GPS普及教程北斗卫星定位导航系统解析
北斗卫星定位技术原理及组成
北斗卫星定位技术原理及组成北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，主要由北斗卫星、地面控制系统和用户接收机等部分组成。
北斗卫星系统的定位功能对于人类生活的各个方面都非常重要，如交通应急、资源调查、应急救援等。
本文将详细介绍北斗卫星导航系统的原理及组成。
一、北斗卫星导航系统原理北斗卫星导航系统主要基于众多卫星和地面硬件设备的集成以及信号处理和数据传输等技术，通过卫星信号实现高精度的三维定位，同时也支持时间同步、速度测量、天气气象、精准授时、频率标准等辅助功能。
北斗卫星定位的原理主要基于无线电技术和测量信号的传播时间，通过测量用户接收到的卫星信号与卫星发射的信号之间的时间差，以及卫星位置信息等基础参数来获取用户精准的位置信息。
北斗卫星系统主要采用了两种定位技术：一种是伪距测量法，另一种是相位差测量法。
在伪距测量法中，用户接收到的信号会带上卫星的精确时间数据和卫星的编号等信息，接收机在接收信号后会测量出信号与设备的位置之间时间的差值，从而求解出用户的位置。
而在相位差测量法中，用户接收到的信号是带有相位的信号，通过测量不同时间接收到的信号相位的变化，可以得到信号传输的距离差。
二、北斗卫星导航系统组成(一) 北斗卫星北斗卫星是北斗卫星导航系统的核心组成部分，由轨道板，卫星电源，控制板，通信板和业载板组成。
北斗卫星主要负责卫星信号广播及对用户信号进行接收，处理和转发。
目前，北斗卫星系统已经部署了近 40 颗卫星。
(二) 地面控制系统地面控制系统主要由控制中心和测控站两部分组成。
控制中心主要负责卫星的轨道管理、电力供应、信标广播控制等工作，而测控站则主要负责对卫星的运行情况进行实时监控、控制和调试。
(三) 用户端接收机用户端接收机是北斗卫星导航系统的最后一环，主要负责接收北斗卫星系统信号、处理信号和解算用户精准位置等信息。
根据不同的使用场景，用户端接收机又可分为车载、手持、船舶等不同类型，同时也包括一些运动、姿态、传感等智能算法和硬件实现的设备。
北斗卫星导航系统定位原理及应用
北斗卫星导航系统定位原理及其应用北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。
该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、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，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。
美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。
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：2000年10月31日；2000年12月21日；2003年5月25日，2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。
2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥‚双保险‛作用。
北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。
北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。
北斗一号系统的基本功能包括：定位、通信（短消息）和授时。
北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。
其工作原理如下：‚北斗一号‛卫星定位系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，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。
从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。
‚北斗一号‛的覆盖范围是北纬5°一55°，东经70°一140°之间的心脏地区，上大下小，最宽处在北纬35°左右。
北斗卫星定位导航系统ppt课件
北斗一代
• 中国北斗导航卫星进行防震试验 • 北斗一代（BD-1）系统介绍： • “北斗一号”卫星导航定位系统是我国独立自主研制的第一代卫星导 航定位系统，是一种新型、全天候、较高精度、区域性（中国境内） 的卫星导航定位系统，具有快速定位（导航）、双向简短报文通信和 定时三大功能，目前已经正式投入运行，这标志着该系统进入了实际 应用阶段。 • 该系统由四颗静止卫星组成，其轨位分别是： 80E；110．5E，140E， 86°E • 导航定位使用频段是： 1610---1626．5MHz （L频段，上行链路） • 2483．5---2500MHz （S频段，下行链路） • 目前在国际电联的公布资料是：CHINASAT-31/32/33。
北斗卫星定位系统构成
• 北斗卫星导航定位系统的系统构成有：两颗地球 静止轨道卫星、地面中心站、用户终端。北斗卫 星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”： 以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心，各以测定的卫 星至用户终端的距离为半径，形成2个球面，用户 终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站 配有电子高程地图，提供一个以地心为球心、以 球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。用数 学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户 的位置。
北斗系统四大功能
• 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40-60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。 • 系统容纳的最大用户数：每小时540000户。
北斗卫星定位导航系统教学
北斗卫星定位导航系统概述
GPS 北斗定位原理解析
二、 GPS系统组成与原理
三、 GPS原理及分类
四、GPS差分分类及原理
五、北斗一号、二号构成及特点
二、GPS系统组成
1
3
2
一、GPS构成
1.空间部分
• 24颗卫星分布在6
2.地面监控系统
• 监测站：采集
3.用户设备
• 用于接收卫星发
个轨道面（其中
有3颗卫星是备 用）。
GPS卫星数据和
当地环境数据。 • 主控站：编算导
• 由基准站接收机通过数据链发送修正信息，用户站接受
基准站的修正数据，对用户站观测进行修正，这种数据 处理本质上是求差处理，因此又称差分GPS定位 • 卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差 • 传播延迟误差 • 接收机固有误差噪声、通道延迟、路径效应（不可避免）
目录
一、目前世界上主要四大定位系统
卫星导航定位系统与原理
关于GPS、BDS定位原理
目录
一、目前世界上主要四大定位系统
二、 GPS系统组成与原理
三、 GPS原理及分类
四、GPS差分分类及原理
五、北斗一号、二号构成及特点
一、目前世界上主要四大定位系统
GLONASS
GPS 美国
俄罗斯
BDS 中国
GAILEO 欧洲
目录
一、目前世界上主要四大定位系统
2、广域差分
1.广域差分(WADGPS ):
一般由一个主控站,若干个GPS 卫星跟踪站,一个差分信号播发 站,若干个监控站,相应的数据通
讯网络和若干个用户站组成。
2.原理：是对GPS观测量的误
差源分别加以区分和“模型化”,然 后将计算出来的每一个误差源 的误差修正值(差分值)通过数据 通讯链传输给用户,对用户在 GPS定位中的误差加以修正,以
北斗卫星定位导航原理
北斗卫星定位导航原理导航系统是现代社会中不可或缺的一部分，而北斗卫星定位导航系统则是其中的重要组成部分。
北斗卫星定位导航系统是由中国自主研发的一套卫星导航系统，它利用一组卫星来提供全球定位、导航和时间服务。
那么，北斗卫星定位导航系统的原理是什么呢？北斗卫星定位导航系统主要由三个组成部分组成：空间部分、控制部分和用户部分。
空间部分由一组卫星组成，这些卫星分布在地球轨道上，形成一个全球覆盖的星座。
控制部分负责卫星的控制和管理，确保卫星系统的正常运行。
用户部分则是指用户所使用的接收机设备，通过接收卫星信号来进行定位和导航。
北斗卫星定位导航系统的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 定位原理：用户的接收机设备通过接收卫星发射的信号来确定自身的位置。
北斗卫星系统中的卫星会发射精确的时钟信号和导航数据，接收机设备通过接收这些信号并计算时间差来确定自身与卫星的距离。
根据接收机与多颗卫星的距离差异，可以利用三角定位原理计算出用户的位置。
2. 信号传播：卫星发射的信号会经过大气层的传播，在传播过程中会受到大气层的影响，造成信号的传播速度发生变化。
北斗卫星系统通过测量信号的传播时间差来计算出用户与卫星之间的距离，进而确定用户的位置。
3. 多颗卫星定位：北斗卫星系统中会有多颗卫星同时工作，用户接收机设备可以同时接收多颗卫星发射的信号。
通过接收多颗卫星的信号并计算时间差，可以得到多个方程，进而计算出用户的位置。
4. 数据处理：接收机设备会收集到卫星发射的导航数据，这些数据包含了卫星的位置、速度等信息。
用户接收机设备会利用这些数据来进行定位和导航计算，计算出用户的位置和导航信息。
北斗卫星定位导航系统通过以上原理实现了高精度的定位和导航功能。
它的优势在于全球覆盖、高精度、高可靠性和多功能等特点，被广泛应用于交通运输、航空航天、军事和民用等领域。
北斗卫星定位导航系统利用卫星发射的信号和导航数据，通过接收机设备计算时间差和距离差异，从而确定用户的位置和导航信息。
(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（BeiDouNavigationSatelliteSystem，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，产生显着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。
北斗定位原理
北斗定位原理北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航定位系统，它由一组中、地面、用户三级分布的卫星、地面监控和用户设备组成，能够为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。
北斗定位原理是指北斗卫星导航系统实现定位功能的基本原理和方法。
下面将从北斗卫星系统的组成、信号传输、接收原理和定位原理等方面进行介绍。
首先，北斗卫星系统由组网卫星、备份卫星、地面监控系统和用户设备组成。
组网卫星主要负责信号的传输和定位服务，备份卫星用于提供冗余服务，地面监控系统负责监控卫星运行状态和维护，用户设备则是接收卫星信号并实现定位功能。
信号传输是北斗系统实现定位的基础，通过卫星向地面发送信号，再由地面设备接收并进行处理，最终实现定位功能。
其次，北斗卫星系统的信号传输主要依靠卫星发射的导航信号。
这些信号包括定位信号、授时信号和辅助导航信号，其中定位信号是实现定位功能的核心。
当用户设备接收到来自不同卫星的信号后，通过计算信号的传播时间和卫星的位置信息，就可以确定用户设备的位置。
这就是北斗卫星系统实现定位的基本原理。
接着，北斗卫星系统的定位原理主要包括单点定位和差分定位两种方式。
单点定位是指利用单一接收机接收卫星信号进行定位，其精度较低；而差分定位则是通过在已知位置的基准站和移动站同时接收卫星信号，利用基准站的精确位置信息对移动站进行校正，从而提高定位精度。
差分定位是北斗卫星系统中常用的一种定位方式，能够实现厘米级甚至毫米级的高精度定位。
最后，北斗定位原理的实现离不开卫星导航技术和地面监控系统的支持。
卫星导航技术不断提升卫星信号的传输精度和可靠性，地面监控系统则不断监测卫星状态和维护，保障卫星系统正常运行。
同时，用户设备的不断创新和升级也为北斗定位原理的实现提供了更多可能性。
综上所述，北斗定位原理是基于卫星导航技术和地面监控系统的支持，通过信号传输和接收原理实现的。
北斗卫星导航系统的建设和发展，为全球用户提供了高精度的定位、导航和授时服务，对国家经济社会发展和国防安全具有重要意义。
北斗卫星导航系统介绍
截至目前，我国“北斗” 卫星导航系统建设的“三 步走”规划已成功实现第 一、二步。
2000年，北斗导航试验系统建 成，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。
P.S：“北斗”卫星导航试验系统（也称“双 星定位导航系统”），工程代号：“北斗一 号” 2000年以来，中国成功发射了4颗“北 斗导航试验卫星”，建成“北斗一号”。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发挥重要作 用。
2012年12月27日，北斗系统空间信号接 口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务 正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时 服务。
有源定位：需要终端设备发射无线电波，才 能接受信号完成定位。 无源定位：不需要终端设备发射无线电波就 可以完成定位。 有源定位需要发射无线电波，容易被侦察到， 中国的“北斗二代”导航系统正在向全球无 源发展。
军用功能
“北斗”卫星导航定位系统的军事功能 与GPS类似，如：飞机、导弹、水面舰艇和 潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自 行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位 置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、 水上排雷定位等。
民用功能 1.个人位置服务 2.气象应用 3.道路交通管理 4.铁路智能交通 5.海运和水运 6.航空运输 7.应急救援
面临的挑战
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，GLONASS正在恢复建设中， 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，目前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。
北斗卫星导航系统介绍ppt课件
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
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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。
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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
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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
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基于北斗的集 装箱智能物流 系统
4.1 行业应用
精准农业
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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）
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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）：
北斗导航 原理
北斗导航原理
北斗导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，其核心原理类似于其他全球导航卫星系统，如美国的GPS系统。
北斗导航系统由一系列卫星、地面控制系统和用户终端组成。
首先，北斗导航系统利用地面控制系统控制和监控一组卫星，这些卫星携带高精度时钟以及精密的原子钟，以确保时间准确性。
这些卫星按照特定的轨道和时间周期绕地球运行，覆盖全球范围。
当用户需要定位或导航时，用户终端向接收机发出请求信号，接收机通过天线接收卫星发送的导航信号。
接收机利用接收到的信号计算出卫星与用户终端的距离。
接下来，接收机会同时接收多颗卫星的信号，并利用三角测量原理计算用户终端的位置。
通过确定与至少三颗卫星的距离，接收机可以使用几何计算方法来确定用户终端的精确位置。
这个过程被称为定位。
在定位后，接收机还可以利用卫星的速度和时间信息，计算出用户终端的速度和加速度，从而提供导航功能。
为了确保北斗导航系统的高精度和可靠性，北斗系统使用差分定位技术，即通过与参考站点接收的信号进行比较，进一步减小误差，并提高定位精度。
总结起来，北斗导航系统的原理就是利用一组卫星在空中传输
信号，接收机接收信号并计算出与卫星的距离，通过三角测量原理确定用户终端的位置，从而实现定位和导航功能。
该系统的优势在于覆盖全球、信号稳定、定位精度高，并在交通、军事、航空、航海等领域有广泛的应用。
创意简约风北斗卫星导航定位系统原理及应用知识科普PPT课件
/道路交通管理
北斗三号
➢ 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。例如，指 示车辆F走air畅p通ric的e w道ith路e，xtr限a 制ser进vic入es拥挤的道路，或通告 司机前方拥堵的情况，建议走车辆较少的路线。如果 车辆超P速as行t p驶ro而jec发t m生ai交nt通en事an故ce，up则to撞1车m时on的th速度、位 置和时间信息均会被记录在上，作为判断是否违章的 依据；如果车辆被盗或被抢，卫星导航会很快发现并 跟踪其位置，使盗贼无处藏身。
➢ 从2007年开始，到2012年为止，我国在5年内共发射了16颗北斗二号卫星， 实现了对亚太区域的覆盖，并在2012年底正式对外提供服务，完成了北斗三步 走战略的第二步。同时，鉴于北斗一号短报文和位置报告功能的实用性，该项 功能在北斗二号中得到了保留。
/ Study Case
/定位原理
北斗一号
/时间系统
时间系统
➢北斗时（BDT）溯源到协调世界时UTC（NTSC），与UTC的时间偏差小 于100纳秒。BDT的起算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。
➢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。
/ LOGO
美国 GPS
俄罗斯 GLONAS
S
中国北斗 BDS
欧盟 GALILEO
/ 各有特色
特点：
➢美国GPS最早投入实用，系统精度最高 ➢俄罗斯格洛纳斯号称抗干扰能力最强 ➢欧洲伽利略号称系统最精密 ➢北斗是唯一可以发短信聊天的
北斗定位原理
北斗定位原理
北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航定位系统，它由一组卫星、地面
监测站和用户设备组成，能够为全球用户提供高精度的定位、导航和时间服务。
那么，北斗卫星导航系统是如何实现定位的呢？接下来，我们将深入探讨北斗定位的原理。
首先，北斗卫星导航系统是通过卫星信号实现定位的。
北斗系统由一组组织在
地球轨道上的卫星组成，这些卫星通过广播信号向地面用户发送导航信息。
当用户设备接收到至少三颗卫星的信号后，就可以通过测量信号的传播时间来计算出自己的位置。
这是因为信号的传播时间与距离成正比，通过测量不同卫星信号的传播时间差，就可以确定用户设备与各个卫星的距离，从而实现定位。
其次，北斗定位还依赖于精准的卫星轨道和时间同步。
为了保证定位的精度，
北斗卫星需要精确地知道自己在空间中的位置，而这就需要对卫星的轨道进行精密计算和控制。
同时，卫星的时间也需要和地面用户设备进行同步，因为定位需要通过测量信号的传播时间来计算距离，而准确的时间同步可以保证定位的精度。
此外，北斗定位还需要考虑信号传播的影响因素。
在实际的定位过程中，信号
在大气层和地面等环境中会发生传播延迟和多路径效应，这些因素都会对定位的精度产生影响。
因此，北斗系统需要通过信号处理和算法优化来减小这些影响，从而提高定位的精度和稳定性。
综上所述，北斗定位是通过接收卫星信号并测量信号传播时间来实现的，同时
还需要考虑卫星轨道、时间同步和信号传播等因素。
北斗卫星导航系统以其高精度、全球覆盖的特点，为用户提供了可靠的定位、导航和时间服务，广泛应用于交通、航空、军事、测绘等领域，对推动社会经济发展和提升国家综合实力起到了重要作用。
北斗导航的原理与应用
北斗导航的原理与应用一、北斗导航系统的原理北斗导航系统是我国自主研发的一套卫星导航定位系统，由卫星部分和地面管理部分组成。
1. 北斗导航系统的卫星部分北斗导航系统由一组地球同步轨道卫星和一组中地球轨道卫星组成。
这些卫星分布在不同的轨道上，以确保全球范围内的覆盖。
2. 北斗导航系统的地面管理部分北斗导航系统的地面管理部分由一系列地面站、控制中心和用户终端组成。
地面站用于接收来自卫星的导航信号，并将数据传输给用户终端。
3. 北斗导航系统的工作原理北斗导航系统通过将接收到的导航信号与卫星的位置和时间信息相结合，计算出用户终端的位置和速度。
这种计算需要使用导航算法和数学模型。
二、北斗导航系统的应用北斗导航系统在众多领域中得到了广泛的应用。
1. 交通运输北斗导航系统可以用于车辆、船舶和飞机的导航定位，提供精确的位置信息，提高交通运输的安全性和效率。
例如，车辆使用北斗导航系统可以避开拥堵路段，选择最佳的行驶路线。
2. 海洋渔业北斗导航系统可以用于船舶的定位和航行，方便渔民在海上进行捕捞活动。
同时，北斗导航系统还可以提供海洋气象信息，帮助渔民预测天气变化。
3. 物流运输北斗导航系统可以用于管理和追踪货物的运输过程，提高物流的效率和可靠性。
通过实时监控货物的位置，可以及时调整运输计划，减少运输时间和损失。
4. 应急救援北斗导航系统可以在灾害发生时，提供准确的定位和导航信息，帮助救援人员快速找到受灾地点，提高救援效率和成功率。
5. 资源调查和环境监测北斗导航系统可以用于资源调查和环境监测，对于野生动物保护、水土保持和环境治理等方面具有重要意义。
通过对动物迁徙轨迹的追踪和分析，可以保护珍稀物种和生态系统的完整性。
三、小结北斗导航系统以其独特的工作原理和广泛的应用领域，成为我国重要的科技成果之一。
它在交通运输、海洋渔业、物流运输、应急救援和资源调查等领域发挥着重要作用，为社会发展和人民生活提供了便利和安全保障。
GPS北斗定位原理解析
GPS北斗定位原理解析GPS（全球定位系统）北斗定位是一种卫星导航系统，由一组卫星和地面接收器组成，用于确定位置、速度和时间信息。
北斗定位原理基于三个基本原则：测距原理、时差测量和三角定位原理。
首先，测距原理是北斗定位的核心概念。
当接收器接收到从多颗卫星发射的信号时，它可以计算出信号传输的时间。
因为光在空间中的速度是已知的，通过将传输时间乘以光速，可以得出信号传播的距离。
通过接收到多颗卫星的信号并计算每个卫星到接收器的距离，接收器可以确定自身相对于卫星的距离。
其次，时差测量也是北斗定位的一个重要原理。
因为卫星和接收器都有自己的精确时钟，接收器可以测量从卫星发出的信号到达接收器的时间差。
由于信号在空间中的传播速度已知，接收器可以根据时间差计算卫星与接收器之间的距离。
最后，三角定位原理用于确定接收器的准确位置。
通过测量至少三颗卫星到接收器的距离，可以通过三角测量方法计算出接收器的位置。
接收器可以利用卫星的位置信息和距离来进行计算，从而确定自身的位置。
为了提高定位的准确性，通常会使用更多的卫星信号。
北斗定位原理的实现需要具备一定的硬件和软件技术。
硬件上，接收器需要具备接收和处理卫星信号的能力。
软件上，接收器需要能够计算卫星的位置、距离和时间相关的参数。
这些参数被整合到一个数学模型中，通过解算和计算，最终得出接收器的准确位置。
总结起来，北斗定位原理是基于测距原理、时差测量和三角定位原理的。
接收器通过接收多颗卫星发射的信号，并测量信号传播的时间和时间差，通过三角定位方法计算出自身的精确位置。
北斗定位系统的设计和技术使得人们可以在全球范围内准确地进行定位和导航。
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GPS普及教程：北斗卫星定位导航系统一中国开展卫星导航与定位研究最早始于上世纪60年代，随后由于受到文化大革命的干扰，研究一度中断直到70年代末才恢复。
1983年，一个名为“双星快速定位系统”的卫星导航与定位方案被提出。
随后，陈芳允院士（863计划的倡导者之一）正式提出了研制双星“快速导航系统”（RDSS），1994年国家正式批准了该项目上马，并正式命名为“北斗卫星定位导航系统”。
2000年发射了第一颗导航试验卫星，2003年又发射了两颗导航试验卫星，至此第一代卫星定位导航试验系统在地球同步轨道组网成功。
技术特点与GPS不同，“北斗”系统使用的是与GEOSTAR（即1982年7月由美国三位科学家提出并于12月定名的Geostar系统，这是一种由两颗卫星构成的主动式卫星定位系统，最后由于GPS的迅速发展导致该研究在1991年9月面临撤资流产的命运）的定位系统类似的技术。
“北斗”实际上是一个区域性卫星导航定位系统，由3颗（两颗工作卫星、一颗备用卫星）北斗定位卫星、1个地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。
而GPS 则是一个由24颗卫星组网，覆盖全球且不需要地面基站辅助的全球导航定位系统。
两者最大的不同是在定位精度和通讯方面。
GPS的定位精度可以控制在几米之内，“北斗”系统的定位精度在经过校准的情况下能达到20米左右，如果不校准则精度只有100米左右。
此外，和GPS不同的是，“北斗”系统还可以提供双向通讯功能，用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。
通过“北斗”系统，用户一次最多可以传输120个字符。
“北斗”系统主要用于运输业。
例如，通过使用该系统运输公司就可以获知本公司的所有车辆在国内的具体位置，以及过去一段时间以来它们的行驶轨迹。
该系统还可以监视车辆状态和用于车辆防盗。
该系统还提供一种功能，向用户通报正在发生的事故和犯罪状况。
在“北斗”系统信号较弱的地区，用户可以辅助使用GPS信号。
应用领域中国发展“北斗”系统有军民两种用途。
与美国相类似，该系统的核心是用于军事目的，但是也可以为民用和商业领域提供多种服务。
中国的主要考虑是，一旦爆发冲突，美国很可能关闭GPS系统或者加大民用码的误差。
因此，中国认为保护国家利益需要发展不受制于外国的独立的卫星导航与定位系统。
中国希望“北斗”系统无论在技术还是应用上，最终都能与GPS相抗衡。
卫星定位导航功能在军用和民用上都具有重要用途。
美国利用GPS的导航与定位功能所具备的精确制导能力被证明是打赢“信息化战争”必不可少的条件。
在有可能与台湾发生的冲突中，精确制导能力更为重要，中国希望通过此种能力减少附带损伤。
解放军还可以通过“北斗”系统的双向通信功能随时与己方部队联络并监控他们所处的位置。
卫星导航与定位技术还可以运用到解放军的对潜通讯上，潜艇可不再需要上浮即可接收卫星信号。
解放军海军的下一代弹道导弹潜艇可通过使用“北斗”系统获得更准确的目标定位信息，增强潜射导弹的精确制导能力。
事实上，世界上第一代导航与定位系统——美国海军的“子午仪”系统，其最初的设计目的就是为了增强弹道导弹核潜艇的精确制导能力。
中国的研究人员也在进行类似的研究。
GPS不断扩大的市场占有率也刺激了中国在商业领域使用“北斗”系统的兴趣。
根据评估，到2008年整个GPS的市场前景将达到220亿美元。
除了运输业和个人移动通讯领域的运用，一些大型企业还需要GPS为它们提供精确的授时服务。
卫星导航与定位方案被提出。
随后，陈芳允院士（863计划的倡导者之一）正式提出了研制双星“快速导航系统”（RDSS），1994年国家正式批准了该项目上马，并正式命名为“北斗卫星定位导航系统”。
2000年发射了第一颗导航试验卫星，2003年又发射了两颗导航试验卫星，至此第一代卫星定位导航试验系统在地球同步轨道组网成功。
技术特点与GPS不同，“北斗”系统使用的是与GEOSTAR（即1982年7月由美国三位科学家提出并于12月定名的Geostar系统，这是一种由两颗卫星构成的主动式卫星定位系统，最后由于GPS的迅速发展导致该研究在1991年9月面临撤资流产的命运）的定位系统类似的技术。
“北斗”实际上是一个区域性卫星导航定位系统，由3颗（两颗工作卫星、一颗备用卫星）北斗定位卫星、1个地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。
而GPS 则是一个由24颗卫星组网，覆盖全球且不需要地面基站辅助的全球导航定位系统。
两者最大的不同是在定位精度和通讯方面。
GPS的定位精度可以控制在几米之内，“北斗”系统的定位精度在经过校准的情况下能达到20米左右，如果不校准则精度只有100米左右。
此外，和GPS不同的是，“北斗”系统还可以提供双向通讯功能，用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。
通过“北斗”系统，用户一次最多可以传输120个字符。
“北斗”系统主要用于运输业。
例如，通过使用该系统运输公司就可以获知本公司的所有车辆在国内的具体位置，以及过去一段时间以来它们的行驶轨迹。
该系统还可以监视车辆状态和用于车辆防盗。
该系统还提供一种功能，向用户通报正在发生的事故和犯罪状况。
在“北斗”系统信号较弱的地区，用户可以辅助使用GPS信号。
GPS普及教程：北斗卫星定位导航系统二中国发展“北斗”系统有军民两种用途。
与美国相类似，该系统的核心是用于军事目的，但是也可以为民用和商业领域提供多种服务。
中国的主要考虑是，一旦爆发冲突，美国很可能关闭GPS系统或者加大民用码的误差。
因此，中国认为保护国家利益需要发展不受制于外国的独立的卫星导航与定位系统。
中国希望“北斗”系统无论在技术还是应用上，最终都能与GPS相抗衡。
卫星定位导航功能在军用和民用上都具有重要用途。
美国利用GPS的导航与定位功能所具备的精确制导能力被证明是打赢“信息化战争”必不可少的条件。
在有可能与台湾发生的冲突中，精确制导能力更为重要，中国希望通过此种能力减少附带损伤。
解放军还可以通过“北斗”系统的双向通信功能随时与己方部队联络并监控他们所处的位置。
卫星导航与定位技术还可以运用到解放军的对潜通讯上，潜艇可不再需要上浮即可接收卫星信号。
解放军海军的下一代弹道导弹潜艇可通过使用“北斗”系统获得更准确的目标定位信息，增强潜射导弹的精确制导能力。
事实上，世界上第一代导航与定位系统——美国海军的“子午仪”系统，其最初的设计目的就是为了增强弹道导弹核潜艇的精确制导能力。
中国的研究人员也在进行类似的研究。
GPS不断扩大的市场占有率也刺激了中国在商业领域使用“北斗”系统的兴趣。
根据评估，到2008年整个GPS的市场前景将达到220亿美元。
除了运输业和个人移动通讯领域的运用，一些大型企业还需要GPS为它们提供精确的授时服务。
未来系统为了符合商业应用的要求，“北斗”系统还需要做一些改进。
该系统由于在定位和授时精度方面的欠缺使得它并不能真正满足精确打击制导与导航的技术要求。
中国的研究人员已经意识到“北斗”系统也许不能完全满足未来卫星导航定位的需要，但是他们认为该系统耗资小，而且能够满足一些特定的使用需求。
已经有中国学者提出，面对21世纪出现的新挑战，中国有必要研发性能更高的导航定位系统，该系统应该既能满足军事需求，又能为民用保留足够的技术空间。
为实现上述目标，中国航天科技集团的杨家墀、王礼恒等六位知名院士向国家领导人呈递了《关于促进北斗导航系统应用的建议》。
他们认为，卫星导航与定位系统需要政府的全力支持，没有哪家企业凭借个人之力就能够满足整个系统的投资需求。
这份报告在2005年9月引起了国务院的注意，国家发改委和国防科工委随后发布了《关于加速推进北斗导航系统应用有关工作的通知》，指出将要把“北斗”系统作为国家基础建设计划的一部分并提供充足的资金。
在文件中还提到，为了推广“北斗”系统的应用范围，政府将开始进行“北斗”系统的示范应用工程、推动地面终端的商业化、建立一套针对普通用户的长期稳定机制、确立“北斗”系统的授时信号标准、制定子系统发展的总体规划和实现接收终端生产的国产化。
不过，对于“北斗”卫星导航系统的构成，目前尚无统一的说法。
一种说法是（www.spacechina. com, 2007年2月3日），由于最初发射的三颗卫星接近服务年限，中国新近发射卫星所构成的现有五星定位系统乃是为了确保奥运会的顺利举行。
中国的媒体则报道，第二代“北斗”卫星导航系统将由4颗地球同步卫星、12颗中地球轨道卫星和9颗高地球轨道卫星构成，并将在2010年达到全球覆盖能力。
而最近又有报道指出“北斗”卫星导航系统将由5颗地球同步卫星和30 颗中地球轨道卫星构成，不过没有给出实现该目标的时间表 (新华网, 2006年11月13日)。
而SatNews Daily在4月16日却指出，中国已向国际电信联盟申请了用于“北斗”系统的36个卫星轨位。
暂且不管卫星的具体数字，第二代“北斗”卫星导航系统能达到的最高精度只有10米，依然远低于GPS系统的精度。
关于该系统提供的服务方面，各大媒体也是众说纷纭，莫衷一是。
根据多家媒体报道，中国将免费提供“北斗”导航和定位服务。
不过，2006年11月13日新华网的一篇文章则称，中国将提供“开放”和“授权”两类定位、测速和授时服务。
第二代“北斗”系统与第一代系统的最大差别在于它与GPS系统的相似性。
中国计划在第二代系统中取消可能成为美国军事打击目标的地面控制中心，通过卫星+客户终端的运行方式，使其在功能上更像GPS 系统。
最终，中国希望“北斗”系统能实现与GPS接近的精度。
中国方面认为，“北斗”系统有自己独特的优势。
其中包括具有在用户中心和移动终端之间进行通讯的能力和系统的国产化。
“北斗”系统的支持者还指出，美国军方可能会关闭其GPS服务或是提供降低了精度的信号，所以中国用户必须选用更加可靠的导航定位服务。
市场潜力尽管“北斗”系统具有上述优势，“北斗”系统的用户依然远少于GPS系统的用户。
中国导航与定位服务市场在今年来发展迅猛。
据估算，导航定位服务产值在2002年为39.5亿元人民币（5.14亿美元），2003年迅速升至70亿元人民币（9亿美元）。
这个数字还有望继续增加。
例如，在中国只有不到2%的汽车装备了卫星导航与定位服务系统，这表明导航定位服务还有广阔的市场空间有待挖掘。
对于“北斗”系统，中国市场分析家寄予了厚望，他们估计到2008年“北斗”系统将会有30万用户和35亿元人民币的产值，同时将占据中国导航定位服务20%的市场份额。
不过，“北斗”系统服务提供商是否能实现这个设想还具有很多不确定性因素。
在中国，GPS接收机的价格大概在3000-6000元人民币之间，而“北斗”接收机的售价则高达20000-30000元人民币。