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。
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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。
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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
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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；
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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
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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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定位原理
北斗一号
“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。
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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
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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。
印度：
➢ GAGAN系统由印度空间局（ISRO）和印度机场管理局（AAI ）联合组织开发。用于广播导航信息，并可与GPS进行兼容和 互操作。空间信号覆盖整个印度大陆，能为用户提供GPS信息 和差分改正信息，用于改善印度机场和航空应用的GPS定位精 度和可靠性，也属于GPS星基增强系统。
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➢ 北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划：
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日本：
➢ 基于多功能卫星的星基增强系统（MSAS）是由日本气象局和 日本交通部组织实施的基于2颗多功能卫星（MTSAT）的GPS 星基增强系统，类似于美国的广域差分增强系统（WASS）。 该系统从1996年开始实施，主要目的是为日本飞行区的飞机 提供全程通信和导航服务。系统覆盖范围为日本所有飞行服务 区，也可为亚太地区的机动用户播发气象数据信息。
第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设， 2000年形成区域有源服务能力（1号）；
第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设， 2012年形成区域无源服务能力（2号）；
第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无 源服务能力（3号）。
➢ 北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划：
定位终端需发射信号的为有源定位，不发信号仅靠接收 信号就能定位的为无源定位。
北斗卫星导航定位系统 原理及应用
陈志高 2018年03月
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古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
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古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
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古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
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美国 GPS
俄罗斯 GLONASS
中国北斗 BDS
欧盟 GALILEO
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各有特色：
➢ 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
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。
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定位原理
北斗二号
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北斗二号：系统组成
第三步，中心站在接收到经卫星中转的应答信号后，根据信号的时 间延迟，计算出测距信号经过中心站——卫星——用户机——卫星—— 中心站的传递时间，并由此得出中心站——卫星——用户机的距离，由 于中心站——卫星的距离已知，由此可得用户机与卫星的距离；
第四步，根据用上述方法得到的用户机与两颗卫星的距离数据，在 中心站储存的数字地图上进行搜索，寻找符合距离条件的点，该点坐标 即是所求的坐标；
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北斗三号 4星
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北斗一号
上世纪90年代，美国GPS在海湾战争中的成功使用 ，坚定了我国建设自主卫星导航系统的决心。在项 目立项阶段，考虑到当时的国情，我国选择了“863 计划”倡导者陈芳允院士提出的双星定位原理系统， 也就是我们现在所熟知的“有源定位”，也叫做RDSS （Radio Determination Satellite Service）卫星无线 电测定服务，该系统只需两颗卫星和地面高程数据 库就能实现我国及周边地区定位。
空间段
5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星
星座
GEO 卫星
MEO 卫星
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北斗二号：系统组成
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
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。
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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
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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；
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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
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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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定位原理
北斗一号
“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。
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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
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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。
印度：
➢ GAGAN系统由印度空间局（ISRO）和印度机场管理局（AAI ）联合组织开发。用于广播导航信息，并可与GPS进行兼容和 互操作。空间信号覆盖整个印度大陆，能为用户提供GPS信息 和差分改正信息，用于改善印度机场和航空应用的GPS定位精 度和可靠性，也属于GPS星基增强系统。
.
➢ 北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划：
.
日本：
➢ 基于多功能卫星的星基增强系统（MSAS）是由日本气象局和 日本交通部组织实施的基于2颗多功能卫星（MTSAT）的GPS 星基增强系统，类似于美国的广域差分增强系统（WASS）。 该系统从1996年开始实施，主要目的是为日本飞行区的飞机 提供全程通信和导航服务。系统覆盖范围为日本所有飞行服务 区，也可为亚太地区的机动用户播发气象数据信息。
第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设， 2000年形成区域有源服务能力（1号）；
第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设， 2012年形成区域无源服务能力（2号）；
第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无 源服务能力（3号）。
➢ 北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划：
定位终端需发射信号的为有源定位，不发信号仅靠接收 信号就能定位的为无源定位。
北斗卫星导航定位系统 原理及应用
陈志高 2018年03月
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古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
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古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
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古有北斗七星辨明方向 今有北斗卫星定位九州
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美国 GPS
俄罗斯 GLONASS
中国北斗 BDS
欧盟 GALILEO
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各有特色：
➢ 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
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。
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定位原理
北斗二号
.
北斗二号：系统组成
第三步，中心站在接收到经卫星中转的应答信号后，根据信号的时 间延迟，计算出测距信号经过中心站——卫星——用户机——卫星—— 中心站的传递时间，并由此得出中心站——卫星——用户机的距离，由 于中心站——卫星的距离已知，由此可得用户机与卫星的距离；
第四步，根据用上述方法得到的用户机与两颗卫星的距离数据，在 中心站储存的数字地图上进行搜索，寻找符合距离条件的点，该点坐标 即是所求的坐标；
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北斗三号 4星
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北斗一号
上世纪90年代，美国GPS在海湾战争中的成功使用 ，坚定了我国建设自主卫星导航系统的决心。在项 目立项阶段，考虑到当时的国情，我国选择了“863 计划”倡导者陈芳允院士提出的双星定位原理系统， 也就是我们现在所熟知的“有源定位”，也叫做RDSS （Radio Determination Satellite Service）卫星无线 电测定服务，该系统只需两颗卫星和地面高程数据 库就能实现我国及周边地区定位。
空间段
5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星
星座
GEO 卫星
MEO 卫星
24
北斗二号：系统组成
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