北斗卫星导航系统方案
北斗GPS卫星导航系统建设方案
北斗GPS卫星导航系统建设方案贵州迪辰安信科技发展有限公司二〇一三年五月目录目录 (2)第一章建设背景 (4)第二章北斗GPS卫星导航系统简介 (7)2.1、什么北斗卫星导航系统 (7)2.2、北斗卫星定位原理 (8)2.3、北斗卫星工作原理图 (8)2.3、北斗GPS卫星导航技术指标 (9)第二章系统设计原则 (10)第三章系统总体设计 (11)3.1系统架构 (11)3.2 技术架构 (12)3.3 平台运行环境配置 (13)3.4 服务端程序平台 (13)3.5 GPS数据接入公安内网 (14)3.6 北斗GPS监控客户端功能设计 (14)3.7系统安全 (19)第四章项目实施 (21)4.1实施进度 (21)4.2实施和验收方法 (21)4.2.1项目的实施 (21)4.2.2项目的验收 (21)4.3项目管理及质量控制 (22)4.3.1项目责任制 (22)4.3.2项目质量控制 (22)第五章运行维护体系 (23)5.1系统的维护 (23)第六章经费预算 (24)6.1 硬件配置及费用预算 (24)6.2 软件系统费用预算 (24)第一章建设背景1. 概述随着我市城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。
过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。
因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。
北斗GPS定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。
通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。
通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。
目前，用于公安、交通系统的主要是车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统。
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。
北斗卫星导航系统定位原理
北斗卫星导航系统定位原理
北斗卫星导航系统是一种基于卫星信号的全球定位系统，通过接收来自卫星的信号来确定接收器的位置。
它的定位原理基于三角测量原理和时间测量原理。
在北斗系统中，至少四颗北斗卫星以不同的轨道分布在地球上空，每颗卫星都会发射信号，包括其自身的位置和时间信息。
接收器接收到来自至少四颗卫星的信号后，会计算每颗卫星信号的传播时间差，并通过三角测量原理来确定接收器的位置。
三角测量原理是利用三个已知位置的卫星信号和接收器的距离来确定接收器的位置，类似于实际生活中使用三角形测量距离的原理。
此外，北斗系统还利用了时间测量原理来提高定位的精度。
北斗系统中的卫星都会同步发射时间信号，接收器通过接收到的卫星时间信号来计算卫星信号传播的时间差，进而确定接收器与卫星之间的距离。
利用多颗卫星的传播时间差，接收器可以计算出自身与各颗卫星的距离，从而实现更为精确的定位。
在实际使用中，北斗系统通过接收器与卫星之间的距离差异，根据卫星的位置和时间信息，通过复杂的算法计算得出接收器的三维位置坐标，包括经度、纬度和高度。
需要注意的是，北斗系统在进行定位时，还会考虑到误差修正和多路径效应等因素，以提高定位的准确性。
因此，北斗卫星导航系统的定位原理是基于卫星信号的三角测量和时间测量来确定接收器的位置。
北斗解决方案
北斗解决方案一、背景介绍北斗导航卫星系统是中国自主研发的一套全球卫星导航系统，由北斗卫星导航系统、地面增强系统和用户终端组成。
北斗导航卫星系统具有全球覆盖、高精度、高可靠、高安全性等特点，广泛应用于交通运输、农业、渔业、气象、地震、电力、水利、测绘、公安等领域。
二、北斗解决方案的优势1. 全球覆盖：北斗导航卫星系统覆盖全球，无论是陆地、海洋还是空中，都能实现精准定位和导航服务。
2. 高精度：北斗系统采用多普勒频移测量技术，能够实现米级甚至亚米级的高精度定位。
3. 高可靠性：北斗系统采用多星多频多时刻的组网方式，具备强大的抗干扰能力和容错能力，保证了系统的高可靠性。
4. 高安全性：北斗系统采用加密技术和认证机制，确保用户数据的安全性和隐私保护。
5. 多样化应用：北斗系统支持多种应用场景，如车载导航、船舶定位、航空导航、农业精准施药等，满足不同行业的需求。
三、北斗解决方案的应用案例1. 车载导航：北斗系统与车载终端结合，提供车辆定位、导航、车况监测等功能，为驾驶员提供安全、便捷的出行体验。
2. 船舶定位：北斗系统与船舶终端结合，实现船舶定位、航线规划、船舶监控等功能，提高海上航行的安全性和效率。
3. 农业精准施药：北斗系统结合无人机技术，实现农田的精准施药，提高农作物的产量和质量。
4. 航空导航：北斗系统与航空终端结合，提供飞行导航、空中交通管制等功能，确保航空安全。
5. 气象监测：北斗系统结合气象传感器，实现气象数据的采集和传输，为气象预报提供可靠数据支持。
四、北斗解决方案的技术支持与服务1. 技术支持：我们拥有一支专业的技术团队，能够提供北斗系统的技术咨询、方案设计、系统集成等服务，确保解决方案的顺利实施。
2. 售后服务：我们提供全面的售后服务，包括设备维修、软件升级、数据分析等，保障客户的正常使用和系统的稳定运行。
3. 培训支持：我们提供北斗系统的培训支持，包括用户培训、技术培训等，匡助客户快速掌握系统的使用技巧和操作方法。
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。
北斗导航升级方案
北斗导航升级方案引言北斗导航系统是中国自主研发和建设的卫星导航系统，为全球用户提供定位、导航和时间服务。
随着科技的不断进步和社会需求的增加，对北斗导航系统的升级和改进也成为了重要的课题。
本文将介绍北斗导航升级方案的背景、目标和具体实施方案。
背景目前，北斗导航系统已经具备全球覆盖能力，并为用户提供高精度的定位和导航服务。
然而，随着无人驾驶、智能交通和物联网等领域的快速发展，对导航系统的要求也日益增加。
因此，对北斗导航系统进行升级和改进以适应新的需求势在必行。
目标北斗导航升级方案的目标是提升系统的性能和可用性，满足不同应用场景的需求。
具体目标包括：1.提高导航定位的精度和稳定性；2.加强系统的鲁棒性，提高对干扰和故障的容忍度；3.提供更多的导航服务和功能，满足不同应用场景的需求；4.优化系统的能耗，延长终端设备的续航时间；5.提高用户体验，简化系统操作和使用流程。
实施方案为了实现上述目标，北斗导航升级方案将采取以下几个方面的实施措施：1. 引入新的导航卫星当前的北斗导航系统主要依靠的是地球同步轨道卫星和中圆轨道卫星。
为了提高导航定位的精度和稳定性，需要引入更多的导航卫星。
在升级方案中，将考虑增加倾斜轨道卫星和地球固定卫星，以提高系统的覆盖范围和导航定位的可靠性。
2. 改进信号处理算法为了提高系统对干扰的抵抗能力，升级方案将改进信号处理算法。
具体来说，将引入新的多普勒补偿算法、时频同步算法和自适应滤波算法，以提高系统对信号干扰的抵抗能力和定位精度。
3. 扩展导航服务和功能升级方案将增加新的导航服务和功能，以满足不同应用场景的需求。
例如，将增加道路导航、行人导航和室内导航等功能，同时提供更多的导航数据和信息，如实时交通信息、天气信息和电子地图等。
4. 优化系统能耗为了延长终端设备的续航时间，升级方案将优化系统的能耗。
具体措施包括减小导航卫星的功耗、优化信号传输和处理过程的能耗，并引入新的节能技术和算法。
全国北斗导航方案
全国北斗导航方案引言北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航定位系统，是中国国家战略性基础设施之一。
全国北斗导航方案是针对我国全境的北斗导航服务需求制定的一项完整计划，旨在提供高精度、全球覆盖的导航定位服务，为国家和人民提供安全、可靠、便捷的导航服务。
方案概述全国北斗导航方案由北斗导航系统基础设施和服务体系构成，包括北斗导航卫星、测控段设施、用户终端设备和数据中心等。
北斗导航卫星全国北斗导航方案依托北斗导航卫星提供导航信号覆盖。
目前，北斗导航系统已经部署了一颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和27颗中圆地球轨道卫星，以实现全球覆盖和高精度导航定位能力。
测控段设施全国北斗导航方案建设了一系列测控段设施，包括测控站、测控网和数据链路等。
测控站用于对北斗导航卫星进行测量、控制和管理，确保导航卫星的正常运行。
测控网是由多个测控站组成的网络，用于实现数据的传输和处理。
数据链路用于将导航卫星发送的导航信号传输到用户终端设备。
用户终端设备全国北斗导航方案提供多种用户终端设备，包括车载导航设备、手机导航软件、手持导航仪等。
这些设备可以接收导航信号，并进行导航定位、路径规划、导航引导等功能。
用户可以根据自己的需求选择适合的终端设备。
数据中心全国北斗导航方案建设了多个数据中心，用于存储、处理和分析导航定位数据。
这些数据中心具备大规模数据存储和计算能力，可以提供实时的导航定位服务和数据分析服务。
方案特点全国北斗导航方案具有以下特点：全球覆盖北斗导航系统通过地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星相结合的方式，实现了全球范围的导航信号覆盖。
无论在陆地、海洋还是空中，用户都可以获得高精度的导航定位服务。
高精度定位北斗导航系统采用多种技术手段，如差分定位、精密星历、导航星座优化等，提高了导航定位的精度。
在城市峡谷、森林密林等复杂环境下，北斗导航系统仍能提供高精度的导航定位服务。
多样化用户终端全国北斗导航方案提供多种用户终端设备，满足不同领域、不同用户的导航需求。
北斗卫星导航系统原理
北斗卫星导航系统原理
北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，由一组卫星、地面控制系统和用户终端组成。
北斗卫星导航系统的原理是通过卫星发射信号，接收用户终端的信号，计算出用户的位置信息，从而实现导航定位。
北斗卫星导航系统的卫星分为两种，一种是地球同步轨道卫星，另一种是倾斜地球同步轨道卫星。
地球同步轨道卫星的轨道高度为35786公里，每天绕地球一周，可以覆盖全球范围内的导航定位。
倾斜地球同步轨道卫星的轨道高度为35800公里，倾斜角度为55度，每天绕地球两次，可以覆盖亚太地区的导航定位。
北斗卫星导航系统的地面控制系统由控制中心、测量站和数据处理中心组成。
控制中心负责卫星的轨道控制和状态监测，测量站负责接收卫星信号和用户终端信号，数据处理中心负责对接收到的信号进行处理和计算。
用户终端是北斗卫星导航系统的使用者，包括车载终端、手持终端、船载终端等。
用户终端接收卫星信号，通过计算机处理，可以得到自己的位置信息、速度信息、时间信息等。
北斗卫星导航系统的原理是通过卫星发射信号，接收用户终端的信号，计算出用户的位置信息。
卫星发射的信号包括导航信号和辅助信号。
导航信号是用来计算用户位置的信号，辅助信号是用来辅助
计算用户位置的信号。
用户终端接收到卫星信号后，通过计算机处理，可以得到自己的位置信息、速度信息、时间信息等。
北斗卫星导航系统是一种基于卫星发射信号，接收用户终端信号，计算出用户位置信息的导航定位系统。
它可以广泛应用于交通运输、农业、渔业、地质勘探、灾害救援等领域，为人们的生产和生活提供了便利。
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色在之后的北斗卫星导航系统发展过程中一直得到了延续。
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。
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
1. 基本原则
开放性 自主性 兼容性 渐进性
2.系统基本描述
系统组成 定位原理 坐标系统 服务和性能
系统组成
空间段
5颗地球同步轨道（ GBiblioteka O ）卫星和30颗Non-GEO卫星
星座
GEO 卫星
MEO 卫星
10
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。
11
系统组成
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
星箭组批生产，启动组网发射
2007年4月14日 MEO卫星
2009年4月15日 GEO卫星
2010年1月17日 GEO卫星
卫星
运载火箭
关键技术攻关，致力持续发展
发挥系统特色，应用初见成效
4.应用
北斗卫星导航试验系统已在多个领域发挥了非 常重要的作用，包括： - 测绘 - 通信 - 水利 - 减灾 - 海事 - 交通 - 勘探 - 森林防火等等
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。
15
服务和性能
两种全球服务 开放服务：免费、开放 • 定位精度: 10 m • 授时精度: 0 ns • 测速精度: 0.2 m/s 授权服务: 确保高可靠应用（甚至是在复杂条件下）。
两种区域服务 广域差分服务 • 定位精度: 1 m 短报文通信服务
16
广域差分GPS的基本思想是对GPS观测量的误差 源加以区分,并单独对每一种误差源分别加以“ 模型化”，然后将计算出的每一误差源的数值, 通过数据链传输给用户，以对用户GPS定位的误 差加以改正，达到削弱这些误差源,改善用户GPS 定位精度的目的。
1985
1990
1995
2000
2005
北斗系统
GALILEO
2010 2015
2、应用：卫星导航应用增长情况
陆地应用 海洋应用 航空应用 航天应用 大众消费
北 斗 系 统 在 我 国 航 天 事 业 中 的 地 位
北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统﹝BeiDou （COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在
• 民用功能
个人位置服务 当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星 导航装置找到你要走的路线。
气象应用 北斗导航卫星气象应用的开展，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。
道路交通管理 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。
实施的自主研发、独立运行的全 球卫星导航系统,缩写为BDS[12],与美国的GPS、俄罗斯的格洛 纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共 用的全球卫星导航系统，并称全 球四大卫星导航系统。北斗卫星 导航系统2012年12月27日起提供 连续导航定位与授时服务
1.基本原则 2.系统基本描述 3.系统部署 4.应用
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。
3.系统部署
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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
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
用户段
用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼 容的终端组成。
北斗系统的用户终端
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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。
北斗二号民用频点B1选择在1561.098MHz，而GPS的L1在 1575.42MHz。根据2017年9月最新公布的北斗三号接口控制 文件，北斗民用信号B1C和B2a现在已经完全实现和GPS等 系统的兼容，这将有利于北斗全球化应用。
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。
建成试验系统，实现从无到有
2000年10月31日 东经140度
2000年12月21日 东经80度
2003年5月25日 东经110.5度