中国区域导航系统
北斗导航系统(中国)PPT课件
导航通信卫星是2颗地球同步卫星,距离地面 36000km,位于赤经80E和140E,还有1颗备用卫星, 将位于赤经110.5E,2颗卫星的升交点赤经相差60。2 颗卫星于2000年10月31日和12月21日发射成功。覆 盖范围东经约70°一140°,北纬5°一55。
北斗卫星导航系统三大功能
❖ 快速定位:北斗导航系统可为服务区域内用 户提供全天候、高精度、快速实时定位服务。 水平定位精度100m,差分定位精度小于20m。 定位响应时间:1类用户5s;2类用户2s;3类 用户1s。员短定位更新时间小于1s。一次性定 位成功率95%。
❖ 简短通信:北斗系统用户终端具有双向数
字报文通信能力,可以一次传送超过100汉字 的信息。
❖ 精密授时:北斗导航系统具有单向和双向
两种授时功能。根据不同的精度要求,利用授 时终端,完成与北斗导航系统之间的时间和频 率同步,可提供数十纳秒级的时间同步精度。
北斗应用五大优势
❖ 同时具备定位与通讯功能,无需其他通讯系 统支持
结束语
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师:XXXXXX XX年XX月XX日
北斗导航系统(中国)
“北斗导航系统”是全天候、全天时提供卫星导 航信息的区域导航系统,此系统由二颗卫星、控制 站和接收机组成,卫星编号分别为“北斗一号”和 “北斗二号”,分别于2000年10月31日凌晨0时02 分和2000年12月21日0时20分在西昌卫星发射中心 发射升空,并准确进入预定轨道。
今年5月25日,我国第三颗“北斗一号”卫星发 射成功,6月1日,我国自主研发的“北斗运营服务 平台”正式开通,这标志着我国已经拥有了完全自 主的卫星导航系统,北斗导航定位系统的大规模应 用进入了实质性阶段。
一种新的中国区域导航系统星座方案的探讨
ABS TRACT : a e n te i e fc v r g C ia ae B sd o h d a o o ei h n ra,a n v lc n tl t n c n it g o n e sain r n o e o sel i o ssi fo e g o tt ay ao n o
c n tlain,ten mb ro ael e ss l,a dten vg t n pe iini eaieyhg .T eeoe hsi o selt o h u e fstltsi mal n h a iai rcso srlt l ih h rfr ,ti s i o v
( 北京航空航人大学电子信息工程学院 , 北京 108 ) 003
摘要 : 基于中国区域 导航星座 的特点 以及我 国的实际国情 。 依据星座 的设计方法提 出了一种新的 由1 颗静 止卫星和5 颗倾斜
椭圆同步轨道卫星相结合 的 6 星星座方案 , 出了卫旱运行的轨道参数 , 且给 通过计算机仿 真 , 分析 了此星 座的覆盖性能 。 并
go er i t n o pe io ( D P ,obtlpr rain pc rnmi i osa d el s.Wh ts em t cdl i f rcs n G O ) ri et b t ,saet s s o ls n ci e i uo i a u o a sn p a’
全球四大卫星定位系统
全球四大卫星定位系统一.GPS系统(美国)二.北斗系统(中国)三.GLONASS系统(俄罗斯)四.伽利略卫星导航系统(欧盟)GPS系统(美国)GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制,历时20年,耗资近200亿美元,于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。
GPS利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。
它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。
如今,GPS已经成为当今世界上最实用,也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。
GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。
(1)空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。
(2)控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。
(3)用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。
主要功能:导航测量授时标准:全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys种类:GPS卫星接收机种类很多,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型;根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。
北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,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。
段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
系统构成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,中国计划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,已成功发射16颗北斗导航卫星。
根据系统建设总体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。
中国卫星导航系统的发展与未来展望
中国卫星导航系统的发展与未来展望中国卫星导航系统(Beidou)是中国自主研发的全球卫星导航系统,旨在提供高精度、高可靠性的定位、导航和时序服务。
自上世纪90年代开始研发以来,中国卫星导航系统取得了长足的发展,逐渐成为全球卫星导航系统中的重要一员。
本文将从发展历程、技术特点以及未来展望三个方面展开论述。
一、发展历程中国卫星导航系统的发展历程可以分为三个阶段。
第一阶段是研制实验系统,该阶段从1994年开始,中国启动了卫星导航系统研究项目,成功发射了一颗实验性卫星,建立了一套初步的地面测控和数据处理系统。
第二阶段是区域导航系统,该阶段从2000年开始,中国开始构建区域卫星导航系统,实现了区域覆盖以及服务能力的提升。
第三阶段是全球组网系统,该阶段从2012年开始,中国卫星导航系统逐步实现全球组网,建设了全球覆盖的卫星导航系统,并且提供了全方位的导航和定位服务。
二、技术特点中国卫星导航系统具有以下几个技术特点。
首先是多系统兼容性,中国卫星导航系统不仅与美国的GPS系统兼容,还能与俄罗斯的GLONASS系统以及欧盟的伽利略系统进行兼容。
这种多系统兼容性为用户提供了更加灵活和可靠的定位服务,降低了依赖度。
其次是双模误差校正技术,中国卫星导航系统采用了双频技术,可以通过测量两个频段的信号传播时间差来校正大气延迟误差,提高定位的准确性。
再次是差分定位技术,中国卫星导航系统引入了差分定位技术,可以通过与地面基准站进行协作,提供更高的定位精度。
最后是独立自主性,中国卫星导航系统是中国自主研发和运营的,不依赖其他国家的卫星导航系统,确保了中国在这一领域的独立自主权。
三、未来展望中国卫星导航系统在未来的发展中将继续提升服务质量和技术能力。
首先,中国卫星导航系统将进一步提高系统精度和可靠性,不断优化算法和技术,以满足用户对高精度定位和导航的需求。
其次,中国卫星导航系统将加强国际合作,与其他全球卫星导航系统开展更深入的合作与交流,推动卫星导航领域的全球发展。
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
(完整版)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。
北斗卫星导航系统简介
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。
*
面临挑战
一、部署进度的比拼。四大全球系统部署的时间进度是个重 大考验,捷足先登是成功的第一步。GPS在这方面遥遥领先, 格洛纳斯(GLONASS)正在恢复建设中,伽利略(Galileo) 遭遇资金困境,北斗系统若要抢占市场,在系统部署方面面 临挑战。 二、卫星性能的竞争。导航卫星设计和研制水平决定着系统 的性能,北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水平,在未来 发展中要不断自主创新,争取在国际导航卫星研制领域处于 领先地位。 三、系统发展的博弈。未来卫星导航系统需要持续的发展建 设,以满足用户要求;需要国家持续的经费投入、人才培养、 产业推广,以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际 竞争中占据优势地位
气象应用的开展,可以促进我国天气分析和数值天气预报、气 候变化监测和预测,也可以提高空间天气预警业务水平,提升 我国气象防灾减灾的能力。 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。
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。
航空运输和水运
在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星 导航终端设备,使海上和水路运输更为高效和安全。北斗卫 星导航系统将在任何天气条件下,为水上航行船舶提供导航 定位和安全保障。
中国05年正式发射可覆盖全球的“北斗二代”卫星导航系统
中国05年正式发射可覆盖全球的“北斗二代”卫星导航系统【新料】中国05年正式发射可覆盖全球的“北斗二代”卫星导航系统03年6月1日,我国自主研发的北斗系统正式开通,这标志着我国已经拥有了完全自主的卫星导航系统,北斗导航定位系统的大规模应用进入了实质性阶段。
“北斗一代”卫星定位系统工作原理“北斗一代”卫星定位系统由两颗地球静止卫星、一颗在轨备份卫星、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。
覆盖范围:北斗导航系统是覆盖我国本土的区域导航系统。
覆盖范围东经约70-140°,北纬5°-55°。
北斗三星只能提供三个联立方程,可以解出三个未知数,所以用于三维定位是可以的。
但是因为卫星信号穿越电离层时速度不是恒定的,所以会产生时间误差。
这样就产生了第四个未知数,方程组是无解的。
如果将时间误差设定为恒定值,误差就会增大。
据报道GPS只用三星定位,误差是50米以上(军码),所以必须要引入第四星,作为修正时间误差之用。
按科学原理,静止轨道卫星两星经度差不能低于30度(目前的北斗一代的三星是E140,E110.5,E80),否则会造成接收机无法区分频率差,4星需要占用90度的赤道,这样可能造成无法在国内测控整个系统。
“北斗一代”发射的第三颗星,上面安装了激光反射镜,用于精确定位,这就是二代系统的基准星,也为中国二代北斗铺好的基础。
所以一代的那颗备用星肯定是在二代系统里的;前两颗禁止星到时已经超年限了,大概需要发射新星替代。
其实4静止星的主要作用是给东亚地区民航飞机进场出场提供精密导航服务,对于系统整体功能影响不大,我估计未来UAV也可以用到。
事实上,二代北斗导航的计划是4静止星+12中轨星(20000KM)+9高轨道星(36000KM)。
原计划06年开始组网,但根据中国科学技术的快速发展,和现在的形势追求,在今年下半年将开始发射“北斗二代”系统的第一颗星。
根据我国在国际电联申请的频率,和GPS一样也在L波段,应该已经考虑到接收机能收GPS信号的问题。
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。
BDS是北斗卫星导航系统简称
BDS北斗卫星导航系统简称北斗系统,英文名称为BeiDou NavigationSatellite System,缩写为BDS 北斗系统是中国自主建设、独立运行,与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时,为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。
北斗卫星导航系统简介(一)概述[1]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)发展历程北斗卫星导航系统的建设目标是: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。
按照“三步走”的发展战略,北斗卫星导航系统将于2012年前具备亚太地区区域服务能力,2020年左右建成由20余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的、覆盖全球的大型航天系统。
北斗卫星导航系统的建设历程我国建设北斗导航检测认证体系“三步走”计划第一步即区域性导航系统,已由北斗一号卫星定位系统完成,这是中国自主研发,利用地球同步卫星为用户提供全天候、覆盖中国和周边地区的卫星定位系统。
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一、中国区域定位系统(Chinese area positioning system 简称 CAPS)现在的GPS、伽利略、北斗等导航系统都是直播式卫星导航定位系统。
也就是说,导航电文及测距码在卫星上直接产生,然后下行广播给用户定位。
因此,需要发射专门的导航卫星来承担这一任务。
通常需要30颗左右的导航卫星才能覆盖全球。
CAPS则是转发式卫星导航定位系统,即导航电文及测距码在地面产生,上行至卫星,利用卫星上的信号转发器,再下行广播给用户定位。
这样,系统就可以少发射甚至不发射专门的导航卫星,而利用商用的通信卫星组成导航星座。
CAPS2002年提出,由艾国祥院士领衔,先后获得973、863、国家自然科学基金重点项目、中科院重大及方向性重点项目经费资助,在2008年12月出版的《中国科学G辑》为CAPS做了一个专刊(18篇文章),集中报告了该系统的研制进展。
CAPS始于一次“头脑风暴”。
2002年11月初,时任台长的艾国祥院士找到同事施浒立和颜毅华,在一间普通的办公室讨论一个宏大的命题:如何开发“经济型”卫星导航系统。
之所以有这样的一个想法,是因为美国的GPS,从研制到最终投入使用,花费了20多年的时间和数以百亿计的美元。
而前苏联也投入巨资研制格洛纳斯(GLONASS),其导航星座至今仍不完整。
虽然中国已经加入“伽利略计划”,同时也启动了雄心勃勃的“北斗系统”,但研究人员还是希望尝试一些新的想法,看能否有更经济实惠的方式来实现区域导航定位。
这场思想的碰撞持续了好些天,中国科学院国家授时中心李志刚等科学家后来也被邀请加入。
在思维碰撞中,艾国祥及其同事提出了转发式卫星导航定位系统的理念。
如果这一设想实现,显然可以极大地降低导航系统的部署时间和成本。
因为一般而言,空间设备研制周期长、投资大,星载设备尤其如此。
以作为导航的时间和频率基准的星载原子钟为例,其价格昂贵、研制难度大,目前只有美国等极少数国家完全掌握这一技术;而且,即使研制成功,往往精度也要略微逊色。
北斗系统介绍范文
北斗系统介绍范文北斗导航卫星系统,全称为中国北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,简称BDS),是中国自主研发和建设的卫星导航系统。
该系统由一组卫星和地面控制系统组成,通过在导航卫星上安装的精密的原子钟,提供全球范围内的定位、导航、时间和通信等服务。
北斗系统的发展目标是成为全球领先的卫星导航系统之一北斗系统的发展历程可以追溯到20世纪80年代末。
最初,北斗系统的主要任务是为中国提供定位和时间服务。
1994年,第一颗北斗导航卫星(北斗一号)成功发射,标志着北斗系统正式进入了卫星导航领域。
随着技术的不断发展和进步,北斗系统逐渐完善,卫星数量逐步增加,系统功能也逐渐提升。
北斗系统的核心是由卫星组成的导航星座,目前已经发射了一系列的北斗卫星。
北斗系统的导航星座主要包括核心区域导航组网和全球组网两部分。
核心区域导航组网主要覆盖中国和周边地区,提供高精度的导航和定位服务。
全球组网则是在核心区域导航组网的基础上,将覆盖范围扩展至全球,为全球用户提供卫星导航服务。
北斗系统提供的定位、导航和时间服务可以广泛应用于各个领域。
在陆地上,可以用于汽车导航、精确定位、城市规划等方面。
在海洋上,可以用于船舶导航、渔船定位和海事安全监测等。
在航空航天领域,可以用于飞行器导航、航空交通管理等。
此外,北斗系统还可以应用于农业、气象、环境监测、测量和勘探等领域。
北斗系统具有许多优势。
首先,北斗系统是一种全球覆盖的卫星导航系统,可以为全球用户提供定位和导航服务。
其次,北斗系统具有较高的精度和可靠性,可以满足不同行业的定位和导航需求。
再次,北斗系统还具有一定的抗干扰能力,在恶劣环境下仍能提供可靠的定位和导航服务。
最后,北斗系统在性能和功能上不断提升,未来还将引入更多创新技术,进一步提升系统性能和用户体验。
总之,北斗系统是中国自主研发和建设的卫星导航系统,具有全球覆盖、高精度、可靠性强等优势。
四大全球卫星导航系统简介
四大全球卫星导航系统简介目前有四大全球卫星导航系统,其中包括: 美国的全球卫星定位系统GPS、俄罗斯GLONASS卫星导航系统、中国的北斗卫星导航系统、欧洲“伽利略”卫星导航系统。
一、美国的全球卫星定位系统GPS1、简介:GPS 是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称,而其中文简称为“球位系”。
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
GPS系统由28颗地球同步卫星组成(4颗为备用星),均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上。
这些卫星与地面支撑系统组成网络,每隔1-3秒向全球用户播报一次其位置(经纬度)、速度、高度和时间信息,能使地球上任何地方的用户在任何时候都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息,应用差分定位原理计算确定自己的位置,精度约为10米。
2、特点:(1)全球、全天候工作。
(2)定位精度高。
单机定位精度优于10m,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级。
(3)功能多,应用广。
(4)高效率、操作简便、应用广泛。
二、俄罗斯GLONASS卫星导航系统1、简介:“格洛纳斯GLONASS”是俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。
GLONASS的正式组网比GPS还早,这也是美国加快GPS建设的重要原因之一。
不过苏联的解体让格洛纳斯受到很大影响,正常运行卫星数量大减,甚至无法为为俄罗斯本土提供全面导航服务,更不要说和GPS竞争。
到了21世纪初随着俄罗斯经济的好转,格洛纳斯也开始恢复元气。
GLONASS的工作卫星有21颗,分布在3个轨道平面上,同时有三颗备份星。
这三个轨道平面两两相隔120度,同平面内的卫星之间相隔45度。
每颗卫星都在19100千米高、64.8度倾角的轨道上运行。
每颗卫星需要11小时15分钟完成一个轨道周期,精度约为10米。
2、特点:(1)抗干扰能力强(2)GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策(3)GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星)三、中国的北斗卫星导航系统1、简介: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。
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。
全球四大导航系统
全球四大卫星定位系统目前,世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。
当前全球有四大卫星定位系统,分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的“伽利略”系统、和中国的北斗卫星导航系统。
一、美国GPS长期垄断美国国防部从1973年开始实施的GPS系统,这是世界上第一个全球卫星导航系统,在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。
GPS全球定位系统计划自1973年至今,先后共发射了41颗卫星,总共耗资190亿美元。
GPS 原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统,在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。
随后,在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。
从克林顿时代起,该系统开始应用在了民用方面。
现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。
美国利用GPS获得了巨大的经济利益,多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。
以1986年为例,当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元,高精度的则达到10万美元。
现在价格虽然有所下降,但也可推算出20年来GPS“收获颇丰”。
以GPS为代表的卫星导航定位应用产业,已成为八大无线产业之一。
据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明,GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长,2005年全球GPS市场已达到310亿美元。
长期以来,美国对本国军方提供的是精确定位信号,对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号——也就是说,地球上任何一个目标的准确位置,只有美国人掌握,其他国家只知道个“大概”。
在海湾战争时,美国还曾置欧盟各国利益不顾,一度关闭对欧洲GPS服务。
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。
四大GNSS
免费公共服务:免费使用 商业服务:高精度加密信息、 区域差分信号等 生命保险服务:用于交通运 输、航空、船只入港、铁路 运输管制和航空管制 公共事业服务:欧盟用,如 国家安全、紧急救援、治安、 警戒,及紧急的能源和通讯 等。 搜寻与救援服务:优于国际 通用的卫星搜寻救援系统
三、GNSS之中国(北斗)
四、GNSS未来的发展趋势
向多系统组合式导航方向发展 与惯性导航、无线电导航技术相结合 向差分导航方向发展
2020年
GPS GLONASS 36颗 30颗
GALILEO
北斗
30颗
35颗
五、GNSS的应用领域
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一、中国区域定位系统(Chinese area positioning system 简称 CAPS)现在的GPS、伽利略、北斗等导航系统都是直播式卫星导航定位系统。
也就是说,导航电文及测距码在卫星上直接产生,然后下行广播给用户定位。
因此,需要发射专门的导航卫星来承担这一任务。
通常需要30颗左右的导航卫星才能覆盖全球。
CAPS 则是转发式卫星导航定位系统,即导航电文及测距码在地面产生,上行至卫星,利用卫星上的信号转发器,再下行广播给用户定位。
这样,系统就可以少发射甚至不发射专门的导航卫星,而利用商用的通信卫星组成导航星座。
CAPS2002年提出,由艾国祥院士领衔,先后获得973、863、国家自然科学基金重点项目、中科院重大及方向性重点项目经费资助,在2008年12月出版的《中国科学G 辑》为CAPS 做了一个专刊(18篇文章),集中报告了该系统的研制进展。
CAPS 始于一次“头脑风暴”。
2002年11月初,时任台长的艾国祥院士找到同事施浒立和颜毅华,在一间普通的办公室讨论一个宏大的命题:如何开发“经济型”卫星导航系统。
之所以有这样的一个想法,是因为美国的GPS,从研制到最终投入使用,花费了20多年的时间和数以百亿计的美元。
而前苏联也投入巨资研制格洛纳斯(GLONASS),其导航星座至今仍不完整。
虽然中国已经加入“伽利略计划”,同时也启动了雄心勃勃的“北斗系统”,但研究人员还是希望尝试一些新的想法,看能否有更经济Edited by Foxit Reader Copyright(C) by Foxit Corporation,2005-2009For Evaluation Only.实惠的方式来实现区域导航定位。
这场思想的碰撞持续了好些天,中国科学院国家授时中心李志刚等科学家后来也被邀请加入。
在思维碰撞中,艾国祥及其同事提出了转发式卫星导航定位系统的理念。
如果这一设想实现,显然可以极大地降低导航系统的部署时间和成本。
因为一般而言,空间设备研制周期长、投资大,星载设备尤其如此。
以作为导航的时间和频率基准的星载原子钟为例,其价格昂贵、研制难度大,目前只有美国等极少数国家完全掌握这一技术;而且,即使研制成功,往往精度也要略微逊色。
CAPS则可以将原子钟安置在地面导航站,这样就回避了星载原子钟的技术瓶颈。
这种新的导航系统理念,一经提出,很快得到了中科院、科技部、国家自然科学基金委,以及解放军总装备部的支持。
2005年6月,国家天文台、国家授时中心、上海微小卫星中心、微电子所和自动化所等研究机构,与卫通集团等其他国内机构,合作研制出转发式中国区域定位系统(CAPS)的验证系统,并通过国家有关部门的验收。
其粗码信号的定位精度达到20米左右,精码则达到10米左右,已经与GPS民用码的精度相当。
这个验证系统的研制仅用了不到两年的时间,经费则不到美国研制GPS的千分之一。
当然,这一成功,很大程度上也有赖于中国天文系统在长期基础研究中所积累的信号被动接收、微弱信号检测、卫星测轨定轨等技术的应用。
在CAPS验证系统的研制过程中,研究人员首先租用了在轨的商用同步通信卫星上的信号转发器,组成验证系统的星座。
不过,由于租用的卫星都处于地球同步轨道上,难以实现三维定位。
研究人员最初的设想是,发射倾斜轨道的通信卫星组成导航星座,来解决三维定位的问题。
后来,他们却在不经意间找到了一种更省钱的办法,那就是开发退役卫星的“第二春”(退役卫星上的设备并未损坏,只是燃料快消耗完了。
为了保证业务不间断,卫星公司必须在卫星寿命结束前的一段时间里,发射新的同步通信卫星完成更替。
也就是说,卫星退役前还有一定的剩余燃料)。
研究人员(中国卫通集团退休专家陈吉斌参与了CAPS系统的研制)通过多次讨论,提出了一个巧妙的思路:利用退役卫星上的剩余燃料和转发器资源, 将其纳入导航星座。
因为当地球同步通信卫星正常运行时,需要在经度和纬度方向同时保持姿态;而如果将其作为导航卫星使用,只需要对经度方向进行保持和调整,纬度方向则任其自由漂移,这样反而可以改善导航星座的空间布局(与同时调控卫星的经纬度方向相比,该调整模式所消耗的燃料仅为原来的十分之一;这样,那些剩余的燃料,就足以支持卫星的长时间使用)。
于是,2005年,CAPS项目组从亚太卫星公司购买了退役卫星亚太1号。
这颗卫星的燃料原本只剩下几个月,但被“征用”至今已有四年多,仍然运转良好。
2008年,项目组又购买了另一颗退役卫星:亚太1A号。
这颗卫星的剩余燃料更多,预计可供CAPS使用约十年。
项目组在《中国科学G辑》发表的论文中表示,今后几年内, 中国还陆续会有鑫诺1号、鑫诺3号、中卫1号、亚洲2号等卫星退役,这些退役卫星的剩余价值均可得到利用(对于卫星公司来说,不仅多了一笔预算外的收入,还省去了处理退役卫星这种“太空垃圾”的麻烦)。
随着这些通信卫星陆续加入导航星座,整个系统的精度也将得到进一步提高。
此外,退役通信卫星的变废为宝,也有助于维护中国的“空间主权”。
因为就像土地一样,空间的轨(道)位(置),同样是非常宝贵的资源,退役卫星如再利用,就可以继续占据原有的轨位甚至新的轨位。
与直播式卫星导航定位系统相比,CAPS还有一个优势,那就是导航通信一体化。
通信卫星上的转发器很多,借助这些丰富的转发器资源,研制出可双向通信的接收机,就可以使系统实现导航通信一体化。
早在2006年,CAPS的导航通信一体化试验,就在车辆行进中和船舶海上航行中试验取得成功。
此后,相关的试验及应用也一直在开展。
相比之下,现有的GPS只有导航定位功能,无法在系统内解决回传通信问题。
因此,当车辆在野外行驶时,用户中心无法知道其下属车辆的情况;在战场上,上级指挥机关无法知道战场的态势;导弹发射以后,也无法评估打击效果。
在导航星座布置上,CAPS也比较灵活,可以根据情况选择地球同步轨道卫星、倾斜轨道卫星、中高度轨道卫星等。
可以不搞全球星座均衡布局,而是从区域应用实际需求出发考虑最优星座布局。
此外,转发式卫星导航系统采用的是C波段,可租用的卫星资源丰富。
GPS等系统使用的是L波段,频段资源少。
从理论上讲,CAPS的定位精度今后有可能高于GPS。
因为影响定位精度的因素,主要包括原子钟和卫星轨道测量;而地面原子钟在精度上可以比星载原子钟高出一两个数量级,且易于维护和更新。
李志刚和同事利用新的时间比对技术,已经获得了优于两米的卫星轨道测量精度;这一精度,已经与GPS可以提供的卫星轨道测量精度相当。
不过CAPS要想在精度乃至综合性能上与其他导航系统竞争,还有很多工作要做。
CAPS需要修正误差的环节,就比GPS多一些。
此外,尽管整个CAPS系统的建设费用低出一大截,但对于用户来说,其接收终端的价格与GPS不会相差太多。
这或许会影响其在市场上的吸引力。
CAPS的投入成本低、建设周期短,大约只需要30亿元人民币和两三年时间,就能迅速建设一个覆盖三分之一地球、且包括中国国土在内的系统(像美国GPS这样庞大的卫星导航定位系统,不是所有国家都有财力承担的。
而且GPS系统是30年前的技术方案,在伊拉克战争中已经暴露出抗干扰差等缺陷)。
“建设(CAPS)这样的系统,将来不一定非要成为国家行为。
有魄力的大公司,说不定也可以投资。
”施浒立说。
一位长期从事卫星导航定位研究的专家则表示,考虑到国家战略需求和技术成熟程度等因素,“北斗系统”理应成为中国卫星导航定位系统建设的主打。
而CAPS这一系统,也值得继续探索和试验。
参考文献1:中国科学G辑上18篇CAPS文章全文:8083/sciG/CN/volumn/volumn_5573_abs.shtml2:新型经济型卫星导航系统——中国区域定位系统/junshitiandi/blog/78259680886dh/10338791420091244 243810/#103387914200912442438103:中科院精密导航定位与定时技术重点实验室成立/10000/10001/10005/2009/131798.htm二、世界空间紫外天文台(World Space Observatory/Ultraviolet 简称WSO)WSO是一个由俄罗斯牵头,由中国、德国、意大利、西班牙,以及世界其他国家参与的空间天文项目,将为全世界填补在紫外波段(100~320nm)的天文观测能力空白。
WSO包括一台口径1.7米的T-170M望远镜、NAVIGATOR型号航天器平台(皆由俄罗斯提供),三台有效载荷科学仪器:1)高色散光栅光谱仪(HiRDES,德国)2)长缝光谱仪(LSS,中国)3)无缝巡天光谱仪(ISSIS,西班牙)以及由西班牙和俄罗斯研制的地面系统组成。
依照俄罗斯2006~2015年空间发展规划,WSO将于2010~2012年由俄罗斯使用Zenit运载火箭发射到51.4度倾角、35800km高度的GSCO轨道,设计寿命5年以上。
参与WSO已经列入了中国航天局发布的《“十一五”空间科学发展规划》。
中国计划提供长缝光谱仪(LSS)和相关地面系统。
2008年11月28~30日,在安徽省太平县召开了“WSO设备设计进展状况及科学目标研讨会”,董国轩谈到基金委连续6年支持了该项目,终于见到了它在“863计划”中立项。
黄茂海报告了WSO国际合作的现状、各国所承担的负载设计及研究进展。
比较详细报导了长缝摄谱仪(LSS)的立项的状况。
王森详细报告了WSO的长缝光谱仪的总体设计的过程与进展,目前的科学参量、光路设计及待研究的问题。
宋谦报告了与英国合作研制LSS的探测器的进展。
赵宝升报告了中国对LSS的MCP探测器研究的两个初步方案及进展。
以上报告是中国LSS研制组第一次向中国的天文学界的汇报。
随后进行了科学目标的研究报告及交流。
参考文献1:WSO英文网站http://wso.inasan.ru/index.html2:中国参与WSO项目网站/wso3:The World Space Observatory (WSO-UV): Current Status/2008/Italy2008/P47_490_uslenghi_393-398.pdf4:The long slit spectrograph onboard the World Space Observatory—Ultraviolet/wso/news_pubs/LSS%20onboard%20WSO-UV080703 -submitted.pdf5:WSO设备设计进展状况及科学目标研讨会会议纪要/wso/groups/meetings/20081128-jiuhua-mounta in/WSO8bbe59078bbe8ba18fdb5c5572b651b553ca79d15b6676ee680778148ba84f1 a4f1a8bae7eaa8981.pdf6:Huang_Maohai_World_Space_Observatory_Lessons/media/Huang_Maohai_World_Space_Observatory_Le ssons.ppt#256,1,What%20can%20we%20learn%20from%20the%20World%20Space% 20Observatory%20–%20UV三、赫歇尔空间天文台(Herschel Space Observatory 简称HSO)HSO原名为“远红外线和亚毫米波望远镜”(Far Infrared and Submillimetre Telescope,简称FIRST),为纪念发现红外线的英国天文学家赫歇尔而改名为赫歇尔空间天文台。