最新北斗卫星导航系统 zhuan.docx

最新北斗卫星导航系统 zhuan.docx

《最新北斗卫星导航系统 zhuan.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新北斗卫星导航系统 zhuan.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最新北斗卫星导航系统zhuan

北斗卫星导航系统zhuan

北斗卫星导航系统zhuan

简介北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞是

北斗卫星导航系统示意图

中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。

空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。

地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。

用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯"格洛纳斯"（GLONASS）、欧洲"伽利略"（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和七颗北斗导航卫星，将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。

建设目标北斗卫星导航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

北斗卫星导航系统示意图

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。

目前全世界有4套卫星导航系统：

中国北斗、美国GPS、俄罗斯"格洛纳斯"、欧洲"伽利略"。

卫星导航系统是重要的空间基础设施，为人类带来了巨大的社会经济效益。

中国作为发展中国家，拥有广阔的领土和海域，高度重视卫星导航系统的建设，努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。

2000年以来，中国已成功发射了7颗"北斗导航试验卫星"，建成北斗导航试验系统（第一代系统）。

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，并已在测绘、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逐步发挥重要作用。

中国正在建设的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，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务（属于第二代系统）。

开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度0.2米/秒。

授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

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。

我国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射七颗北斗导航卫星。

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；2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

历程卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。

中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在北斗卫星导航系统示意图

努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。

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。

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。

为更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

"北斗"卫星导航系统：

中国版GPS发展历程揭密"北斗"卫星导航系统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，包括"北斗"卫星导航试验系统（"北斗一号"）和"北斗"卫星导航定位系统（"北斗二号"）。

继2007年4月和2009年4月第一、二颗"北斗二号"卫星成功发射后，今年年初，在西昌卫星发射中心用"长征三号丙"运载火箭将第三颗"北斗二号"卫星成功送入太空预定轨道，这标志着四大全球卫星导航系统之一的中国"北斗"卫星导航系统工程建设又迈出重要一步。

"北斗二号"卫星发射时间间隔越来越短，预示着"北斗"卫星导航系统组网正按计划稳步推进。

我国卫星导航系统的发展历程导航定位是人类社会所必需的。

从古至今，人类在生产和生活实践中发明了多种导航方法。

例如，天文导航是通过观测天体的位置来确定自身的位置和航向，此法设备简单，但受到气象条件的限制；无线电导航是接收海岸电台发出的无线电波来确定舰船自身的位置，它虽不受气象条件的影响，但由于无线电波的传播距离有限，故用于远航时有困难。

其他导航方法也不尽如人意。

从目前的技术水平和可以预见的将来看，卫星导航技术是一种比较理想的导航工具。

卫星导航技术是指利用一组导航卫星，对地面、海洋和空间用全户进行精确的定位。

它具有全时空、全天候、高精度、连续事实地提供导航、定位和授时的地点，已成为应用广泛的导航定位技术。

卫星导航定位系统是重要的空间基础设施，可提供高精度的定位、测速和授时服务，能带来巨大的社会和经济效益。

我国高度重视卫星导航系统的建设，一直努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。

早在上世纪60年代末，我国就开展了卫星导航系统的研制工作，但由于诸多原因而夭折。

自20世纪70年代后期以来，国内开展了探讨适合国情的卫星导航系统的体制研究，先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统方案，以及多星的全球系统的设想，并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是由于种种原因，这些方案和设想都没能得以实现。

在20世纪80年代到90年代，我国就结合国情，科学、合理地提出并制订自主研制实施"北斗"卫星导航系统建设的"三步走"规划：

第一步是试验阶段，即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务，为"北斗"卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才，研制一些地面应用基础设施设备等；第二步是到2012年，计划发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的"北斗"卫星导航定位系统（即"北斗二号"区域系统）；第三步是到2020年，建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

2000年，中国"北斗"导航系统建成运行，成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

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、减灾救灾和国家安全等诸多领域，经济效益和社会效益显著，特别是在2008年中国南方冰冻灾害、汶川特大地震抗震救灾和北京奥运会中发挥出非常重要的作用。

与GPS系统比较覆盖范围：

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°。

GPS是覆盖全球的全天候导航系统，能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星（实

北斗卫星导航系统优点示意图

际上最多能观测到11颗）。

卫星数量和轨道特性北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星，卫星的赤道角距约60°。

GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。

GPS导航卫星轨道为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。

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。

定位精度北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。

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，授时精度目前约20ns。

用户容量北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。

因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。

GPS是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的。

生存能力和所有导航定位卫星系统一样，"北斗一号"基于中心控制系统和卫星的工作，但是"北斗一号"对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。

为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。

而"北斗一号"系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。

实时性"北斗一号"用户的定位申请要送回中心控制系统，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。

服务介绍北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。

开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务，加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作，促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用，中国愿意与其它国家合作，共同发展卫星导航事业。

系统优劣势优势：

1、和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS相比，增加了通讯功能。

2、全天候快速定位，与GPS精度相当。

劣势：

1、北斗系统属于有源定位系统，系统容量有限，定位终端比较复杂。

2、北斗系统属于区域定位系统，目前只能为中国以及周边地区提供定位服务。

应用优势同时具备定位与通信功能，无需其他通信系统支持；

覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无通信盲区；

特别适合集团用户大范围监控与管理，以及无依托地区数据采集用户数据传输应用；

独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计，可同时解决"我在哪?

"和"你在哪?

"；

自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用。

应用领域北斗导航定位系统服务区域为中国及周边国家和地区，它可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户确定其所在的地理经纬度信息，并提供双向短报文通信和精密授时服务。

北斗系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业，以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。

北斗导航定位系统对美国GPS?

构成了挑战。

5月19日，中国首届卫星导航学术年会在北京召开。

在会议上，北斗卫星导航系统总设计师孙家栋院士宣布，中国的北斗卫星导航系统将在2020年左右建成覆盖全球的卫星导航系统。

在年会现场，北斗卫星导航系统工程副总设计师谭述森研究员告诉记者，目前，世界上已经建成和正在建设的共有4大卫星导航系统，分别为美国的GPS卫星导航系统、俄罗斯的Glonass卫星导航系统、欧盟的伽利略卫星导航系统和中国的北斗卫星导航系统。

除了GPS系统已经建成外，其他几个系统仍然处于建设阶段，而未来10年是各系统建设的关键时期。

"也就是说，在2020年左右，我们的生活中将出现4大卫星导航系统并存的情况，共有100多颗卫星在空中为全球的民众提供卫星导航服务。

"这种局面的出现，对于全人类来说是巨大的福祉，我们的生活将变得更加便利。

但是，卫星导航系统领域的竞争也会异常激烈，"技术和性能领先的系统将成为主导，而技术性能落后的系统将被逐渐边缘化。

"

谭述森研究员表示，与现在在世界上被广为接受的美国GPS卫星导航系统相比，北斗在未来的设计应用上主要存在3大难点。

第一，如果要保持卫星导航的高精度，卫星上必须配有高稳定性、高精度的原子钟，"在原子钟的技术精度和稳定性上，我们和美国还有差距，需要花大力气进行自主研发。

"第二，作为当今世界唯一的超级大国，美国拥有雄厚的经济实力，并掌握着其他国家难以企及的战略资源。

这些都可以保证美国实现在全球范围内布控卫星监控网络。

而中国则只能在本国区域内布网，这对于卫星上天后的测控和维护是一大难点。

第三，GPS在问世的近30年时间里积累了大量的空间实验数据，而其中最重要的太阳光压变化对于卫星所产生影响的数据，已经建立起数据模型，精度很高。

"而中国的北斗系统还处于起步阶段，还需要在摸索中前进。

"

孙家栋向记者表示，与其他系统相比，北斗卫星导航系统最大的创新在于其把导航与通信紧密地结合起来。

"也就是说，既能知道'我在哪里'，也能知道'你在哪里'。

"以海洋渔业为例，"我在哪里"使渔民通过船载设备实现自主定位；"你在哪里"则使岸上的人通过监控知道渔船在哪里。

孙家栋告诉记者，现在，GPS在我国的占有率达到了95%左右，而北斗卫星导航系统的主要用户还是一些相关的国家机关和大型企业。

在未来，随着北斗系统的发展，其用户的范围也将越来越广，将拓展到国家的电力、金融、通讯等各个领域，与普通百姓的生活将密切相关。

而10年后，北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的大型航天系统，其建设应用将实现我国航天从单星研制向组批生产、从保单星向保组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业用户向面向大众用户的历史性转型。

北斗导航卫星升级覆盖全球"第一代卫星导航系统在我国卫星导航系统建设中是一个起步阶段，可以说是用很少的资金投入，打破了国外卫星导航领域的垄断，填补了我国卫星导航领域的空白。

但是由于本身原理上的限制，只能是一个区域卫星导航定位系统，无法发展成像GPS那样的全球卫星系统。

所以在第一代导航系统建设的同时，中国也同时开始了第二代卫星导航系统的建设论证。

"李长江介绍道：

"从1997年底开始起步，经过充分、周密的论证，2004年9月，第二代导航系统--北斗卫星导航系统建设被批准实施。

"

"我们的策略是'解决急需，兼顾长远；先区域，后全球'"。

谢军说，因此，第二代系统的建设分为几步走：

首先，完成一期工程，建成区域卫星导航系统。

在我国重点地区提供基本的导航、定位、授时服务，满足急需。

同时为应用开发全球系统建设奠定基础。

"这一阶段，对于我们搞卫星系统的来说，就是要在2012年把区域系统的卫星全部发射上天，其中包括地球静止轨道（GEO）卫星、倾斜同步轨道（IGSO）卫星、中圆轨道（MEO）卫星。

到目前为止，我们已经发射了7颗北斗导航卫星。

2011年将发射4颗，2012年发射5颗。

按照规划，当2011年4月第三颗倾斜同步轨道（IGSO）卫星发射后，北斗系统就已经可以形成区域导航定位能力。

当2012年完成所有区域系统卫星发射后，一是我们的区域导航将更加稳固，可靠性稳健性将更强。

卫星更多，自然可提供更快更准的服务。

二是在全球轨道上部署了我们的导航卫星，占有全球卫星导航频率资源。

"

对于这一点，谢军解释说：

"首先，卫星上天需要轨道位置，就好比停车要有个停车位；其次，系统运行需要频率资源。

而这两样，现在都是资源紧张，争夺激烈。

比如说，导航卫星的频率资源大部分被美国的GPS占有，俄罗斯的格罗纳斯也占了一部分，中国和欧盟就只能见缝插针，因此北斗系统和伽利略系统计划使用的频率互有重叠。

在这种情况下，谁先使用这个频率谁就占据了这个频率资源。

"

其次，在2015年前，完成全球系统建设的在轨飞行技术试验工作，全面解决二期工程的关键技术。

之后，2020年前，完成二期工程，建成与国外先进卫星导航系统技术服务相当的全球卫星导航系统。

到时，北斗系统的空间段将由30多颗不同轨道类型的卫星组成。

据了解，目前二期工程的建设工作已经启动。

对于北斗系统具有的特点和优势，李长江分析说，在一期工程完成之后，第一，北斗导航系统可以提供导航定位服务，其精度可以达到重点地区水平10米，高程10米，其他大部分地区水平20米，高程20米；测速精度优于0.2米/秒。

这和美国GPS的水平是差不多的。

第二，授时服务。

授时精度可达到单向优于50纳秒，双向优于10纳秒。

第三，短报文通信服务。

这一功能能够保证在我国及周边地区具备每次120个汉字的短信息交换能力。

"一代系统的用户不少，用得也很好，我们不能建设了二代系统，一代就废了。

所以，我们要做到二代兼有一代的功能，也有短报文通信能力。

"

第四，具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力；系统的导航定位用户容量不再受到限制，并且保证用户设备的体积小、质量轻、功耗低，满足手持、机载、星载、弹载等各种载体需要。

在二期工程完成之后，北斗导航系统服务范围将由我国及周边地区向全球扩展，导航定位精度将提高，全球区域达到水平5米，高程8米。

此外，系统安全性能将进一步提高，短报文通信性能也将得到进一步改善。

李长江说：

"系统建成后，最重要的当然是应用了。

在民用领域，我估计2012年完成区域系统的卫星发射后，到2013年，老百姓就可以开始使用北斗系统。

目前，在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外，用户应用系统也在大力建设之中。

我国已经把北斗系统用户终端机的开发作为推广应用的重要内容，不少国内厂商都在积极研制基于北斗系统的轻便、实用的用户终端设备。

"

孙家栋院士撰文指出，在与国外导航系统竞争的情况下，在较短时间内完成北斗在国家经济安全领域的推广应用和在大众市场的迅速扩展，还面临不少挑战：

首先就是必须拥有核心自主知识产权的接收机芯片--自主知识产权的挑战是不言而喻的。

目前，在卫星导航芯片这一核心技术领域，我国的专利还寥寥无几，而国外厂商仅基带芯片已拥有2000多项专利。

我们完全有理由担忧，在不远的将来，会不会出现又一个"有机无芯"的产业。

解决这一问题，十分紧迫，需要创造更好的机制，鼓励在基础研究、产品开发等方面自主创新，掌握核心技术，保护自主知识产权，提高核心竞争力。

其次，必须提出有竞争力的应用解决方案和规模推广策略--目前，GPS已占据我国卫星导航应用绝大部分市场，在这种情况下，北斗系统产业化面临巨大挑战。

我国拥有全球卫星导航应用的最大市场，紧紧抓住应用的基础市场，充分发挥北斗服务特色，创造性地提出应用解决方案和规模化推广策略，是北斗系统应用推广和产业化的关键。

特别声明：

1：

资料来源于互联网，版权归属原作者

2：

资料内容属于网络意见，与本账号立场无关

3：

如有侵权，请告知，立即删除。