北斗卫星导航定位系统简介
北斗导航系统
北斗导航系统引言北斗导航系统是中国的卫星导航系统，由中国国家航天局主导研发和建设。
该系统在全球范围内提供高精度、全天候、全天时的定位、导航和时间服务。
北斗导航系统的建设和发展标志着中国在卫星导航领域取得了重大突破和进展。
本文将介绍北斗导航系统的基本原理、应用范围以及在经济、社会、科研和安全领域中的重要作用。
一、北斗导航系统的基本原理北斗导航系统是基于一组卫星和地面控制系统构建的。
该系统由一组地球静止轨道卫星和多颗中圆轨卫星组成。
卫星通过与地面控制系统的通信和协调，向用户提供定位、导航和时间服务。
北斗导航系统利用广播星历和差分星座，在用户设备和卫星间建立通信链路，实现定位和导航功能。
用户设备接收卫星发射的信号，通过信号延迟和多普勒效应计算出自身位置和速度。
该系统的测算精度可以达到米级或亚米级，满足大多数定位和导航需求。
二、北斗导航系统的应用范围北斗导航系统广泛应用于多个领域，包括交通运输、农业、测绘、物流、海洋、航空航天和安全等。
具体应用包括但不限于以下几个方面：1. 交通运输：北斗导航系统在交通运输领域发挥着重要作用，包括车辆定位、导航和调度等。
通过北斗导航系统，交通管理部门可以实时监控车辆位置和运行状态，提高交通管理效率。
2. 农业：北斗导航系统可用于农业机械自动驾驶和精准农业管理。
农民可以根据系统提供的地块信息，精确施肥、浇水和农药等，提高农业产量和效益。
3. 测绘：北斗导航系统可以为测绘和地理信息系统提供高精度的位置数据。
通过卫星信号，可以快速获取各种地理信息，如地形、地貌和地物分布等。
4. 物流：北斗导航系统可以提供物流车辆的实时定位和路径规划功能，提高物流运输的效率和安全性。
5. 海洋：北斗导航系统可以为海洋航行提供定位和导航服务。
海洋渔业、海上油气开发和海洋科学研究等领域都可以受益于该系统。
6. 航空航天：北斗导航系统可以为航空航天领域提供导航和飞行控制服务，提高航空器的定位精度和安全性。
北斗卫星定位系统
北斗卫星定位系统引言：北斗卫星定位系统是中国自主研发的卫星导航定位系统，也称为北斗导航系统，以其全球覆盖、高精度和可靠性而闻名于世。
本文将详细介绍北斗卫星定位系统的原理、应用和未来发展。
一、北斗卫星定位系统的原理北斗卫星定位系统是基于卫星信号接收和处理的技术，通过多颗卫星的信号接收，利用三角测量原理确定接收器的位置坐标。
1.卫星发射和传输：北斗卫星定位系统使用地球同步卫星和中地球轨道卫星作为信号传输介质。
这些卫星向地球发射无线电信号，信号包含有关卫星本身的信息以及卫星的位置和时间数据。
2.接收器接收和处理信号：卫星信号经由接收器接收，并利用内置的处理芯片对信号进行处理。
接收器可以是手持设备、导航仪或其他支持北斗系统的设备。
3.信号解算和定位计算：接收器通过分析收到的多个卫星信号，利用三角测量原理来解算出接收器的位置坐标。
二、北斗卫星定位系统的应用北斗卫星定位系统在许多领域中得到广泛应用，包括但不限于以下几个方面：1.交通运输领域：北斗卫星定位系统在交通运输领域起着至关重要的作用。
公共交通和物流企业可以利用北斗系统为车辆进行实时导航和定位，提高运输效率并减少路线延误。
此外，通过北斗系统也能够实现车辆监控和运输货物的追踪。
2.农业领域：北斗卫星定位系统在农业领域的应用也十分广泛。
农民可以利用该系统进行精确定位和作物生长预测，以便更好地管理土地和农作物。
此外，北斗系统还可以提供灌溉设备的精确控制和农田巡检，从而提高农业生产效率并实现农田资源的合理利用。
3.应急救援和安全领域：北斗卫星定位系统在应急救援和安全领域具有重要作用。
当灾害发生时，通过北斗系统，救援人员可以准确定位被困者的位置，提高救援效率。
此外，北斗系统还可以用于导航和监测，以帮助人们安全驾驶和预防交通事故的发生。
4.航空航天领域：北斗卫星定位系统在航空航天领域中被广泛使用。
飞行员可以利用北斗系统进行导航和定位，确保飞机的准确飞行。
此外，北斗系统还可以用于飞机的自动驾驶和飞行控制，提高飞行的安全性和效率。
北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统，可以提供全球导航、定位和时间服务。
北斗系统由卫星部分和地面部分组成。
卫星部分是指在太空中运行的一系列北斗卫星。
北斗系统采用三层星座布局，包括了地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星。
这些卫星可以覆盖全球范围，提供高精度的导航定位服务。
地面部分主要包括了导航控制中心、测量处理中心和用户终端。
导航控制中心负责进行卫星的控制、监视和管理工作，保证卫星的正常运行。
测量处理中心负责对卫星信号进行处理和解算，提供高精度的导航定位服务。
用户终端包括了手机、汽车导航、船舶、飞机等各类终端设备，可以通过北斗系统获取导航、定位和时间信息。
北斗卫星导航系统的主要功能包括了导航定位、时间服务、短报文通信和搜索救援等。
导航定位功能可以为用户提供准确的导航和定位服务，帮助用户确定自身位置，并进行导航引导。
时间服务功能可以提供高精度的时间信号，满足各类时间应用需求。
短报文通信功能可以实现短距离的数据传输和通信功能，方便用户之间的信息交流。
搜索救援功能可以在遇险时提供求救信号，协助搜救机构进行救援工作。
北斗卫星导航系统具有多种应用领域。
在交通运输领域中，北斗系统可以为汽车、船舶和飞机等提供导航定位服务，帮助驾驶员确定行车路线和位置。
在农业领域中，北斗系统可以为农民提供农田管理和精准农业服务，实现农业生产的精确化管理。
在气象领域中，北斗系统可以提供气象观测和预警服务，帮助人们更好地了解和应对天气变化。
在测绘和航空航天领域中，北斗系统可以为测绘人员和飞行员提供导航定位和飞行控制服务，提高工作效率和安全性。
总之，北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统，可以为用户提供全球导航、定位和时间服务。
它的广泛应用领域和丰富功能使得北斗系统在现代社会中起到了重要的作用。
北斗导航系统介绍
北斗导航系统介绍北斗导航系统由空间段、地面段和用户终端组成。
空间段由北斗卫星组成，这些卫星在轨运行，以提供导航信号。
地面段由控制中心、监测站、差分站和用户服务站等组成，负责卫星管理、导航信号的处理和用户服务等任务。
用户终端包括手机、车载设备、船载设备等，可以接收导航信号并进行导航、定位等操作。
1.全球覆盖：北斗导航系统覆盖全球，包括陆地、海洋和空域，能够提供全球范围内的导航和定位服务。
2.独立运行：北斗导航系统采用自主研发的导航卫星，不依赖其他导航系统，可以独立运行，确保数据的安全性和可靠性。
3.高精度定位：北斗导航系统提供的定位精度可达米级，对于需要高精度定位的应用场景非常适用，如车辆导航、测绘和航空航天等。
4.多种服务：除了导航定位功能外，北斗导航系统还提供增强型导航、速度测量、授时服务等多种功能，满足用户在不同应用场景下的需求。
5.多频多制式：北斗导航系统支持多频多制式的导航信号，能够适应不同地域和不同需求的用户。
1.车辆导航与交通管理：北斗导航系统可以为车辆提供实时导航和定位服务，帮助司机规划最佳行车路线，减少行程时间和燃料消耗，同时可以通过密集监控和实时交通信息，提高道路交通的管理和安全性。
2.海洋渔业和船舶导航：北斗导航系统可以为渔船提供定位和导航服务，帮助渔民和海航人员准确定位和规划航线，提高渔业的效率和安全性。
3.矿山勘探和测绘：在矿山勘探和测绘领域，北斗导航系统可以为工程师和测绘人员提供高精度的定位和导航服务，使勘探和测绘的结果更准确和可靠。
4.精准农业和水资源管理：利用北斗导航系统的高精度定位功能，可以为农民提供精准的农作物种植方案，减少土地和水资源的浪费，提高农业生产的效率和质量。
5.物流和运输管理：北斗导航系统可以为物流和运输行业提供实时的物流追踪和定位服务，帮助物流公司和运输企业提高物流管理的效率和可靠性。
综上所述，北斗导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，具有全球覆盖、独立运行、高精度定位等功能特点，广泛应用于车辆导航、船舶导航、矿山勘探、精准农业等领域，为用户提供全方位、高效率的导航、定位和授时服务。
北斗卫星导航系统介绍
伽利略系统与北斗系统均遵循国际标准，具有良好的兼容性，可以实现互操作。
与格洛纳斯比较分析
卫星数量与分布
格洛纳斯系统由24颗卫星组成，主要分布在三个轨道面上。北斗系统在亚太地区具有更多的可见卫星 ，有助于提高定位精度。
定位精度
格洛纳斯系统在开放服务中的定位精度相对较低，一般认为在10-15米之间。而北斗系统在亚太地区 的定位精度更高。
民用领域应用案例
智能交通
北斗卫星导航系统可以应用于车辆导航、智能交通信号控 制、自动驾驶等领域，提高交通运行效率和安全性。
灾害监测与救援
通过北斗卫星导航系统，可以实时监测地震、洪水等自然 灾害的发生和演变，为灾害预警、救援和恢复提供重要支 持。
精准农业
利用北斗卫星导航系统的高精度定位和时间服务，可以实 现农机精准作业、农田信息实时监测等，提高农业生产效 率和质量。
北斗系统具有短报文通信功能，用户可以通过卫星信号发 送短信息，而GPS则不具备此功能。
与伽利略比较分析
系统构成
伽利略系统由30颗中高度圆轨道卫星组成，其中27颗为工作卫星，3颗为备份卫星。北斗系统则由地球同步轨道卫星 、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。
定位精度
伽利略系统设计目标为提供更高的定位精度，但其实际性能可能受到多种因素影响。北斗系统在亚太地区具有较高的 定位精度。
北斗卫星导航系统介绍
目录
• 北斗卫星导航系统概述 • 北斗卫星导航技术原理 • 北斗卫星导航系统性能评估 • 北斗卫星导航在各领域应用案例 • 北斗卫星导航与其他系统比较分析 • 未来发展趋势及挑战
01 北斗卫星导航系统概述
定义与发展历程
定义
北斗卫星导航系统（BDS）是中国 自主研发的全球卫星导航系统，旨 在提供全球范围内的定位、导航和 授时服务。
北斗卫星导航系统介绍
全球卫星导航系统
北斗卫星导航系统简介
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全 球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全 球定位系统（GPS）、俄（GLONASS）和 欧盟（GALILEO）之后第四个成熟的卫星导 航系统。系统由空间端、地面端和用户端组 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。
5.海运和水运 6.航空运输 7.应急救援
对比GPS
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 (实际上最多能观测到11颗)。
数量轨道பைடு நூலகம்
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
系统容纳的最大用户数：540000户/小时。
北斗卫星导航系统已成功应用于诸多领 域，产生了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。
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。
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
北斗导航卫星系统(CNSS或BDS)简介
北斗IGSO卫星介绍
IGSO卫星即倾斜地球同步轨道卫星 •由于北斗MEO卫星的发射周期较长，要完成27颗的发射需要至少10～20年的时间，为了让北斗系统 尽快的实现区域的服务，首先发射了3颗IGSO卫星，目前可观测到6颗 •这些IGSO卫星的轨道高度和GEO卫星类似，绕地球一圈也是24小时，但是轨道并不正好在赤道上， 而是和赤道面有个夹角，这种卫星在地球固定一个位置看到的轨迹是如右图所示的同地面平行的“8” 字形 •IGSO卫星虽然不是完全同地面静止的，但是大部分时候在中国境内都能看到，所以保证了北斗系统 的区域性立即可用
那么，北斗系统为什要设计用27颗MEO卫星呢？ •美国在设计 GPS 的时候，“够”的定义是保证地球上任何地点任何时间都可以定位，即能看到至少 4 颗 卫星；按照这个要求，在六轨面和轨道高度 20200km 的前提下，只要 21 颗卫星就够了，所以，GPS 选 择了 21 工作卫星 + 3 备份卫星的基础星座。同时代的 GLONASS 的设计是三轨面 21 工作卫星 + 3 备份卫 星，同样可以保证全球任何时间都能看到至少 4 颗卫星
北斗民用频段 北斗一号短报文
北斗二号
频段
Tx Rx B1I B2I B3I
Frequency(MHz)
中心频率
下限频率
上限频率
1615.68
1611.1
1620.26
2491.75
2487.17
2496.33
1561.098 1559.052 1563.144
1207.14
1196.91
1217.37
目前北斗系统的精度不够高很大一部分的原因是中国的原子钟不行
•卫星导定位中，时间系统有着极其重要的意义，在由跟踪站对卫星进行定轨时，要求卫星位置 的误差小于1cm时，相应的时刻误差应小于2.6μs；如果要求测量的距离误差小于1cm时，则信号 传播时间的测定误差应小于 0.03ns •中国的原子钟相对国外产品，体积大、质量重、精度还差了一个量级，这种高精尖的技术国外 是对中国禁运的，我们只能靠自己
北斗卫星导航系统简介
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。
*
面临挑战
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， 格洛纳斯（GLONASS）正在恢复建设中，伽利略（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，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。 三、系统发展的博弈。未来卫星导航系统需要持续的发展建 设，以满足用户要求；需要国家持续的经费投入、人才培养、 产业推广，以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际 竞争中占据优势地位
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。 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。
汶川地震中投入使用的 北斗一号卫星导航定位 系统手持机，发挥了重 要作用。
航空运输和水运
在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星 导航终端设备，使海上和水路运输更为高效和安全。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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北斗卫星导航定位系统，是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），是除美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后，第三个成熟的卫星导航系统。
卫星导航系统是重要的空间基础设施，它综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点，相当于一个设置在太空的无线电导航台，可带来巨大的社会经济效益。
在测绘、电信、水利、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域会逐步发挥重要作用。
世界上第一个全球卫星导航系统是美国从1973年开始实施的GPS系统，军民两用。
但长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号――也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个“大概”。
为打破美国的垄断，俄罗斯耗资30多亿美元建起了自己的全球卫星导航系统GLONASS。
2002年，欧盟启动了伽利略（Galileo）全球卫星导航定位系统计划，将在2008年投入运营，预计投资36亿欧元。
2003年，我国与欧盟签署了有关伽利略计划的合作协定，目前双方合作项目已有14个。
我国自上世纪80年代引进首台GPS接收机以来，已成为GPS应用大国。
作为一个拥有广阔领土和海域的国家，中国有能力也有必要拥有自己的全球定位系统。
北斗卫星导航定位系统的系统构成有：由两颗地球静止卫星(800E和1400E)、一颗在轨备份卫星(110.50E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。
可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达20纳秒的同步精度，水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。
其精度与GPS相当。
工作频率为2491.75MHz，系统容纳的最大用户数达每小时540000户，短报文通信一次可传送多达120个汉字的信息（GPS不具备此项功能），精密授时的精度达20纳秒。
2007年2月3日，第四颗试验“北斗星”在西昌成功发射。
这一系统目前共有四颗导航定位卫星，其发射时间分别为：
2000年10月31日；
2000年12月21日；
2003年5月25日，第三颗是备用卫星。
2007年2月3日，北斗导航试验卫星升空。
中国向着努力开发一个堪与美国GPS系统和欧洲伽利略系统(Galileo)媲美的定位系统又迈进了一步。
“北斗”导航卫星通过“长征三号甲”运载火箭成功发射，凸显中国政府发展航天工业的决心。
此前数周，中国用一种由导弹发射的“动能拦截器”击毁了一颗老化气象卫星，美国对此表示担忧。
北斗卫星导航定位系统——英文名为“Compass”——的计划一直处于保密状态，官方一再拒绝透露意图。
不过，最近的卫星发射，似乎是要加强一个相对不很精确的系统，该系统以2000年至2003年发射的三颗北斗卫星为基础。
今年初将发射两颗地球静止卫星，使北斗卫星导航系统到2008年能够覆盖中国全境和邻近国家部分区域。
北斗卫星导航系统最终将通过由30颗非静止轨道卫星组成的卫星“星座”，扩展到覆盖全球。
它将类似于美国的GPS系统（全球定位系统）和欧洲的伽利略卫星网络。
更为精确的定位，对于中国军队来说将是一项重大财富。
扩展后的北斗卫星导航系统，将使用与伽利略系统相同的无线电频率，可能也会与GPS系统相同，在战时使敌方更难以干扰网络。
北斗卫星导航系统的开发，可能会对伽利略系统的商业成功构成挑战。
虽然中国是伽利略项目的合作方之一，中国政府和企业在相关设施及商业应用研究方面投入了2亿欧元（合2.6亿美元），但中国正成为该
项目的一个潜在竞争者。
北斗星导航系统与GPS系统比较
1、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°一140°，北纬5°一55°。
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(实际上
最多能观测到11颗)。
2、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颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约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°。
航卫星为准同
步轨道，绕地球一周11小时58分。
3、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。
4、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，授时精度日前约20ns。
5、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。
6、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。
7、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。