北斗系统基本知识
北斗卫星相关知识点
北斗卫星相关知识点一、知识概述《北斗卫星》①基本定义：北斗卫星呢，就是咱们中国自主研发、组建的卫星导航系统。
就好比给地球上的人或物定位找路的超级向导，它在天上，能时刻告诉地面上的东西在哪里，该怎么去想去的地方。
②重要程度：在航天科技领域那是相当重要啊。
就像咱们出门离不开手机导航一样，好多行业、领域等都得靠着它。
对于国家的交通运输、农林渔业、水文监测、气象预报等关系民生的行业，那是必不可少的线人，要是没它，很多事儿就得抓瞎。
③前置知识：得大概了解卫星是个啥，在地球周围太空里运行的人造天体。
也要知道定位这个事儿，简单说就是找到一个东西的位置。
④应用价值：比如说汽车导航、轮船在大海里导航不至于迷航，在野外探险的时候，知道自己在哪不至于失联，像地震这种灾害的时候，救援人员可以靠着北斗来精准确定救援位置，不然盲找那多耽误事儿呀。
二、知识体系①知识图谱：在航天和导航相关的学科中是核心内容。
就像盖房子，北斗卫星系统就像大梁，其他相关的定位、遥测等技术就是围绕这个大梁搭建的各种小构件。
②关联知识：和卫星通信、航天动力学、信号传输等知识是紧密相连的。
比如说没有卫星通信知识做支撑，北斗卫星的数据就没法准确传到地面。
③重难点分析：难点在于卫星精密的轨道控制和信号的高精度定位。
这就好比走钢丝，一个偏差就可能失之毫厘谬以千里。
重点是卫星的覆盖范围和定位的实时性以及准确性。
④考点分析：在航天、地理相关的考试里经常考呢。
可能是问北斗卫星具体的定位原理，或者是一些北斗应用场景下的数据计算之类的。
考查方式有选择题、简答题或者案例分析题等。
三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析：北斗卫星就是一组在地球轨道上运行的卫星群组。
它们发射信号到地面，地面设备接收信号后算出自己的位置、速度等信息。
简单来说，就是天上的信号源告诉地面东西自己在哪。
②特征分析：一个显著特点是高精度。
据说定位精度能精确到米级别呢。
精准度这么高，在城市道路或者狭窄的山林小道导航都不在话下。
北斗知识问答
自主导航应用——利用北斗基本型用户机、多模型用户机进行车辆、船舶等的自主导航。
通信应用——利用北斗通信终端，实现点对点、点对多点的通信。这种应用模式适合于各类数据采集和数据传输用户，如水文观测、环境监测等。
授时应用——利用北斗授时终端，进行通信、电力、铁路等网络的精确授时、校时、时间同步等应用。
9、第一代北斗系统的缺点在哪里
北斗导航系统的研制成功解决了中国自主卫星导航定位系统的有无问题。它是一个成功的、实用的、投资很少的初级起步系统。此外，该系统的建设并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。相反，在该系统的基础上，还将建立中国的GPS广域差分系统，可使受SA干扰的GPS民用码接收机的定位精度由百米量级修正至数米级，可以更好地促进GPS在民间的利用。
10、北斗的定位精度如何？
在网络上军迷们争论最多的就是北斗系统的定位精度问题。由于北斗系统更多的细节尚没有正式公布，因此我们无法断定其精度到底如何？只能从部分公开的资料来进行分析。在北斗星通公司的网站上，我发现了这样一段话：……北斗系统具有快速定位、短报文通信、精密授时三大功能，可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时位置服务，定位精度与GPS相当……（/news/beidou1.asp）
4、利用北斗系统导航定位有何优势？
北斗应用五大优势： 同时具备定位与通讯功能，无需其他通讯系统支持 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和数据采集用户数据传输应用 融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，提供更丰富的增值服务 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
北斗导航系统知识讲座PPT课件
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系 统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免 发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理 或由用户提供高程信表息，而是直接接收卫星 单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受 限制，并可提高用户位置隐蔽性。
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2019/10/25
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其代价是：测距精度要由星载高稳定度的 原子钟来保证，所有用户机使用稳定度 较低的石英钟，其时钟误差作为未知数 和用户的三维未知位置参数一起由4个 以上的卫星测距方程来求解。这就要求 用户在每一时刻至少可见4颗以上几何 位置合适的卫星进行测距，从而使得星 座所需卫星数量大大增多，系统投资将 显著增加。
双星定位用户提出申请服务项目并发送入站信号经两颗卫星转发到地面中心接到此信号后解调出用户发送的信息测量出用户至两颗卫星的距离对定位申请计算用户的地理坐标由于h颗卫星的位置是已知的分别为两球的球心另一球面是基本参数已确定的地球参考椭球面3球交会点为测量的用户位置
• （一）
<北斗卫星导航> 知识讲座
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四大导航系统之一
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• 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120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。
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GPS功用
• 由于GPS技术所具有的全天候、高精度 和自动测量的特点，作为先进的测量手 段和新的生产力，已经融入了国民经济 建设、国防建设和社会发展的各个应用 领域。
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GPS功用
中国北斗重要知识
中国北斗的重要知识：
1.组成：中国北斗由空间段、地面段和用户段三部分组成。
空间段
由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成。
2.定位原理：北斗导航系统采用双系统架构，包括全球卫星导航系
统（BDS-2）和全球卫星增强系统（BDS-3）。
北斗导航系统采用时分多址技术和频分多址技术，可以提高系统吞吐量和多用户并发能力。
3.应用领域：北斗系统不仅能够提供导航位置信息，还支持通信、
监测、预警等多种应用。
此外，北斗系统还可以用于智能生产、智能生活、应急救援等领域。
4.国际认可：中国北斗卫星导航系统已经得到了国际社会的广泛认
可和接受。
北斗系统已经与全球多家卫星导航系统签署了合作协议，并且在国际海事组织（IMO）和国际民用航空组织（ICAO）等国际组织中发挥了积极的作用。
5.未来发展：中国北斗系统将继续发展，计划在未来几年内实现全
球覆盖，并进一步提高定位精度、服务可用性和可靠性等指标。
此外，中国还计划将北斗系统与其他新兴技术相结合，如人工智能、物联网等，以推动各行业的数字化转型和智能化升级。
北斗 小知识
北斗小知识The BeiDou Navigation Satellite System, also known as BDS or BeiDou, is China's satellite navigation system. It provides positioning services to users in China and neighboring regions, which aims to compete with other global navigation systems like GPS and GLONASS.北斗卫星导航系统，也被称为BDS或北斗，是中国的卫星导航系统。
它为中国及周边地区的用户提供定位服务，旨在与其他全球导航系统如GPS和GLONASS竞争。
From a technological perspective, the BeiDou system has made significant progress since its inception in the 1990s. With the latest iteration, BeiDou-3, the system now boasts global coverage and increased accuracy. This technological advancement not only benefits the Chinese government and military but also has far-reaching implications for various industries and individual users around the world.从技术角度来看，自上世纪90年代诞生以来，北斗系统在技术方面取得了显著进步。
随着最新版本BeiDou-3的推出，该系统现在具备了全球覆盖和更高的定位精度。
北斗导航知识点总结
北斗导航知识点总结北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，通过一系列卫星和地面设备提供全球定位、导航和时间服务。
该系统是中国在GPS（美国）、格洛纳斯（俄罗斯）、伽利略（欧盟）之后第四个全球卫星导航系统，是中国国家安全和经济利益的重要保障。
在全球范围内，北斗系统为用户提供精确的三维定位、短消息通信、精准时间服务和紧急救援等功能，广泛应用于航海、航空、交通运输、地质勘探、农业和其他领域。
北斗导航系统的建设和运行是一个复杂的工程，涉及到卫星、地面设备和用户端设备等多个方面的知识。
本文将从北斗导航系统的发展历程、组成部分、定位原理、应用领域等方面进行详细的介绍，希望能够帮助读者更全面地了解北斗导航系统。
一、北斗导航系统的发展历程北斗导航系统的发展可以追溯到上世纪80年代初。
当时，中国决定独立开展北斗导航系统的研制工作，以满足国家经济建设和国防建设的需要。
经过近30年的不懈努力，北斗导航系统已经取得了长足的进步。
目前，北斗导航系统已经建成了全球卫星导航系统，并在全球范围内提供服务。
在北斗导航系统建设过程中，中国科学院、中国航天科技集团公司等单位承担了核心技术的研发工作。
通过不断的技术攻关和试验验证，北斗导航系统已经实现了全球覆盖和多系统兼容的目标。
在中国国家队的努力下，北斗导航系统已经走在了全球卫星导航系统的前沿，成为国际上备受瞩目的卫星导航系统之一。
二、北斗导航系统的组成部分北斗导航系统由一系列卫星和地面设备组成，其中包括北斗导航卫星、地面控制站、用户终端设备等。
这些组成部分共同构成了一个完整的导航系统，为用户提供精准的定位、导航和时间服务。
1. 北斗导航卫星北斗导航卫星是北斗导航系统的核心组成部分，它是由一系列工作在中地球轨道、地球静止轨道和倾斜地球同步轨道的通信卫星组成。
这些卫星通过无线电信号向地面用户发送导航信号，为用户提供三维定位和导航服务。
目前，北斗导航系统已经部署了一系列卫星，实现了全球覆盖的目标。
北斗知识题库
携带导航电文等信息，用于向用户传递卫星状态、星 历、历书等参数。
接收机工作原理
信号捕获
接收机首先捕获卫星信号，通过 搜索和跟踪算法实现信号的稳定
接收。
数据解调
对接收到的信号进行解调处理，提 取出导航电文等数据。
定位解算
利用接收到的卫星信号和导航电文 等信息，通过定位解算算法计算出 用户的位置、速度和时间等参数。
城市信息化
城市信息化建设正进入高速发展时期，北京市将卫星导航作 为城市信息化重要的基础设施之一。卫星导航应用纳入城市 信息化的体系之中，作为城市信息化时空基准的基础设施， 促进城市信息化的建设。
北斗系统应用领域
环境监测
卫星导航技术结合遥感遥测技术、通信技术可对环境进行实时监测，主要应用领域：污染源定位、环境质量实时 监测、海平面监测、环境事故应急监测等。
企业参与制定过程分享
企业角色
企业在行业标准规范制定过程中发挥着重要 作用，既是标准规范的执行者，也是标准规 范的制定参与者。
参与方式
企业可以通过加入行业协会、参与标准制定工作组 等方式参与行业标准规范的制定工作。
经验分享
企业在参与制定过程中可以分享自身在技术 研发、产品应用等方面的经验和成果，促进 行业共同进步。
国防安全
卫星导航技术是现代高技术信息化战争的重要标志之一，也是一项决定战争胜负的重要因素。其定位导航技术已 成为单兵和装备必备的战场生存能力之一，同时卫星导航系统也是部队指挥控制和现代化武器装备不可或缺的重 要支撑和保障手段。
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北斗基础知识
卫星导航原理
三角定位原理
通过测量用户接收机与至少三颗卫星之间的距离，利用三角定位原理确定用户 的三维坐标。
北斗科普知识
北斗科普知识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. 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，已经初步具备区域导航、定位和授时能力。
北斗卫星导航系统建设计划第一步：2000年建成了北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
第二步：建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力，并试运行，在小部分范围提供测试性服务。
截止到2012 年底，在轨工作卫星有5颗地球静止轨道（GEO）卫星、4 颗中圆地球轨道（MEO）卫星和5 颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星。
第三步：2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力，并完成全球的定位与服务工作。
到时空间星座部分将由5颗地球静止轨道（GEO）卫星和30 颗非地球静止轨道（Non-GEO）卫星组成。
北斗1号：“北斗1号”卫星定位系统由两颗地球静止卫星（2000年发射）、两颗在轨备份卫星（2003、2007年发射）、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。
覆盖范围：北纬5°一55°，东经70°一140°之间。
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)。
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。
可以达到一次传送达120个汉字的信息。
优势：北斗1号导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。
缺点：第一，覆盖范围也不过是初步具备了我国周边地区的定位能力，与GPS的全球定位相差甚远。
第二，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码己由16m提高到6m，C/A码己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。
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卫星定位系统介绍
中国BDS定位系统——北斗二代 2012年底正式商用（16颗星，14颗组网提 供服务），北斗卫星导航系统一般指二代。 发展目标，全球无源定位，与GPS类似 35颗卫星，其中5颗静止轨道，兼容BDS-1 首席科学家——孙家栋院士
卫星定位系统介绍(BDS-1系统构成)
卫星定位系统介绍
自动化设备时间精度，更高的要求
保护装置、故障录波器、远动ＲＴＵ、ＤＣＳ 系统及能量计费系统等
便于故障的分析、定位、设备故障鉴定
北斗在电力行业的应用（二）
时间同步
• 调度自动化和故障录波器 • 调度中心与RTU • ……
相量测量与动态安全监测
• 母线相位同步
行波故障测距
雷电监测系统
继电保护
北斗在电力行业的授时应用原理
武汉中原电子信息公司 北斗系统应用研讨
2013年10月
目录
定位系统 北斗定位系统 北斗系统的应用现状
卫星定位系统介绍
全球四大卫星定位系统
美国 GPS
• 覆盖全球98%区域，成熟稳定
俄罗斯 GLONASS（格洛纳斯系统）
• 覆盖全球范围 主要为军用
中国 BDS-1 BDS-2（北斗一代、二代）
• 覆盖亚太区域 技术参数与GPS相当
北斗提供的服务
开放服务，免费提供
• 定位（10米）
• 测速（0.2米/秒） • 授时（50纳秒）
授权服务
• 高精度定位 • 高精度测速 • 高可靠性通信服务 • 系统完好性信息
北斗应用政策扶持
战略部门
• 军事、金融、通信、电力
经济、民生（30%）
• 渔政、水文测报、交通运输监 控、森林防火等
北斗应用政策扶持
用户终端通过导航卫星向地面控制中心发出一个申 请定位的信号 地面控制中心发出测距信号，根据信号传输的时间 得到用户与两颗卫星的距离 地面控制中心数据库，为地球表面各点至地球球心 的距离，三球交汇，控制中心计算出用户的位置
控制中心将信息发送到用户的终端。
BDS-1完全基于此，BDS-2保留了这项技术。
卫星定位系统介绍
中国BDS定位系统标识
定位系统 北斗定位系统 北斗系统的应用现状
卫星定位系统介绍
中国BDS定位系统——北斗一代 2000年建成（2+1），有源区域卫星定位系 统。 精度100米，地面站校准后20米，授时精度 20nS，响应1S，与当时GPS民用码相当 自身定位，也可报告自身位置和发短消息 少量卫星有源定位，成本低，不能测速 精度、容量、定位频次受限、隐蔽性不好
卫星定位系统介绍
北斗系统特点
短消息通信和位置报告功能 首次定位快 授时精度高
卫星定位系统介绍
北斗系统优势
短消息与导航结合，增加了通讯功能 全天候快速定位，极少通信盲区，精度与GPS相当 无源定位授时兼容GPS，无用户数量限制，免费 适合集团用户大范围监控与管理 适合数据采集用户传输数据。 自主系统，高强度加密，适合关键部门应用
• 平面精度优于：无标校 100米，有标校20米， • 高程精度优于：10米
授时精度：100nS（单向），20nS（双向）
卫星定位系统介绍
北斗系统主要技术指标（二）
测速精度：0.2米/秒 短消息功能：支持，双向，120汉字 动态性能：不大于1000公里/小时 上行L波段：1610-1626MHz 下行S波段：2483-2500MHz
电力设备时间精度要求
GPS在电力系统应用的市场分析
时间同步，五级调度中心
• 调度中心（1+6+34+333+2862）×2=6472台
相量测量与继电保护
• 35kV及以上变电站 102000×2≥204000台
行波故障测距
• 220kV线路 ，＞7556×2=15112台
雷电监测系统
• 监测站 28省×平均15个，约448台
定位系统 北斗定位系统 北斗系统的应用现状
北斗应用领域
北斗应用领域
北斗应用市场预测
中国卫星导航定位协会最新预测：
2015年，2250亿
2020年，4000亿
北斗应用服务分类
精密授时：20~100nS 双向报文通信：最大120汉字 定位：水平100米，校标20米 最大用户数：540000户/小时
卫星定位系统介绍
无源测距定位原理（单向）
用户接收至少4颗导航卫星发出的信号，根据时间 信息获得距离信息 根据三球交汇的原理，用户终端自行自行计算其空 间位置 GPS所使用的技术，BDS-2也使用此技术
卫星定介绍
北斗系统主要技术指标（一）
覆盖范围：我国及周边亚太地区 定位精度：
北斗在电力应用领域
智能巡线系统 物联网GIS数据库
Thank you ！
欧盟 Galileo（伽利略系统）
• 定位精度高，系统复杂，试验阶段
卫星定位系统介绍
美国GPS定位系统 起始于1958年，1964年投入使用。 20世纪70年代，美国三军联合研制GPS 到1994年， 24颗星，全球覆盖率98% 已经经历了第一代和第二代，现在第三代 精度最高覆盖范围最广的导航定位系统。 含军民两用。
有保障地提供精度为1米的定位导航服务
中国有出资，可应用于运输等民用领域
卫星定位系统介绍
中国BDS定位系统（COMPASS） 继美俄后第三个成熟定位系统。 2000年，建成北斗导航试验系统（一代） 目前在轨卫星13颗，覆盖亚太地区
2012年底，正式商用（二代）
2020年，实现全球组网，军民两用
卫星定位系统介绍
俄罗斯GLONASS定位系统 发起于苏联时期，1993俄罗斯独自建设。 2007年底，仅开放俄罗斯境内 2009年底前，服务范围拓展到全球 确定海陆空目标坐标、运动速度 因经费原因，约10年前发展停滞
卫星定位系统介绍
欧盟Galileo定位系统 正在建造中，预计2014年投入运营。 韩、中、日、阿根廷、澳、俄等国参与计划 耗资30亿欧元，总计30颗卫星
空间段
5静止卫星
27中地球轨 卫星 3倾斜同步轨 道卫星 主控站
中国BDS ——系统 组成
BDS-2
地面段
注入站 监测站
用户段
专用或兼容用户终端
卫星定位系统介绍
中国BDS 轨道示意 图
卫星定位系统介绍
北斗系统定位原理
卫星定位系统介绍
北斗系统控制与校标体系
卫星定位系统介绍
有源测距定位原理（双向）
《国家发展改革委办公厅、财政部办公厅关于 组织实施卫星及应用产业发展专项的通知》 （发改办高技〔2012〕895号）
《国家发展改革委办公厅、财政部办公厅关于 2013年组织实施卫星及应用产业发展专项的补 充通知》（发改办高技〔2012〕3581号）
国家发展改革委会、财政部已启动卫星及应 用产业发展专项项目申报工作，其中北斗卫 星导航应用属于重点支持领域。
北斗应用示范（二）
业应用示范
2013年7月，基于北斗系统的精准农
试点省市：北京顺义
试点内容：建立田间差分基准站
优化差分算法，开发农机车载终端
农机精准定位 精准绘制万亩农田GIS地图 TD-LTE移动宽带回传农机作业图像
优化差分算法，20km内，误差5cm
北斗在电力行业的应用（一）
电网安全、稳定、高效，更高的要求
北斗应用示范（一）
2013年，交通部车辆定位
试点省市：江苏、安徽、河北、陕西、山东、湖 南、宁夏、贵州、天津9个示范省市区 试点范围：80%以上的大客车、旅游包车和危险 品运输车辆安装车载终端
2013年，地质灾害监测
试点省市：北京市全市1141个地质灾害点
试点范围：密云32个示范点，5mm地面变动预警