和推动者。

北斗卫星导航系统在国内外得到了广泛的应用和
认可，为中国经济社会的发展做出了积极贡献。

未来，北斗卫星导航系统将继续完善和发展，进一步提高定位、导航
和时间服务的精准度和可靠性。

随着技术的不断进步和应用需求的不断提升，北斗卫星导航系统将在更多领域发挥重要作用，为人类社会的发展和
进步做出更大贡献。

导航系统的原理研究

导航系统的原理研究导航系统是现代社会中不可或缺的技术工具之一，广泛应用于交通、航空、航海、军事等领域。

本文将探讨导航系统的原理和研究进展。

一、导航系统概述导航系统是一种利用卫星定位技术和地面测量设备，确定并跟踪特定位置的系统。

它们通常由包括卫星、地面设备和用户终端等组成。

导航系统的基本原理是通过接收卫星发射的信号，并计算信号传播的时间差来确定位置。

二、全球定位系统（GPS）的原理全球定位系统（GPS）是目前应用最广泛的导航系统之一。

它由一系列卫星组成，这些卫星绕地球轨道运行，向接收器发送精确时间和位置信息。

接收器接收这些信息，并通过计算卫星和接收器之间的时间差来确定接收器的位置。

GPS系统包括卫星、控制段和用户段三个主要组成部分。

卫星发射精确的时间和位置信号，地面控制段负责监控卫星运行状态和校正参数，用户段的接收器通过接收卫星信号来确定位置。

GPS系统的精度受到卫星几何分布、大气干扰和接收器质量等因素的影响。

三、北斗导航系统的原理北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，类似于GPS。

它由一组卫星、控制段和用户段组成，其原理与GPS相似。

北斗导航系统提供了全球定位、速度测量、时间同步和精确导航等功能。

北斗导航系统的设计目标是覆盖全球，并在国内外各领域广泛应用。

该系统的卫星分为地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆轨道卫星。

北斗导航系统通过不同类型的卫星协同工作，提供高精度的定位和导航服务。

四、导航系统的研究进展随着科技的不断进步，导航系统的研究也日益深入。

目前的研究重点包括以下几个方面：1. 多模态导航系统：将卫星导航系统与惯性导航、视觉导航等其他导航技术相结合，提高导航的鲁棒性和精度。

2. 室内导航系统：研究在较小空间范围内的导航问题，如室内定位、楼层识别等，为用户提供更全面的导航服务。

3. 增强现实导航技术：结合虚拟现实技术和导航系统，提供更直观、交互性更强的导航体验。

4. 高精度导航技术：研究如何提高导航系统的定位精度，以满足更高要求的应用场景，如自动驾驶、航空航天等。

卫星导航系统的原理与技术

卫星导航系统的原理与技术随着移动互联网的普及和应用场景的不断拓宽，卫星导航系统作为一种重要的定位服务方式，受到了广泛关注。

那么，卫星导航系统又是如何实现定位服务的呢？本文将对卫星导航系统的原理与技术进行详细分析。

一、卫星导航系统的概述卫星导航系统，顾名思义，就是通过卫星发送信号，来协助用户在进行定位的过程中确定自己的位置。

目前，全球最主要的卫星导航系统有美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统以及中国的北斗系统。

卫星导航系统是由地面控制站、卫星和用户终端三部分组成。

地面控制站主要负责协调卫星的运行和提供实时的导航信息，而卫星则负责信号的发射和定位服务的提供。

用户终端则是接受卫星发射的信号并进行处理，从而实现定位服务。

二、卫星导航系统的原理卫星导航系统的原理比较简单，就是利用卫星发射信号来确定用户的位置。

具体来说，卫星导航系统会在卫星上安装多个天线和原子钟等设备，并向用户终端发送信号。

当用户终端接收到信号后，会通过计算信号的传播时间来确定用户终端与卫星之间的距离。

卫星导航系统通常会同时向用户终端发送多个信号，以便更加精确地测量用户终端与卫星之间的距离。

用户终端会将收到的多个信号进行加权平均处理，以消除不必要的误差。

根据用户终端与卫星之间的距离，再结合卫星自身的定位信息，就可以确定用户的位置。

三、卫星导航系统的技术卫星导航系统主要涉及到的技术包括信号发射技术、信号接收和处理技术、以及出现的信号干扰的处理技术等。

具体来说，卫星导航系统需要考虑以下几个方面的技术：1. 天线设计技术卫星上的天线主要有以下两种类型：低音天线和高音天线。

低音天线主要负责发射L波段的信号，而高音天线则主要负责发射S波段的信号。

根据用户需求和系统需求，可以设计不同类型的天线来满足不同的技术需求。

2. 信号接收与处理技术用户终端需要接收到卫星发射的多个信号，并对这些信号进行处理，以确定用户位置。

所以，信号接收与处理技术的准确性和精度非常重要。

《导航系统原理》课件

随着传感器技术的发展，多传感器融合技术成为导航系统的重要发展方向，它可以提高导航精度和稳定性，降低对单一传感器的依赖。
卫星导航技术
卫星导航技术的出现是导航系统发展的一大里程碑，它具有精度高、覆盖范围广、全天候等优点，广泛应用于各个领域。
全球定位系统（
02
GPS）
GPS的组成
空间部分
由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星。这些卫星分布在6个轨道平面上，每个轨道平面4颗卫星。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
组合导航系统的应用领域
军事应用
组合导航系统广泛应用于军事领域的导弹制导、无人机航迹规划、战场侦察等领域。
VS
民用领域
组合导航系统也广泛应用于民用领域，如航空、航海、车辆自动驾驶、智能机器人等领域。
导航系统的未来发
05
展
导航系统的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的不断发展，未来的导航系统将更加智能化，能够实现自主规划、智能推荐、实时优化等功能。
提供全球范围的高精度位置信息。
惯性导航系统
通过陀螺仪和加速度计等传感器测量载体的角速度和加速度，从而推算出载体的位置和姿态信息。
磁力计
通过测量地球磁场强度，提供载体方向信息。
里程计
通过测量载体移动的距离和方向，提供载体移动信息。
组合导航系统的工作原理
1 2
数据融合
组合导航系统将不同传感器的数据进行融合，以获得更准确的位置、姿态、方向和速度信息。
导航系统原理
导航系统通过接收和处理来自各种传感器的信息，计算出物体的位置、速度和航向等参数，从而为使用者提供导航指引。
导航系统的分类

卫星导航系统

➢ 真近点角
描述轨道上的运动卫星在t时刻相对于近地点P的位置，
为近地点P与实时运动的卫星点S相对地心的角距，它
是一个随时间变化的参数，取值范围为0到2
二. 卫星轨道
在轨位置
➢ 卫星轨道六要素对于描述轨道
➢ 更加方便 ➢ 精度更高 ➢ 时效性更长
因此，在卫星导航电文中往往播发轨道六参量给定位用户。 ➢ 实际的导航定位应用中，往往需要的是卫星实时的直角位置坐标数据，而不是轨道六参量。因此，需要将轨道六参量转化为卫星的位置数据。
➢ 轨道倾角i 描述椭圆轨道在空间的定向，为角动量和z轴的夹角，取
值为0到。
二. 卫星轨道
卫星轨道参数（续）
➢ 升交点赤经
描述椭圆轨道平面在空间定向的参数，取值范围为0
到2 ，为卫星的升交点与地球系的春分点相对地心
的角距，在赤道平面内沿z轴右旋测量。
➢ 近地点幅角
描述椭圆轨道在其轨道平面内的定向参数，为卫星的近地点P与卫星的升交点相对地心的角距，在轨道平面内从升交点沿卫星运行方向度量。
三.卫星导航原理
双星定位的特点
➢ 地面中心集中了所有用户的位置信息和通讯信息，便于实现对系统中所有用户的监视、指挥和控制。
➢ 但当用户数目过大时，地面中心会因其处理、计算和控制容量有限而产生系统饱和问题。
➢ 系统中用户设备只是转发信号和解调必要的信息，设备可做得很简单，但因用户要发射电波，易被侦测，尤其不利于军事用户对无线电隐蔽的要求。
➢ 因此，总是要假定卫星在任意时刻的位置皆是准确已知的（即由星历确定），而卫星时钟是与地面同步的，伪距公式可简化为：
(t) [xu (t) xs ]2 [ yu (t) ys ]2 [zu (t) zs ]2 tu (t)

导航工程实验报告

一、实验目的本次实验旨在让学生了解导航工程的基本原理和实验方法，掌握导航系统中的基本技术，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

通过本次实验，学生应达到以下目标：1. 理解导航系统的基本组成和功能；2. 掌握导航信号的接收、处理和解析方法；3. 学习导航定位算法，实现导航定位；4. 培养学生动手操作能力和团队协作精神。

二、实验内容1. 导航系统概述（1）导航系统的基本组成：导航卫星、地面测控站、用户接收机等；（2）导航信号类型：C/A码、P码、L1、L2等；（3）导航定位原理：利用导航卫星发射的信号，通过用户接收机接收，计算用户位置。

2. 导航信号接收与处理（1）实验设备：导航接收机、计算机、导航信号发射源等；（2）实验步骤：① 连接导航接收机与计算机；② 启动导航接收机，搜索导航信号；③ 接收导航信号，并进行处理；④ 将处理后的导航信号传输至计算机。

3. 导航定位算法实现（1）实验设备：导航接收机、计算机、导航信号发射源等；（2）实验步骤：① 在导航接收机上设置实验参数；② 收集导航信号，并进行预处理；③ 运用导航定位算法，计算用户位置；④ 将计算结果展示在计算机上。

4. 导航定位精度分析（1）实验设备：导航接收机、计算机、导航信号发射源等；（2）实验步骤：① 在不同地点进行实验，收集导航信号；② 运用导航定位算法，计算用户位置；③ 对比不同地点的导航定位结果，分析定位精度；④ 分析影响导航定位精度的因素。

三、实验过程1. 导航系统概述（1）了解导航系统的基本组成和功能；（2）熟悉导航信号的类型和特点；（3）掌握导航定位原理。

2. 导航信号接收与处理（1）连接导航接收机与计算机，确保信号传输正常；（2）启动导航接收机，搜索导航信号，记录搜索过程；（3）接收导航信号，并进行处理，分析处理结果。

3. 导航定位算法实现（1）在导航接收机上设置实验参数，确保实验顺利进行；（2）收集导航信号，进行预处理；（3）运用导航定位算法，计算用户位置；（4）将计算结果展示在计算机上，对比分析。

北斗卫星导航系统简介

北斗卫星导航系统简介（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的终端。

（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。

（三）建设原则北斗卫星导航系统的建设与发展，以应用推广和产业发展为根本目标，不仅要建成系统，更要用好系统，强调质量、安全、应用、效益，遵循以下建设原则：1、开放性。

北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放，为全球用户提供高质量的免费服务，积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作，促进各卫星导航系统间的兼容与互操作，推动卫星导航技术与产业的发展。

2、自主性。

中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统，北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。

3、兼容性。

在全球卫星导航系统国际委员会（ICG）和国际电联（ITU）框架下，使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作，使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。

导航学(第一章)导航系统概述

27/65
民用机场上的TACAN系统
TACA N
使用URN 25 Tacan 导航系统的英国航母
野战机场上的TACAN系统
28/65
罗兰（LORAN）导航系统
• 罗兰导航系统是一种根据测量距离差来定位的系统，全名是远程式导航系统（LONG RANGE NAVIGATION SYSTEM）。 • 目前使用的罗兰C导航系统作用距离可达 2000公里，定位精度优于300米。
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第一章导航系统概述
内容提纲
1.1、引言 §1.2、导航技术发展简史 §1.3、导航技术中常用的基本参数 §1.4、思考与练习题
7/65
§ 1.1 引言
（1）何为导航？ • 提供载体的导航参数，位置、速度和姿态 • 引导载体从出发点到达目的地的技术和方法（2）与大地测量的区别
作用对象导航大地测量运动载体大地地物定位形式动态定位静态定位输出物理量速度、姿态、位置精确位置实时性要求很高不高位置精度要求米、十米级厘米、毫米级
天文导航
• 依靠星体的信息定位的一种导航方式。 • 受天气影响较大，误差较大。
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天文导航
星敏感器跟踪标志星
21/65
§1.2、导航技术发展简史 1.2.1、早期导航方式（19世纪前）
早期人们还利用地标进行导航。在运载体上用光学等方法，量测到（已标明位置的）地物地标的距离、方位等几何参量，用测向或测距法定出运载体瞬时地理位置。常用的仪器有六分仪、经纬仪、望远镜等。
导航学
教授：魏二虎
1/65
课程目的意义
• 意义：导航技术是众多应用领域的关键基础技术！
飞机

北斗导航的原理

北斗导航的原理随着科技的不断进步，人们的生活变得越来越智能化，其中导航技术的发展尤为突出。

而北斗导航系统就是目前国内最为常用的一种导航系统。

那么，北斗导航系统的原理是什么呢？本文就来详细介绍一下。

一、北斗导航系统概述北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，它由北斗一号、二号、三号、四号卫星组成，覆盖全球，可提供全天候、全天时、高精度的导航、定位、授时等服务。

北斗导航系统可以广泛应用于交通运输、公共安全、渔业、农业、林业、水利、测绘、地质勘探、电力、通信、气象等领域，是中国国家战略性的基础设施之一。

二、北斗导航系统的原理北斗导航系统的原理是利用卫星和地面设备共同组成的系统，通过卫星发射信号，地面设备接收信号，从而实现导航、定位、授时等功能。

具体来说，北斗导航系统的原理包括以下几个方面：1.卫星发射信号北斗导航系统由多颗卫星组成，卫星发射的信号包括导航信号和授时信号。

导航信号是由卫星发射的射频信号，包含卫星的时刻信息和位置信息。

授时信号是由卫星发射的微波信号，用于校正地面设备的时钟误差。

2.地面设备接收信号地面设备包括北斗导航接收机、导航计算机、显示器等。

北斗导航接收机是用于接收卫星发射的信号的设备，它可以接收多颗卫星的信号，包括导航信号和授时信号。

导航计算机是用于计算卫星位置和地面设备位置的设备，它可以根据接收到的卫星信号计算出地面设备的位置。

显示器是用于显示地面设备位置和导航信息的设备，它可以将计算出的地面设备位置和导航信息显示出来。

3.定位原理北斗导航系统的定位原理是三点定位原理。

当地面设备接收到三颗卫星的信号时，可以通过计算三颗卫星的位置和地面设备的距离，来确定地面设备的位置。

具体来说，地面设备接收到卫星发射的导航信号后，可以根据信号的传播时间计算出卫星和地面设备之间的距离。

当地面设备接收到三颗卫星的信号时，可以利用三点定位原理计算出地面设备的位置。

4.授时原理北斗导航系统的授时原理是利用卫星发射的授时信号校正地面设备的时钟误差。

全球卫星导航系统概述

全球卫星导航系统概述介绍:全球导航卫星系统(GNSS），也称为全球导航卫星系统，是一种空间无线电导航和定位系统,为用户提供地球上任何位置或近地空间的全天候3D坐标,速度和时间信息.它是一个虚拟概念,通常代表在太空轨道上运行的所有卫星导航系统的总称，并且没有统一的规划标准。

全球卫星导航系统目前包括GPS全球卫星导航，北斗卫星导航,GLONASS卫星导航和伽利略卫星导航系统以及其他导航系统.其中，美国GPS系统(Global Positioning System)是全世界最早部署实施的卫星导航系统，也是目前世界领先的卫星导航系统.现在，日本的QZSS准天顶卫星系统，印度的IRNSS区域导航卫星系统和其他区域导航系统也已经开始建立。

北斗卫星导航系统和GLONASS现在在亚洲开放民用的使用权，尤其是北斗卫星系统，在民用领域的应用发展速度越发加快。

卫星导航系统广泛用于航空，导航，通信，人员跟踪，消费娱乐，测绘，定时，车辆监控和管理,车辆导航和信息服务。

其发展趋势是为用户的实时应用提供高精度的服务。

卫星导航定位已成为衡量综合国力和世界科技发展水平的重要指标之一。

借助卫星导航技术,人类可以进一步了解和改造世界。

只有大力发展北斗卫星导航系统，才可以完成中国大国崛起的目的，确保实现中华民族的伟大复兴。

GPS导航系统：GPS导航系统是美国陆军，海军和空军在20世纪70年代联合开发的卫星导航系统。

经过20多年的研究和实验，花费了300亿美元。

早在1994年3月就已经基本形成了以24颗GPS卫星,全球覆盖率达98％的标准.该空间由18颗卫星和3颗主动备用卫星组成，均匀分布在距离地面20200km的6个轨道平面上。

它可以在世界任何地方实现,可以随时同时观察4颗以上的卫星。

其地面控制系统由监测站,主站和地面天线组成。

主控制站位于美国科罗拉多州的斯普林菲尔德.它收集卫星传输信息并计算卫星日历，相对距离和大气校正数据。

用户设备包括捕获和跟踪卫星的操作，测量伪距的变化率和接收天线与卫星的距离.并计算用户的位置信息（经度和纬度，海拔高度，速度和时间。

北斗导航系统的卫星导航原理与信号处理技术

北斗导航系统的卫星导航原理与信号处理技术随着科技的不断发展，卫星导航系统在多个领域得到了广泛的应用。

其中一种被广泛使用的卫星导航系统是北斗导航系统。

本文将介绍北斗导航系统的卫星导航原理以及信号处理技术。

一、北斗导航系统概述北斗导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，由导航卫星、地面控制中心和用户终端组成。

北斗导航系统可以提供全球覆盖的导航、定位、授时和短报文服务，广泛应用于交通运输、农业、测绘、航空航天等领域。

二、卫星导航原理北斗导航系统的卫星导航原理基于卫星定位的原理。

北斗导航系统利用卫星与地面接收器之间的信号传播延迟来计算接收器的位置。

具体而言，北斗导航系统采用了距离测量和时间测量两种方法来进行卫星定位。

1. 距离测量距离测量方法是北斗导航系统中最常用的一种方法。

通过测量接收器与卫星之间的信号传播时间，可以计算出接收器与卫星之间的距离。

北斗导航系统中的卫星以及地面接收器都具有高精度的原子钟，可以准确地测量信号的传播时间，从而实现距离测量。

2. 时间测量时间测量方法是北斗导航系统中辅助使用的一种方法。

北斗导航系统中的卫星和地面接收器都能够准确地测量时间。

通过测量信号的发射时间和接收时间的差异，可以计算出信号的传播时间，然后根据光速的知识，可以计算出接收器与卫星之间的距离。

三、信号处理技术为了实现准确的定位和导航服务，北斗导航系统利用了一系列的信号处理技术。

1. 信号接收与解调地面接收器通过接收卫星发射的导航信号，然后对信号进行解调处理。

解调处理的目的是将复杂的信号转化为数字信号，以便进行后续的处理和计算。

解调处理还可以提取出信号中的导航信息，比如导航数据和导航辅助信息。

2. 导航数据解算地面接收器通过解算接收到的卫星信号，可以计算出接收器的位置信息。

在解算过程中，地面接收器会使用卫星发射的导航数据以及接收器的测量数据。

通过比较多个卫星的测量数据，可以提高定位的准确性。

3. 数据传输与应用北斗导航系统可以将接收器的定位信息传输到用户终端进行展示和应用。