北斗卫星导航系统

星箭组批生产，启动组网发射
2007年4月14日 MEO卫星
2009年4月15日 GEO卫星
2010年1月17日 GEO卫星
卫星
运载火箭
关键技术攻关，致力持续发展
发挥系统特色，应用初见成效
4.应用
北斗卫星导航试验系统已在多个领域发挥了非 常重要的作用，包括：
- 测绘
- 通信
- 水利
- 减灾
全球系统
作为全球系统，北斗卫星导航系统首先在2012年左 右覆盖亚太地区，并将在2020年前覆盖全球。
北斗系统第二阶段
2012年左右
北斗系统第三阶段
2020年前
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1.基本原则 2.系统基本描述 3.系统部署 4.应用
1. 基本原则
开放性 自主性 兼容性 渐进性
2.系统基本描述
系统组成
定位原理 坐标系统 服务和性能
系统组成
空间段
5颗地球同步轨道（ GEO ）卫星和30颗Non-GEO卫星
GEO 卫星
星座
MEO 卫星
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系统组成
地面段
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。
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服务和性能
两种全球服务 开放服务：免费、开放 • 定位精度: 10 m • 授时精度: 0 ns
2、应用：卫星导航应用增长情况
陆地应用
海洋应用
航空应用
航天应用
大众消费
北 斗 系 统 在 我 国 航 天 事 业 中 的 地 位
北斗卫星导航系统
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,缩写为BDS[12],与美国的GPS、俄罗斯的格洛 纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共 用的全球卫星导航系统，并称全 球四大卫星导航系统。北斗卫星 导航系统2012年12月27日起提供 连续导航定位与授时服务
地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。
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系统组成
用户段
用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼 容的终端组成。
北斗系统的用户终端
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定位原理


北斗导航系统是主动式双向测距二维导 航，地面中心控制系统解算，供用户三 维定位数据。GPS是被动式伪码单向测 距三维导航，由用户设备独立解算自己 三维定位数据。 “北斗一号”的这种工作原理带来两个 方面的问题，一是用户定位的同时失去 了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利， 另一方面由于设备必须包含发射机，因 此在体积、重量上、价格和功耗方面处 于不利的地位。
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。
建成试验系统，实现从无到有
2000年10月31日 东经140度
2000年12月21日 东经80度
2003年5月25日 东经110.5度
北斗二号
定位原理
北斗三号
2017年11月5日，北斗三号第一、二颗组网卫星发射成功， 开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。相比北斗二号 系统，北斗三号系统技术更先进、建设规模更大、系统性更 强 北斗二号民用频点B1选择在1561.098MHz，而GPS的L1在 1575.42MHz。根据2017年9月最新公布的北斗三号接口控制 文件，北斗民用信号B1C和B2a现在已经完全实现和GPS等 系统的兼容，这将有利于北斗全球化应用。 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。 至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统 在西昌卫星发射中心发射了16颗卫星，其中14颗组网并提 供服务，分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道 卫星（均在倾角55°的轨道面上），4颗中地球轨道卫星 （均在倾角55°的轨道面上）。
- 海事 - 交通
- 勘探
- 森林防火等等
• 民用功能
个人位置服务 当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星 导航装置找到你要走的路线。 气象应用 北斗导航卫星气象应用的开展，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。 道路交通管理 卫星导航将有利于减缓交通阻塞，提升道路交通管理水平。通过在车辆上安装卫星导航 接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置 信息可用于道路交通管理。 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。 海运和水运 海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一，也是卫星导航最早应用的领域之一。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。 航空运输 当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导 航精确定位与测速的优势，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下， 可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。 应急救援 2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。
神 州
北 斗
竞相发展的全球卫星导航系统
美国GPS
俄罗斯GLONASS
中国北斗
欧盟伽利略
1、系统状态：四大系统卫星在轨数量变化情况
35
2020年
30
GPS
GPS GLONASS
36颗 30颗
25
在轨运行卫星数量
北斗
20
35颗
30颗
GLONASS
GALILEO
15
10
北斗系统
5
GALILEO
0 1975 1980 1985 199现在三个方面：1、星历误差 ，2、大气延时误差，3、卫星钟差误差。
3.系统部署
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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
北斗一号
定位原理
北斗一号
覆盖范围
北斗一号系统相对于GPS，在用户数量上是远远不及的。但北斗一代 解决了我国卫星导航系统的有无，是世界上第三个拥有独立卫星导航 系统的国家，同时也发展了自己的特色：短报文及位置报告，该项特 色在之后的北斗卫星导航系统发展过程中一直得到了延续。
• 测速精度: 0.2 m/s
授权服务: 确保高可靠应用（甚至是在复杂条件下）。 两种区域服务 广域差分服务
• 定位精度: 1 m
短报文通信服务
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广域差分GPS的基本思想是对GPS观测量的误差 源加以区分,并单独对每一种误差源分别加以“ 模型化”，然后将计算出的每一误差源的数值, 通过数据链传输给用户，以对用户GPS定位的误 差加以改正，达到削弱这些误差源,改善用户GPS 定位精度的目的。