北斗卫星导航系统基础知识 PPT
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北斗导航系统知识讲座PPT课件
29
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系 统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免 发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理 或由用户提供高程信表息，而是直接接收卫星 单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受 限制，并可提高用户位置隐蔽性。
30
2019/10/25
31
其代价是：测距精度要由星载高稳定度的 原子钟来保证，所有用户机使用稳定度 较低的石英钟，其时钟误差作为未知数 和用户的三维未知位置参数一起由4个 以上的卫星测距方程来求解。这就要求 用户在每一时刻至少可见4颗以上几何 位置合适的卫星进行测距，从而使得星 座所需卫星数量大大增多，系统投资将 显著增加。
双星定位用户提出申请服务项目并发送入站信号经两颗卫星转发到地面中心接到此信号后解调出用户发送的信息测量出用户至两颗卫星的距离对定位申请计算用户的地理坐标由于h颗卫星的位置是已知的分别为两球的球心另一球面是基本参数已确定的地球参考椭球面3球交会点为测量的用户位置
• （一）
<北斗卫星导航> 知识讲座
1
四大导航系统之一
35
• 北斗系统四大功能
• 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120个汉字的短 报文信息。
• 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。
5
GPS功用
• 由于GPS技术所具有的全天候、高精度 和自动测量的特点，作为先进的测量手 段和新的生产力，已经融入了国民经济 建设、国防建设和社会发展的各个应用 领域。
6
GPS功用
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系 统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免 发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理 或由用户提供高程信表息，而是直接接收卫星 单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受 限制，并可提高用户位置隐蔽性。
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2019/10/25
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其代价是：测距精度要由星载高稳定度的 原子钟来保证，所有用户机使用稳定度 较低的石英钟，其时钟误差作为未知数 和用户的三维未知位置参数一起由4个 以上的卫星测距方程来求解。这就要求 用户在每一时刻至少可见4颗以上几何 位置合适的卫星进行测距，从而使得星 座所需卫星数量大大增多，系统投资将 显著增加。
双星定位用户提出申请服务项目并发送入站信号经两颗卫星转发到地面中心接到此信号后解调出用户发送的信息测量出用户至两颗卫星的距离对定位申请计算用户的地理坐标由于h颗卫星的位置是已知的分别为两球的球心另一球面是基本参数已确定的地球参考椭球面3球交会点为测量的用户位置
• （一）
<北斗卫星导航> 知识讲座
1
四大导航系统之一
35
• 北斗系统四大功能
• 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120个汉字的短 报文信息。
• 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。
5
GPS功用
• 由于GPS技术所具有的全天候、高精度 和自动测量的特点，作为先进的测量手 段和新的生产力，已经融入了国民经济 建设、国防建设和社会发展的各个应用 领域。
6
GPS功用
《北斗卫星导航系统》课件
《北斗卫星导航系统》 ppt课件
目录 CONTENT
• 北斗卫星导航系统概述 • 北斗卫星导航系统的发展历程 • 北斗卫星导航系统的应用场景 • 北斗卫星导航系统的优势与挑战 • 北斗卫星导航系统与其他卫星导
航系统的比较 • 北斗卫星导航系统的前景展望
01
北斗卫星导航系统概述
定义与特点
定义
北斗卫星导航系统是中国自主研 发的全球卫星导航系统，通过接 收卫星信号实现定位和导航功能 。
加强安全保障工作
建立健全安全保障体系， 采取有效的技术和管理措 施保障系统的安全稳定运 行。
加强国际化推广
积极参与国际合作与交流 ，加强国际化推广，提高 北斗卫星导航系统在国际 市场的认知度和接受度。
05
北斗卫星导航系统与其他 卫星导航系统的比较
GPS系统
01
全球定位系统（GPS）是一个由美国开发的全球卫星导航系统。它提供了高精 度的定位和时间服务，广泛应用于军事、民用和商业领域。
特点
具有自主可控、覆盖范围广、定 位精度高、服务连续稳定等特点 ，可广泛应用于军事、民用等领 域。
系统组成与结构
系统组成
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。 空间段包括多颗卫星，地面段包括主控站、监测站和注入站 等设施，用户段包括各种类型的北斗终端设备。
系统结构
北斗卫星导航系统采用有源定位和无源定位两种定位方式。 有源定位是通过接收卫星信号并发送回地面站来实现定位， 无源定位则是通过接收卫星信号并解算出位置信息来实现定 位。
提高社会管理效率
北斗系统在公共安全、交通、应急救援等领域的应用，将提高社 会管理效率。
推动数字经济发展
通过与新一代信息技术的融合，北斗系统将为数字经济提供重要 支撑和驱动力。
目录 CONTENT
• 北斗卫星导航系统概述 • 北斗卫星导航系统的发展历程 • 北斗卫星导航系统的应用场景 • 北斗卫星导航系统的优势与挑战 • 北斗卫星导航系统与其他卫星导
航系统的比较 • 北斗卫星导航系统的前景展望
01
北斗卫星导航系统概述
定义与特点
定义
北斗卫星导航系统是中国自主研 发的全球卫星导航系统，通过接 收卫星信号实现定位和导航功能 。
加强安全保障工作
建立健全安全保障体系， 采取有效的技术和管理措 施保障系统的安全稳定运 行。
加强国际化推广
积极参与国际合作与交流 ，加强国际化推广，提高 北斗卫星导航系统在国际 市场的认知度和接受度。
05
北斗卫星导航系统与其他 卫星导航系统的比较
GPS系统
01
全球定位系统（GPS）是一个由美国开发的全球卫星导航系统。它提供了高精 度的定位和时间服务，广泛应用于军事、民用和商业领域。
特点
具有自主可控、覆盖范围广、定 位精度高、服务连续稳定等特点 ，可广泛应用于军事、民用等领 域。
系统组成与结构
系统组成
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。 空间段包括多颗卫星，地面段包括主控站、监测站和注入站 等设施，用户段包括各种类型的北斗终端设备。
系统结构
北斗卫星导航系统采用有源定位和无源定位两种定位方式。 有源定位是通过接收卫星信号并发送回地面站来实现定位， 无源定位则是通过接收卫星信号并解算出位置信息来实现定 位。
提高社会管理效率
北斗系统在公共安全、交通、应急救援等领域的应用，将提高社 会管理效率。
推动数字经济发展
通过与新一代信息技术的融合，北斗系统将为数字经济提供重要 支撑和驱动力。
《北斗导航系统应用》课件
短报文通信
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 短报文，这在某些特殊情况下
非常实用。
不足之处
建设时间短
北斗系统相对于其他成熟的卫星导航 系统，建设时间相对较短，部分地区 的服务性能还有待提升。
芯片成本高
目前北斗系统的芯片成本相对较高， 影响了其在某些领域的应用推广。
终端设备兼容性差
北斗导航系统的优势与不 足
优势分析
自主可控
北斗系统是我国自主研发的卫 星导航系统，具有完全自主可 控的优势，摆脱了对国外导航
系统的依赖。
全球覆盖
北斗系统具备全球覆盖的能力 ，可以为用户提供全球范围内 的定位、导航和授时服务。
高精度定位
北斗系统的高精度定位技术可 以满足各种应用场景的需求， 如智能交通、测量等领域。
02北斗导航系统的工作原理定位原理1 2 3
卫星轨道
北斗导航系统由多颗卫星组成，每颗卫星沿着预 定轨道运行，通过接收多颗卫星的信号来计算接 收机的位置。
信号接收
地面接收机通过接收卫星信号，利用时间差、角 度差等参数计算出接收机的三维位置和时间信息 。
定位精度
北斗导航系统的定位精度在平面位置精度为10米 左右，高程精度为20米左右，时间同步精度为 0.2纳秒左右。
通流。
02
03
车辆定位与调度，提高运输 效率。
04
05
辅助驾驶和自动驾驶，降低 事故风险。
农业领域应用
总结词：促进农业现代化 和提高生产效益
详细描述
精准播种、施肥和灌溉， 节约资源。
实时监测作物生长状况， 提高产量。
公共安全领域应用
总结词：提升公共安全管理 和应急响应能力
04
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 短报文，这在某些特殊情况下
非常实用。
不足之处
建设时间短
北斗系统相对于其他成熟的卫星导航 系统，建设时间相对较短，部分地区 的服务性能还有待提升。
芯片成本高
目前北斗系统的芯片成本相对较高， 影响了其在某些领域的应用推广。
终端设备兼容性差
北斗导航系统的优势与不 足
优势分析
自主可控
北斗系统是我国自主研发的卫 星导航系统，具有完全自主可 控的优势，摆脱了对国外导航
系统的依赖。
全球覆盖
北斗系统具备全球覆盖的能力 ，可以为用户提供全球范围内 的定位、导航和授时服务。
高精度定位
北斗系统的高精度定位技术可 以满足各种应用场景的需求， 如智能交通、测量等领域。
02北斗导航系统的工作原理定位原理1 2 3
卫星轨道
北斗导航系统由多颗卫星组成，每颗卫星沿着预 定轨道运行，通过接收多颗卫星的信号来计算接 收机的位置。
信号接收
地面接收机通过接收卫星信号，利用时间差、角 度差等参数计算出接收机的三维位置和时间信息 。
定位精度
北斗导航系统的定位精度在平面位置精度为10米 左右，高程精度为20米左右，时间同步精度为 0.2纳秒左右。
通流。
02
03
车辆定位与调度，提高运输 效率。
04
05
辅助驾驶和自动驾驶，降低 事故风险。
农业领域应用
总结词：促进农业现代化 和提高生产效益
详细描述
精准播种、施肥和灌溉， 节约资源。
实时监测作物生长状况， 提高产量。
公共安全领域应用
总结词：提升公共安全管理 和应急响应能力
04
北斗导航技术PPT课件
北斗系统致力于向全球用户提供高质量的定 位、导航、授时服务，并能向有更高要求的授权 用户提供进一步服务，军用与民用目的兼具。
北斗卫星导航系统简介
• 应用
北斗卫星导航系统简介
• 发展历程
➢ 试验系统（北斗一代）：1983年陈芳允院士提出，1994年开始研制， 2003年完成组建
➢ 伽利略系统合作计划 ➢ 正式系统（北斗二代）：2004年-2020年
பைடு நூலகம்
北斗一代
• 主要参数
➢ 服务区：我国及周边地区 ➢ 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）。 ➢ 定位时间：几秒钟 ➢ 授时精度：单向100ns，双向20ns ➢ 通信能力：双向短报文通信120个汉字
北斗一代
• 优点 ➢ 成本低 ➢ 定位快 ➢ 双向通信与授时 ➢ 位置报告
。 标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户
北斗一代
• 定位原理（双星定位法）
• 中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号， 经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星 转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同 一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制 系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此 由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距 离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户 处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两 颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控 制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用 户高程值，又可知道用户处于某一与地球基准椭球 面平行的椭球面上。即可以推算出用户位置。
1561.098MHz。
北斗二代
北斗卫星导航系统简介
• 应用
北斗卫星导航系统简介
• 发展历程
➢ 试验系统（北斗一代）：1983年陈芳允院士提出，1994年开始研制， 2003年完成组建
➢ 伽利略系统合作计划 ➢ 正式系统（北斗二代）：2004年-2020年
பைடு நூலகம்
北斗一代
• 主要参数
➢ 服务区：我国及周边地区 ➢ 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）。 ➢ 定位时间：几秒钟 ➢ 授时精度：单向100ns，双向20ns ➢ 通信能力：双向短报文通信120个汉字
北斗一代
• 优点 ➢ 成本低 ➢ 定位快 ➢ 双向通信与授时 ➢ 位置报告
。 标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户
北斗一代
• 定位原理（双星定位法）
• 中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号， 经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星 转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同 一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制 系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此 由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距 离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户 处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两 颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控 制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用 户高程值，又可知道用户处于某一与地球基准椭球 面平行的椭球面上。即可以推算出用户位置。
1561.098MHz。
北斗二代
北斗卫星导航系统(BDS)定位原理及其应用ppt课件
.
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。
.
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。
BDT与GPS时（1980年1月6日UTC0）时和Galileo
时的互操作在北斗设计时间系统时已经考虑，BDT 与GPS时和Galileo时的时差将会被监测和发播。
33
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。
北斗三代使用了抗干扰技术，保护信号不被敌方干扰，避免 战时抓瞎。这方面的工作由国防科大王飞雪老师团队完成， 已经是世界领先水平，北斗三代的抗干扰性高于GPS。
.
北斗三号
北斗三号卫星具有怎么特色呢？根据北斗卫星导航系统副总 设计师杨元喜院士的说法，主要体现在：从区域到全球、激 光通信、氢原子钟、卫星搜救、全球位置报告。
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。
.
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。
BDT与GPS时（1980年1月6日UTC0）时和Galileo
时的互操作在北斗设计时间系统时已经考虑，BDT 与GPS时和Galileo时的时差将会被监测和发播。
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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。
北斗三代使用了抗干扰技术，保护信号不被敌方干扰，避免 战时抓瞎。这方面的工作由国防科大王飞雪老师团队完成， 已经是世界领先水平，北斗三代的抗干扰性高于GPS。
.
北斗三号
北斗三号卫星具有怎么特色呢？根据北斗卫星导航系统副总 设计师杨元喜院士的说法，主要体现在：从区域到全球、激 光通信、氢原子钟、卫星搜救、全球位置报告。
北斗卫星导航系统ppt课件
4、国际合作
兼容互操作是全球卫星导航系统主要供 应商达成的共识，中国致力于推进全球卫星 导航系统兼容互操作进程。
4、国际合作
鉴于各国卫星导航系统发展不平衡， 以及多边合作的差异性、技术合作的复杂 性并存，北斗系统在与世界上其它系统协 调宝贵的频率轨位资源、协调兼容与互操 作、融入国际标准化体系等方面，必将付 出很大努力。
主要内容
北斗卫星导航系统发展蓝图 北斗卫星导航系统发展状况 北斗卫星导航系统发展形势 北斗卫星导航系统发展举措
北斗卫星导航系统发展状况
1
关键技术
2
系统建设
3
应用推广
4
国际合作
1、关键技术
经过艰苦攻关，已初步突破星载原 子钟、高精度伪距测量、精密定轨与时 间同步等一系列卫星导航系统核心关键 技术。
B2: 1166.22~1217.37MHz
B3: 1250.618~1286.423MHz
星座
信号 （实际发射）
2012年 5GEO+5IGSO+4MEO
区域服务
2020年 5GEO+3IGSO+27MEO
全球服务
1、信号特征
区域服务信号
信号
B1(I) B1(Q) B2(I) B2(Q)
B3
中心频点 (MHz)
2、系统建设
建成北斗卫星导航试验系统 北斗卫星导航系统进入星座组网阶段
2、系统建设
建成北斗卫星导航试验系统
2000年分别发射北斗卫星导航试验系统第一颗、第 二颗卫星，2003年发射第三颗卫星，建成区域有源卫星 导航系统，使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航 系统的国家。该系统可为我国及周边地区的中低动态用 户提供快速定位、短报文通信和授时服务。
北斗卫星导航系统介绍ppt课件
9
2.3 银河号事件 “窝囊” 大国重器却受制于人
外交部国际司司长沙祖康
10
2.4 研发北斗系统
中国空间技术研究院 北斗卫星导航系统 2012年 总产值达到2500亿人民币。
11
2.5 北斗卫星导航系统建设背景
1994年北斗一号系统开始研发 2000年年底 建成北斗一号系统，向中国提供服务。 2012年年底 建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务。 2020年前后 建成北斗全球系统，向全球提供服务。 北斗导航卫星全球系统首 席总设计师 ---谢军
15
3.3 星载原子钟
有卫星导航心脏之称的星载原 子钟发挥着提供时间基准的作 用
北斗三号星载原子钟，授时精度高 达10纳秒
16
四、北斗在行业中的应用
17
4.1 行业应用
沙场点兵 地震救援 渔民出海
18
基于北斗的集 装箱智能物流 系统
4.1 行业应用
精准农业
19
4.2 北斗在救灾中的应用
2008年 汶川地震 进入灾区的救援部队， 利用北斗120个字的短报文功能向指挥 部汇报送灾情。
VI. 人员应急搜救客户端（安卓版）
VII.人员应急呼叫客户端（安卓版）
VIII.应急救援指挥调度客户端（安卓版）
IX. 应急救援指挥调度客户端（ios版）
X. 灾情决策服务客户端（安卓版）
62
7.4 应用程序——第一屏
灾害管理
首次使用灾害管理APP都需要进行 终端注册，其注册流程如下：
联网点击灾害管理，自动更新后选择任意 APP进行安装。
通讯录界面
详见使用说明书
• 搜索好友 • 添加好友 • 好友备注 • 删除好友 • 好友基本资
2.3 银河号事件 “窝囊” 大国重器却受制于人
外交部国际司司长沙祖康
10
2.4 研发北斗系统
中国空间技术研究院 北斗卫星导航系统 2012年 总产值达到2500亿人民币。
11
2.5 北斗卫星导航系统建设背景
1994年北斗一号系统开始研发 2000年年底 建成北斗一号系统，向中国提供服务。 2012年年底 建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务。 2020年前后 建成北斗全球系统，向全球提供服务。 北斗导航卫星全球系统首 席总设计师 ---谢军
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3.3 星载原子钟
有卫星导航心脏之称的星载原 子钟发挥着提供时间基准的作 用
北斗三号星载原子钟，授时精度高 达10纳秒
16
四、北斗在行业中的应用
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4.1 行业应用
沙场点兵 地震救援 渔民出海
18
基于北斗的集 装箱智能物流 系统
4.1 行业应用
精准农业
19
4.2 北斗在救灾中的应用
2008年 汶川地震 进入灾区的救援部队， 利用北斗120个字的短报文功能向指挥 部汇报送灾情。
VI. 人员应急搜救客户端（安卓版）
VII.人员应急呼叫客户端（安卓版）
VIII.应急救援指挥调度客户端（安卓版）
IX. 应急救援指挥调度客户端（ios版）
X. 灾情决策服务客户端（安卓版）
62
7.4 应用程序——第一屏
灾害管理
首次使用灾害管理APP都需要进行 终端注册，其注册流程如下：
联网点击灾害管理，自动更新后选择任意 APP进行安装。
通讯录界面
详见使用说明书
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北斗卫星导航系统基础知识PPT课件
卫星定位基本原理—定位原理
定位原理
得到卫星和接收机之 间的距离后如何定位？
北斗导航与位置服务重点实验室|
卫星定位基本原理—定位原理
平面定位原理
北斗导航与位置服务重点实验室|
卫星定位基本原理—定位原理
卫星向地面发射电磁波，以光速传播。卫星距地面高度 约为20000km。
北斗导航与位置服务重点实验室|
卫星定位基本原理—定位原理
导航电文
北斗导航与位置服务重点实验室|
卫星定位基本原理—计算延时
计算卫星信号传播时间
t0: 卫星发出码信号 t0: 接收机同步产生相同的码信号
Δt = ？
卫星基于电路产生的伪随机码相 位对齐方式实现时间延迟量的计算。
导航是确定怎么去
导航解决怎么走的问题。规划 路径，安排时间，力求省时省力。
例如从上海瀚文小学到北京天 安门，利用卫星导航可以准确规划 出最优路径，全程约1216公里，开 车前往大概需要13小时24分。
北斗导航与位置服务重点实验室|
卫星导航定位需求—日常生活
车载导航
运动记录
无处不在的卫 星导航定位
移动商店
卫星导航定位需求—定位
定位是确定在哪儿
迷路是不知道自己在哪里，不能和已 知的位置建立起方位和距离的联系。
定位，解决我在哪儿的问题。
怎么定位？
指南针
地图
灯塔
北斗导航与位置服务重点实验室|
卫星导航定位需求—定位
定位是确定在哪儿
无线电定位
手机信号定位
卫星定位
北斗导航与位置服务重点实验室|
卫星导航定位需求—导航
伪随机码（ Pseudo Random Noice，PRN）：
《北斗卫星导航》幻灯片
能 • 力。 • 建立目标：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可 • 靠覆盖全球的导航系统。
国智恒集团
市场需求分析
• 市场环境分析
• 1、国家政策
• 2021年，中国的“十二五〞建立正式启动， 而在“十二
• 五〞规划中，卫星导航产业被纳入七大战略性新 兴产业重要
• 组成局部，在国家政策和资金的大力支持下，中 国的卫星导
国智恒集团
北斗卫星导航产品简介
• 定义：北斗卫星导航系统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。与美国GPS、俄罗斯格罗纳
斯、 • 欧盟伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。 • 功能：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、授时效劳，并兼具短报文通信
• 2〕国内市场需求日益迫切：
• 第一,中国国民经济的主要行业即将成为最大 导航用户,北
• 斗用户机为首选产品；
• 第二,北斗用户机的兼容性为中国卫星导航用 户机制造商
• 带来商机。
• 3〕北斗GNSS 用户机使中国卫星导航用户机制
造厂大有可为。
国智恒集团
开展趋势研究
• 北斗卫星导航系统是中国无线电导航的最正确系统，是中 国
综上，我国的北斗卫星导航系统是具有自身独特的技术 手段，同时也有独特的用户群。
国智恒集团
市场需求分析
劣势分析：
市场劣势：
1)用户终端设备价格偏高，在价格市场上无法与GPS系统
形成竞争；
2〕用户终端设备研制开发滞后，跟不上应用需求；
3〕北斗民用市场的自由化和无序竞争，影响了北斗系统
应用市场的安康开展。
第一代3颗；第二代由5颗 27颗工作，另3颗 静止轨道卫星和30颗非静 备用 止轨道卫星组成
国智恒集团
市场需求分析
• 市场环境分析
• 1、国家政策
• 2021年，中国的“十二五〞建立正式启动， 而在“十二
• 五〞规划中，卫星导航产业被纳入七大战略性新 兴产业重要
• 组成局部，在国家政策和资金的大力支持下，中 国的卫星导
国智恒集团
北斗卫星导航产品简介
• 定义：北斗卫星导航系统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。与美国GPS、俄罗斯格罗纳
斯、 • 欧盟伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。 • 功能：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、授时效劳，并兼具短报文通信
• 2〕国内市场需求日益迫切：
• 第一,中国国民经济的主要行业即将成为最大 导航用户,北
• 斗用户机为首选产品；
• 第二,北斗用户机的兼容性为中国卫星导航用 户机制造商
• 带来商机。
• 3〕北斗GNSS 用户机使中国卫星导航用户机制
造厂大有可为。
国智恒集团
开展趋势研究
• 北斗卫星导航系统是中国无线电导航的最正确系统，是中 国
综上，我国的北斗卫星导航系统是具有自身独特的技术 手段，同时也有独特的用户群。
国智恒集团
市场需求分析
劣势分析：
市场劣势：
1)用户终端设备价格偏高，在价格市场上无法与GPS系统
形成竞争；
2〕用户终端设备研制开发滞后，跟不上应用需求；
3〕北斗民用市场的自由化和无序竞争，影响了北斗系统
应用市场的安康开展。
第一代3颗；第二代由5颗 27颗工作，另3颗 静止轨道卫星和30颗非静 备用 止轨道卫星组成
北斗卫星导航系统介绍 ppt课件
3.3 星载原子钟
有卫星导航心脏之称的星载原 子钟发挥着提供时间基准的作 用
北斗三号星载原子钟，授时精度高 达10纳秒
四、北斗在行业中的应用
4.1 行业应用
沙场点兵 地震救援 渔民出海
基于北斗的集 装箱智能物流 系统
4.1 行业应用
精准农业
4.2 北斗在救灾中的应用
2008年 汶川地震 进入灾区的救援部队， 利用北斗120个字的短报文功能向指挥 部汇报送灾情。
4.3 用户终端监控
4.4 在线终端数据统计
统计近七天内所有终端的上线记录使用系统注册用户进行登录
4.5 全国省级节点网络分布地图
4.6 指挥机卫星信息状态
4.7 省级节点运行状态信息监控
4.8 终端人员管理
查看终端分配人员列 表，可选择不同属性 信息进行模糊查询， 并可执行添加、修改、 删除操作。
4.9 终端与指挥机隶属关系
选择所属单位查 看终端-指挥机 隶属关系列表， 配有导入导出模 板下载辅助功能， 可执行添加、修 改、删除操作。
4.10 终端通信分组
自定义将终端分组，便于向指定范围内成员发送报文信息，并可执行添加、修改、删除、分组操作。
4.11 北斗短报文发送
4.12 北斗短报文查询
5.1 部级主节点建设
5.1 部级主节点建设
5.2 省级分节点建设
省民政厅（局）：北斗指挥所设备1套、RDSS服务器1台。 2.4万台设备在线信息交互，不间断工作时间超过100000小时。
5.2 省级分节点建设
5.3 北斗指挥机
• 北斗指挥机G2000系列 北斗指挥型用户机，支持北斗二号RDSS信号和北斗 二号RNSS B1L1信号。北斗指挥机G2000-A: 支持 2000个民用用户。能够向全国北斗信息终端发送北 斗单播、组播和通报信息；每台指挥主机设备的通 播终端数大于2000。
北斗导航技术ppt课件
北斗二代
• 定位技术
• 北斗导航定位增强系统主要包括三部分：空间部分、地面部分和用户 部分。空间部分由携带导航转发器的地球静止轨道（GEO）卫星组成。 地面部分由若干参考站和主控站组成。北斗导航定位增强系统具有三 种功能，即地球静止卫星（GEO）测距功能、完好性监测功能和广域 差分功能。
北斗二代
• 工作原理
北斗一代
北斗一代
• 工作原理
• 首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转 发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并 同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。中心控 制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进 行相应的数据处理。 中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐
• LADGPS覆盖范围一般在10~100km，精度可达到厘米级。依靠基准 站校准发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得 精确的定位结果。电文采用的协议为RTCM-104。
北斗二代
•差分为一体，向用户实时播发卫星导航信 息、广域差分改正信息及完好性信息等。导航信息可为用户提供基本 的导航定位服务；广域增强信息根据用户的不同等级，可为用户提供 更高精度的定位精度，改善区域的导航性能，为所覆盖区域导航用户 提供全天候、高性能的导航定位服务。完好性信息可为用户提供区域 导航系统的可用性信息，当系统不可用或导航精度降低时，及时向用 户告警。
。 标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户
北斗一代
• 定位原理（双星定位法）
• 中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号， 经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星 转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同 一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制 系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此 由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距 离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户 处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两 颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控 制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用 户高程值，又可知道用户处于某一与地球基准椭球 面平行的椭球面上。即可以推算出用户位置。
北斗卫星导航系统(BDS)定位原理及其应用ppt课件
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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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 标校站
.
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；
.
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
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。
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。
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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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 标校站
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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；
.
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
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。
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定位，解决我在哪儿的问题。
怎么定位？
指南针
地图
灯塔
卫星导航定位需求—定位
定位是确定在哪儿
无线电定位
手机信号定位
卫星定位
卫星导航定位需求—导航
导航是确定怎么去
导航解决怎么走的问题。规划 路径，安排时间，力求省时省力。
例如从上海瀚文小学到北京天 安门，利用卫星导航可以准确规划 出最优路径，全程约1216公里，开 车前往大概需要13小时24分。
• 大众位置服务市场产业链较长，缺 乏有效的商业模式
• 对国际市场、国际用户需求、导航 产业国际化发展顶层谋划研究不足
北斗系统的发展—用户终端应用
用户终端应用效果较好的环境
空旷地
楼顶高处
电磁辐射弱
北斗系统的发展—用户终端应用
用户终端应用效果差的环境
水面 城市高楼
隧道 树林下
高架 电磁环境复杂
内容概要
卫星定位基本原理—定位原理
导航电文
卫星定位基本原理—计算延时
计算卫星信号传播时间
t0: 卫星发出码信号 t0: 接收机同步产生相同的码信号
Δt = ？
卫星基于电路产生的伪随机码相 位对齐方式实现时间延迟量的计算。
伪随机码（ Pseudo Random Noice，PRN）：
▪ 以等概率产生0和1。 ▪ 具有良好的自相关性。 编码信号移位后与原信号进行异或运算，产生 新序列，自相关函数R判定自相关性：
卫星定位基本原理—系统简介
系统简介
• 美苏空间信息激烈竞争，为卫星 导航系统提供了大量的资金支持。
• 通信技术的发展为卫星信号远距 离传输提供了可能。
• 电子技术进步为卫星的控制、制 造提供了强有力的保证。
• 经济社会的需求是卫星导航系统 持续发展的源动力。
美苏争霸
卫星导航系统有三部分组成：空间 星座部分，地面控制部分，用户终 端设备。
R = (N0 - N1) / (N0 + N1) 完全对齐时，R=1，未对齐时，R接近0。
卫星定位基本原理—定位原理
定位原理
得到卫星和接收机之 间的距离后如何定位？
卫星定位基本原理—定位原理
平面定位原理
卫星定位基本原理—定位原理
定位原理
美国 GPS
俄罗斯 GLONASS
欧盟 伽利略
中国 BDS
北斗卫星导航系统基础知识
内容概要
卫星导航定位需求
What ？什么是导航定位？ why ？为什么需要卫星导航定位？
how ？卫星导航定位怎么实现的？
how ？怎样更好利用导航定位服 务生产生活？
卫星导航定位需求—定位
定位是确定在哪儿
迷路是不知道自己在哪里，不能和已 知的位置建立起方位和距离的联系。
卫星定位基本原理—定位原理
定位误差
三方面的误差：
• 卫星产生的误 差
• 传播路径产生 的误差
• 接收机产生的 误差
卫星定位基本原理—定位原理
定位方程正
伪距定位基本观测方程
Ct
是通过延时计算的星站距离 是真实的星站距离 是时钟偏差引起的误差
星站距离计算 以码相位对齐测出GPS信号时延 以时延计算距离
总共50颗以上卫星。 地球任意一点可以看到5-12颗卫星。 任一卫星的瞬时位置可根据星历计算得到。
黑色 = 可见, 红色 = 不可见, 绿色 = 视线
卫星定位基本原理—定位原理
空间距离交汇定位
(x,y,z)为待求的接收机位置， d为卫星到接收机的距离， (xi,yi,zi)为卫星瞬时位置（由星历计算 得到）。
北斗系统建设原则
北斗系统的发展—北斗三步走
第一步——试验系统，实现从无到有
• 1983年提出发展建设概念。 • 1994年北斗卫星导航系统工程启动，之前历经8年理论论证。 • 2000年发射第一颗卫星。 • 2003年完成试验系统。 最终成果：
成功发射3颗GEO卫星，建成北斗卫星导航试验系统。系统能够提 供基本的定位、授时和短报文通信服务。
• 地面基础设施 欠缺 ， 分散建设 ， 未形成统一基准综合服务基础设施
• 核心应用技术 与国际先进水平差距 较大 ， 自主研发终端性能仍需改进
• 交通 、 电信 、 金融 、 电力 、 物 流等 关键领域 未全部使用中国时频 基准
• 卫星导航行业应用规模总体偏小， 技术和业务的深度融合不足，装备 与系统应用水平较低
2010年1月17日 GEO卫星
卫星
运载火箭
北斗系统的发展—北斗三步走
第三步——全球组网，实现全球服务
2020年建成由35颗卫星（5颗GEO，30颗non-GEO）组成的全球 导航系统。
第二步 2012年
第三步 2020年
北斗系统的发展—系统应用
应用服务领域
北斗系统的发展—机遇与挑战
面临挑战
• 北斗频率资源紧缺 • 北斗卫星时钟稳定性与国际先进水
平有较大差距 • 北斗卫星地面跟踪站仅限国土范围
，几何结构较差 • 北斗具有三种不同的星座（GEO、
IGSO、MEO），但必须有无缝的 运控管理 • GPS已占领全球主要导航市场，而 北斗必须拥有属于自己的市场空间 • 相关政策、法规、标准需要进一步 健全 • 技术创新体系、应用服务体系和产 业推进体系尚不完善，产业环境亟 待优化
2000年10月31日 140E
2000年12月21日 80E
2003年5月25日 110.5E
北斗系统的发展—北斗三步走
第二步——亚太组网，实现亚太区域服务
2012年建成由14颗卫星组成的区域星座，区域服务覆盖亚太 地区，并正式提供服务。
2007年4月14日 MEO卫星
2009年4月15日 GEO卫星
卫星定位 空间距离交会法定位 同步观测4颗以上卫星
卫星定位基本原理—定位原理
提高定位精度
Si Sl
卫星导航定位需求—日常生活
车载导航
运动记录
无处不在的卫 星导航定位
网购物流查询
公交系统
移动商店 公安执勤
卫星导航定位需求—载体导航
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
卫星导航定位需求—工程应用
工程测量
桥梁监测
地球形变测量
内容概要
北斗系统的发展—四大系统
四大导航系统
北斗系统的发展—四大系统
卫星定位基本原理—系统组成
地面控制部分
地面控制部分包括：主控站，上 行注入站和监测站。负责收集由卫 星传回之讯息，并计算卫星星历、 相对距离，大气校正等数据，并向 每颗卫星注入更新的导航电文。
卫星地面控制部分
卫星定位基本原理—定位原理
原理说明
卫星向地面发射电磁波，以光速传播。卫星距地面高度 约为20000km。