北斗卫星通信定位技术在港口溢油应急系统中的应用研究PPT
北斗系统在应急救援系统中的应用
北斗系统在应急救援系统中的应用摘要本文主要介绍了北斗系统相对于GPS系统在我国应用中的区别和优势、北斗系统的工作方式。
通过应用案例进一步验证北斗系统在应急救援系统中的应用和发展前景。
关键词：GPS 北斗系统应急减灾1、引言全球定位系统（Global Positioning System－GPS）是当前世界上最先进的导航系统。
从1994年GPS系统投入全运营至今，GPS已广泛用于民航、舰船、车辆的导航定位；公安、银行、医疗、消防等部门的监控、报警、救援系统；企业物流管理等系统。
卫星导航技术是国家综合国力的重要组成部分，美国、俄罗斯、欧盟都不惜投入巨资建设卫星导航系统。
2003年我国的双星定位系统——“北斗一号”卫星导航系统投入全运营，标志着我国成为继美国、俄罗斯之后第三个拥有卫星导航系统的国家。
在今后五年甚至更长时间内，北斗定位系统将是我国唯一可应用于军事目的的卫星导航系统，因此基于对北斗定位系统的应用技术研究对于我军提高武器效能，加快数字化、信息化建设，增强战斗力具有不可估量的重要意义。
随着北斗定位系统向民间用户的逐步开放，它对我国国民经济的建设也将会产生巨大的推动作用。
2、北斗系统简介20世纪70年代末，美国科学家G.K.Oneill提出了利用地球静止轨道卫星进行定位的设想。
80年代初，我国科学家陈芳允院士建议研制中国自己的地球静止轨道卫星导航系统，并称之为“双星定位系统”。
1989年9月我国首次完成了双星快速定位通讯演示实验。
2000年10月和12月我国发射两颗“北斗一号”导航卫星，分别定点于东经80°和140°的地球静止轨道上。
2003年5月第三颗“北斗一号”导航卫星发射成功，定点于东经110.5°赤道上空，作为系统备用卫星。
至此“北斗一号”全面建设成功，并投入全运营。
“北斗一号”卫星导航定位系统是我国自行研制的区域性有源卫星导航定位通信系统。
该系统可以对我国领土、领海及周边地区的各种用户进行定位及授时，并可以实现各用户之间、用户与中心控制站之间的简短报文通信。
北斗系统在应急救援系统中的应用
北斗系统在应急救援系统中的应用摘要本文主要介绍了北斗系统相对于GPS 系统在我国应用中的区别和优势、北斗系统的工作方式。
通过应用案例进一步验证北斗系统在应急救援系统中的应用和发展前景。
关键词：GPS北斗系统应急减灾1、引言全球定位系统(Global Positioning System—GPS)是当前世界上最先进的导航系统。
从1994年GPS系统投入全运营至今，GPS已广泛用于民航、舰船、车辆的导航定位；公安、银行、医疗、消防等部门的监控、报警、救援系统；企业物流管理等系统。
卫星导航技术是国家综合国力的重要组成部分，美国、俄罗斯、欧盟都不惜投入巨资建设卫星导航系统。
2003 年我国的双星定位系统——“北斗一号”卫星导航系统投入全运营，标志着我国成为继美国、俄罗斯之后第三个拥有卫星导航系统的国家。
在今后五年甚至更长时间内，北斗定位系统将是我国唯一可应用于军事目的的卫星导航系统，因此基于对北斗定位系统的应用技术研究对于我军提高武器效能，加快数字化、信息化建设，增强战斗力具有不可估量的重要意义。
随着北斗定位系统向民间用户的逐步开放，它对我国国民经济的建设也将会产生巨大的推动作用。
2、北斗系统简介20 世纪70 年代末，美国科学家G.K.Oneill 提出了利用地球静止轨道卫星进行定位的设想。
80 年代初，我国科学家陈芳允院士建议研制中国自己的地球静止轨道卫星导航系统，并称之为“双星定位系统”。
1989 年9 月我国首次完成了双星快速定位通讯演示实验。
2000年10月和1 2月我国发射两颗“北斗一号” 导航卫星，分别定点于东经80°和140°的地球静止轨道上。
2003年5月第三颗“北斗一号”导航卫星发射成功，定点于东经110.5°赤道上空，作为系统备用卫星。
至此“北斗一号”全面建设成功，并投入全运营。
“北斗一号”卫星导航定位系统是我国自行研制的区域性有源卫星导航定位通信系统。
北斗卫星导航系统PPT课件
北斗系统第二阶段 2012年左右
北斗系统第三阶段 2020年前
34
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
神
北
州
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
在轨运行卫星数量
35
30 GPS GLONASS
25
北斗 20 GALILEO
15
2020年 36颗 30颗 35颗 30颗
GPS GLONASS
10
5
0 1975
1980
具体而言,它集中表现在三个方面：1、星历误差 ，2、大气延时误差，3、卫星钟差误差。
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
可编辑
ห้องสมุดไป่ตู้
3.系统部署
19
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
定位原理
北斗一号
覆盖范围
北斗一号
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
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）。
定位原理
北斗二号
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
北斗卫星导航应用关键技术PPT课件
三 平台服务技术
√
四 终端技术
五 系统应用技术
六 主要成果
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四 终端技术
1.林业终端分类
– 林业应急指挥型 – 林业手持型 – 林业车载型 – 林业勘界测量型 – 林业微型
林业应急指挥型 林业车载型
林业手持型 林业勘界测量型
林业微型 21
四 终端技术 林业终端类型功能表
终端型谱1.林业终主要端功能类特点型
及沿海；部分城市差分增强：CORS和网络RTK
缺乏基础设施、数据精度低，无标准数据处理与转换服务、……
缺乏与林业业务深度融合
– 终端软件：通用导航，数据上传下载，资源调查，测量，检查验收； 多种应用，多种平台，互不兼容
– 应用系统：多套系统，各自开发，数据传输、处理、汇集混乱； 终端与应用软件种类多，数据处理各异，兼容性低；难于共享交换，软 硬件重复购买
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目录
一 北斗卫星导航系统简介
二 林业应用面临的主要问题
三 平台服务技术 四 终端技术
√
五 系统应用技术
六 主要成果
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五 系统应用技术
1.林业终端应用模式
涉及北斗卫星导航系统、北 斗林业终端、地基增强系统、林 业业务网以及移动通信网络等。
当前经纬度信息
卫星 北斗终端
业务和控制信息 位置信息
基站
通信网 关
业务和控制信息 位置信息
北斗林业位置服务
林业北斗综合服务平台 林业业务应用
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五 系统应用技术
3. 北斗终端多模网络通讯与融合
– 短报文 – 超短波 – 移动通讯 – 卫星通讯 – WIFI – ……
利用北斗地基增强系统，提
北斗卫星导航系统(BDS)定位原理及其应用ppt课件
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
.
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。
.
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。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。
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。
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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。
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。
基于北斗卫星系统的中海油海上应急搜救系统及应用
基于北斗卫星系统的中海油海上应急搜救系统及应用文 | 谢晓辉1 王平1 张轲1 蒋文学2 韩国彬2 兰斌31.中国海洋石油集团有限公司2.青岛杰瑞自动化有限公司3.中海油信息科技有限公司深圳分公司图1 北斗海上应急救援系统组成示意图该系统利用北斗RNSS信号进行用户位置解算以及单向授时，并利用北斗RDSS短报文功能进行双向报文通信，即用户自己解算搜救终端位置信息，通过短报文将搜救终端的位置信息和遇险报警信息发送至北斗搜救指挥中心，由指挥中心完成对下属终端指挥及遇险搜救调度。
（1）北斗搜救指挥中心北斗搜救指挥中心设备主要包括北斗指挥机及室外北斗天线。
搜救中心指挥机将北斗指挥机与加固计算机一体化集成，使单台加固式指挥机即可完成一个便携式搜救中心的所有基本功能，无需配备额外的计算机或服务器等硬件平台，可满足机动、便携、易部署等方面的使用需求；同时具备北斗定位、指挥、监收、通播等功能，可以通过北斗短信息报文进行指挥、调度、监收以及数据传输。
北斗搜救指挥中心主要技术指标：· 对终端管理能力：大于等于100部；· 搜救范围：北斗卫星系统信号覆盖范围；· 报警信息响应时间：≤2min（从报警终端发出报警信号到搜救中心处理完告警的时间）。
（2）北斗个人搜救终端北斗个人搜救终端在人员落水后自动开机启动报警流程，也可以通过手动按下电源按钮开机启动报警流程。
个人搜救终端启动报警流程后，通过北斗导航系统RNSS无源定位技术和RDSS的短报文通信技术，周期性地将遇险人员的准确坐标、时间等信息实时告知救援中心，从而显著提高应急救援的响应速度和搜救成功率。
其应用原理如图1中北斗个人搜救终端与北斗搜救指挥中心之间的相互关系所示。
北斗个人搜救终端主要指标如表1所示。
表1 北斗个人搜救终端主要指标名称指标定位定位模式北斗卫星无源定位定位精度校标区≤20m；非校标区≤100m 发射功率≤5W落水报警时间≤1min连续工作时间≥72h（非蓝牙通信状态）防护级别IP67外观外形尺寸≤105mm×65mm×35mm重量≤180g（3）北斗船载搜救终端北斗船载搜救终端具备北斗导航系统无源定位功能，能够实时获取作业船舶的实时位置信息。
北斗-GPS高精度差分定位应用—港口车辆精确定位管理解决方案
港口车辆精确定位管理解决方案本文介绍北斗卫星差分定位技术来解决港口车辆高精度定位难题,包括工作原理、使用条件等。
一、背景在全球经济一体化深入发展的今天,港口作为全球运输网络中的一个重要节点，是对外贸易进出口货物的集散中心，是国际物流供应链的重要环节和物流通道的枢纽，对区域经济的发展起着越来越重要的促进作用。
但是随着港口继续向大型化、专业化的发展，呈现出专业化程度不高、基础设施设备不厚实的现状。
自动化设备不多及物流设施设备标准化程度不高，对港口运输车辆精确定位迫切等问题已成为制约我国港口物流发展的瓶颈。
二、建设目标为配合港口自身发展的需求，建立完善高效的集疏装卸系统，帮助港口精确了解作业车辆的位置，为统筹调度提供准确,快速的位置信息资料.1、对港口作业车辆进行厘米级定位2、对港口运输车辆的轨迹一目了然,各种异常行为实时报警3、电子围栏，可以为每台在港口作业的车辆划定行驶范围，避免管理混乱4、驾驶员不良行为驾驶行为后台实时报警，规范驾驶行为，降低作业风险后台自动生成各种报表，如行车报表,超出围栏警戒报表，司机不良行为驾驶报表三、解决方案（一）北斗定位系统依靠美国的GPS对中国的长远发展是存在巨大风险的,为此中国发展了自己的北斗卫星定位系统，用于抗衡美国的GPS。
北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统，是除美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。
在交通运输行业，我国9个示范省市的8万多辆旅游包车、大客车和危险品运输车辆都安装了北斗车载终端系统，利用北斗“火眼金睛”加强对交通运输安全的监管。
在气象领域，中国气象局开展了“基于北斗导航卫星的大气、海洋和空间监测预警示范应用工程"，完成了北斗探空仪和探空系统的研发、生产任务，湖北、广东等省市北斗水汽电离层监测区域网已投入运行。
初步验证表明，基于北斗的气象应用可大幅提升传统业务水平。
据悉，我国北斗车载导航终端技术已经成熟，导航型芯片模块定位精度、测速精度、可用性等关键性能指标已与国际同类产品相当,总体性能相当于美国SIRF的第二代、第三代芯片水平,已具备进入车辆、手持设备的条件，目前正向批量生产过渡.北斗车载的应用将逐步进入大众消费市场。
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胶州湾风系数的变化 0.055 0.05 0.045 风系数值 0.04 0.035 0.03 0.025 4 5 6 7 浮标重量千克 8
0.06 0.055 0.05 风系数值 0.045 0.04 0.035 0.03 0.025 4 5 6 7 浮标重量千克 8 0度时k值的变化 10度时k值的变化 15度时k值的变化 20度时k值的变化 30度时k值的变化 深圳湾风系数的变化
北斗卫星通信定位技术在港口 溢油应急系统中的应用研究
交通运输部水运科学研究院 杨瑞 2010年10月 2010年10月
引言 海上溢油应急快速反应技术及装备－－微 海上溢油应急快速反应技术及装备－－微 －－ 型溢油跟踪浮标， 型溢油跟踪浮标，是基于国家发改委高技术产 业发展项目《 业发展项目《海上溢油应急快速反应关键技术 开发》研制开发的表面漂流型浮标技术。 开发》研制开发的表面漂流型浮标技术。 浮标技术采用北斗卫星定位通讯系统， 浮标技术采用北斗卫星定位通讯系统，具 技术可靠、结构简单、重量轻、 有技术可靠、结构简单、重量轻、跟踪特性好 等特点， 等特点，实现了海上溢油信息的跟踪和快速传 输。
与国内外同类浮标性能比较
试验与验证
时间： 时间：2009.3 地点： 地点：天津塘沽海域
珠海高栏海域48 珠海高栏海域48小时连续跟踪试验 48小时连续跟踪试验
浮板、浮标漂移路径图 浮板、
以8小时后测试结果： 投放48小时后测试结果： 48小时后测试结果
关键技术探索与攻关 1） 浮标总体结构分析与技术参数优化
2）浮标水动力学性能研究 海水对溢油浮标的作用力
Fwater 1 2 = ρ water (Vo − Vwater ) A1CDc 2
风推力和水的阻力平衡
ρ water (ζ − α ) V10 A1CDc
2 1/ 7 8h = ρ air (1 − ζ )V10 A2CDa 150 2
“7.16”大连溢油事故的实际应用 “7.16”大连溢油事故的实际应用
我院先后在大连湾、 我院先后在大连湾、旅顺口等海域多 次投放了溢油跟踪浮标。每次投放后， 次投放了溢油跟踪浮标。每次投放后，设 备均能准确地检测的油膜并报警， 备均能准确地检测的油膜并报警，实时跟 踪定位， 7.16大连溢油事故的应急处置 踪定位，在7.16大连溢油事故的应急处置 中发挥了重要作用。 中发挥了重要作用。 实际应用得到了辽宁海事局的肯定。 实际应用得到了辽宁海事局的肯定。
浮标跟踪定位监测系统
技术开发及装备试制 浮标总体结构分析与技术参数优化 浮标总体结构分析与技术参数优化 结构分析与技术 浮标水动力学 浮标水动力学性能研究 水动力学性能研究 海上浮标定位与校验 海上浮标定位与校验装置开发与集成 定位与校验装置开发与集成 浮标传感检测系统 浮标传感检测系统研究开发 传感检测系统研究开发 溢油漂移信息处理 溢油漂移信息处理系统应用开发 信息处理系统应用开发 故障诊断和纠错系统开发 浮标故障诊断 浮标故障诊断和纠错系统开发
1、经过实际应用，微型浮标在跟踪过程中距 经过实际应用， 溢油所在位置不超过2km， 溢油所在位置不超过2km，跟踪准确率达到 不超过2km 80%； 80%； 2、填补国内空白，达到国际先进技术水平； 国际先进技术水平； 填补国内空白，达到国际先进技术水平 技术及装备可替代进口，具备产业化能力； 技术及装备可替代进口，具备产业化能力； 3、获得国家专利3项，具有自主知识产权。 获得国家专利3 具有自主知识产权。
0度时k值的变化 10度时k值的变化 15度时k值的变化 20度时k值的变化 30度时k值的变化
浮标风系数变化曲线
1、浮标的设计参数对产品的溢油跟踪 特性有决定性影响； 特性有决定性影响； 2、浮标重量的改变可实现对不同种类 溢油的跟踪效果； 溢油的跟踪效果； 浮标的风系数与海域位置（ 3、浮标的风系数与海域位置（所处的 纬度）有关； 纬度）有关； 4、海水的温度对浮标的飘移特性有影 响。
电池寿命： 电池寿命：
探测型溢油跟踪定位浮标主要技术参数
外表面直径： 外表面直径： 重量： 重量： 浮标体材料： 浮标体材料： 50.6cm 22kg 聚酯玻璃钢
自由落体坠落： 自由落体坠落：∼2米入水 系 统： 卫星通讯定位 系统平台 环境参数测量：海面温度传感器、海水流速、流向传感器 环境参数测量：海面温度传感器、海水流速、 电池寿命： 电池寿命： ∼20天 （发射周期1次/10分钟） 20天 发射周期1 /10分钟 分钟） 环形锂电池组
谢谢 各位专家与代表！
进一步整理得到溢油浮标的平衡方程 ：
ζ − α ρ air A2CDa 8h = 1 − ζ ρ water A1CDc 150
1/ 2 1/ 7
大连湾风系数的变化 0.055 0.05 0.045 风系数值 0.04 0.035 0.03 0.025 4 5 6 7 浮标重量千克 8 0度时k值的变化 10度时k值的变化 15度时k值的变化 20度时k值的变化 30度时k值的变化
标准型跟踪浮标
探测型跟踪浮标
标准型溢油跟踪定位浮标主要技术参数
外表面直径： 外表面直径： 重量： 重量： 浮标体材料： 浮标体材料： 29.6cm 6kg 聚酯玻璃钢
自由落体坠落： 自由落体坠落：∼3米入水 系 统： 卫星通讯定位系统平台 ∼20天 20天 （发射周期1次/10分钟） 发射周期1 /10分钟） 分钟 环形锂电池组
1、浮标跟踪最小距离：约50m 浮标跟踪最小距离： 2、浮标跟踪最大距离：约1500m 浮标跟踪最大距离： 3、测试时间：48小时 测试时间：48小时 4、浮标运行路程：约91公里 浮标运行路程： 91公里 5、浮标漂浮平均速度约2公里/小时， 浮标漂浮平均速度约2公里/小时， 距离始终保持在50m－1500m之间 之间。 距离始终保持在50m－1500m之间。
浮标跟踪定位监测系统系统应用开发 系统构建在GIS Server地理信息平台之上 系统构建在GIS Server地理信息平台之上， 地理信息平台之上， 以B/S平台构架为基础，通过运用数据交换技术、 B/S平台构架为基础，通过运用数据交换技术、 平台构架为基础 分布式部署技术、GIS技术 卫星定位技术等， 技术、 分布式部署技术、GIS技术、卫星定位技术等， 搭建了一个反映溢油浮标海上漂移情况的地理信 息平台。 息平台。