北斗卫星系统的特点及轨道特性
北斗卫星在导航领域的应用
北斗卫星在导航领域的应用一、介绍北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，由一颗地球同步轨道卫星和多颗近地轨道卫星组成。
北斗卫星导航系统具有全球覆盖、高可靠性、高精度等特点，可以为人类社会提供多种导航、定位、授时等服务。
二、北斗卫星的导航应用北斗卫星导航系统可以广泛应用于多个领域，主要包括以下几个方面。
1.汽车导航北斗卫星导航系统可以为汽车提供高精度的导航服务，使得驾车出行更加便捷。
汽车导航系统可以帮助驾驶员规划最佳路线、避开拥堵路段，同时提供准确的车速、行驶时间和到达时间等信息。
2.船舶导航北斗卫星导航系统可以为船舶提供全球覆盖的高精度导航服务，使得船舶的航行更加安全和准确。
船舶导航系统可以帮助船长规划最佳航线、及时了解海况天气、避开海上障碍物等，同时提供准确的船速、航行时间和到达时间等信息。
3.航空导航北斗卫星导航系统可以为航空器提供高精度的导航服务，可以实现自动飞行、精确着陆等功能，提高飞机的飞行安全性和准确性。
同时，北斗卫星导航系统可以为空中交通管制提供精确的飞行数据，使得航空交通更加安全和便捷。
4.安防监控北斗卫星导航系统可以为安防监控提供精确的定位服务，可以实时监测人员和车辆的位置，加强对重要设施和区域的保护。
同时，北斗卫星导航系统还可以为紧急救援提供位置信息，提高救援效率和成功率。
5.农业、林业等领域北斗卫星导航系统可以为农业、林业等领域提供定位和监测服务，可以精确测量农作物和森林的种植面积、产量和质量等，帮助农民和林业工作者提高生产效益和管理水平。
三、北斗卫星导航系统的优势与其他卫星导航系统相比，北斗卫星导航系统具有以下几个优势。
1.全球覆盖北斗卫星导航系统可以提供全球覆盖的导航服务，可以满足全球各地用户的导航需求。
2.高可靠性北斗卫星导航系统具有多颗卫星冗余和自主控制等技术，可以提高系统的可用性和可靠性。
3.高精度北斗卫星导航系统可以实现厘米级的定位精度，可以满足高精度导航需求。
北斗系统发展历程、性能对比及系统特点(2021年)
1.北斗三号正式开通，星基服务能力显著提升北斗卫星导航系统（BDS，BeiDou Navigation Satellite System）是我国自主建设运行的全球卫星导航系统（GNSS），着眼于国家安全和经济社会发展需要，可以为用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，与美国的GPS 系统、俄罗斯的GLONASS 系统、欧盟的GALILEO 系统共同作为四大全球卫星导航系统。
2020 年6 月23 日，北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射圆满成功，30 日经过遥测数据判读，载荷设备均工作正常，有效载荷顺利开通。
7 月31 日，北斗三号卫星导航系统正式开通。
1.1.三步走战略坚实发展我国于上世纪80 年代提出建设卫星导航系统的设想，并结合我国在不同阶段技术、经济发展实际，设置了三步走战略。
北斗卫星导航系统经历了从无到有，从服务中国到服务亚太，再到全球组网的发展历程。
图1：北斗三步走战略第一步，从无到有第一步，建设北斗一号系统，实现卫星导航从无到有。
1994 年，北斗一号系统建设正式启动。
2000 年，发射2 颗地球静止轨道（GEO）卫星，北斗一号系统建成并投入使用。
2003 年，又发射了第3 颗地球静止轨道（GEO）卫星，进一步增强系统性能。
北斗一号系统的建成，迈出了探索性的第一步，初步满足了我国及周边区域的定位、导航、授时需求，实现了卫星导航系统从无到有的跨越，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。
2013 年，北斗一号卫星完成任务退役。
图2：北斗三步走战略第二步，服务亚太第二步，建设北斗二号系统，从有源定位到无源定位，服务亚太。
2004 年，北斗二号系统建设启动。
北斗二号创新构建了中高轨混合星座架构，到2012 年，完成了14 颗卫星的发射组网。
这14 颗卫星中，有5 颗地球静止轨道（GEO）卫星、5 颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和4 颗中圆地球轨道（MEO）卫星。
《北斗卫星导航系统》课件
目录 CONTENT
• 北斗卫星导航系统概述 • 北斗卫星导航系统的发展历程 • 北斗卫星导航系统的应用场景 • 北斗卫星导航系统的优势与挑战 • 北斗卫星导航系统与其他卫星导
航系统的比较 • 北斗卫星导航系统的前景展望
01
北斗卫星导航系统概述
定义与特点
定义
北斗卫星导航系统是中国自主研 发的全球卫星导航系统，通过接 收卫星信号实现定位和导航功能 。
加强安全保障工作
建立健全安全保障体系， 采取有效的技术和管理措 施保障系统的安全稳定运 行。
加强国际化推广
积极参与国际合作与交流 ，加强国际化推广，提高 北斗卫星导航系统在国际 市场的认知度和接受度。
05
北斗卫星导航系统与其他 卫星导航系统的比较
GPS系统
01
全球定位系统（GPS）是一个由美国开发的全球卫星导航系统。它提供了高精 度的定位和时间服务，广泛应用于军事、民用和商业领域。
特点
具有自主可控、覆盖范围广、定 位精度高、服务连续稳定等特点 ，可广泛应用于军事、民用等领 域。
系统组成与结构
系统组成
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。 空间段包括多颗卫星，地面段包括主控站、监测站和注入站 等设施，用户段包括各种类型的北斗终端设备。
系统结构
北斗卫星导航系统采用有源定位和无源定位两种定位方式。 有源定位是通过接收卫星信号并发送回地面站来实现定位， 无源定位则是通过接收卫星信号并解算出位置信息来实现定 位。
提高社会管理效率
北斗系统在公共安全、交通、应急救援等领域的应用，将提高社 会管理效率。
推动数字经济发展
通过与新一代信息技术的融合，北斗系统将为数字经济提供重要 支撑和驱动力。
2020届高三地理复习热点问题：我国北斗卫星导航系统的建设
2020届高三地理复习热点问题：我国北斗卫星导航系统的建设一、了解热点1．北斗卫星导航系统的特点一是北斗卫星导航系统空间段利用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨道卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。
二是北斗卫星导航系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。
三是北斗卫星导航系统创新、整合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。
2．北斗卫星导航系统的基础产品北斗卫星导航芯片、模块、天线、板卡等基础产品，是北斗卫星导航系统应用的基础。
通过卫星导航专项的集智攻关，我国实现了卫星导航基础产品的自主可控，形成了完整的产业链，逐步应用到国民经济和社会发展的各个领域。
伴随着互联网、大数据、云计算、物联网等技术的发展，北斗基础产品的嵌入式、融合性应用逐步加强，产生了显著的融合效益。
二、锁定热点[材料一]2018年7月29日9时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第33、34颗北斗导航卫星。
这两颗卫星属于中国地球轨道卫星，是我国北斗三号系统第九、十颗组网卫星。
[材料二]北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全方位、全天时、高精度的定位，导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
三、应用体验1．与GPS相比，我国的北斗卫星导航系统最大的优势是()A．可以为全球用户提供服务B．全天候、全天时、精度高C．独立运行，信息保密性强D．可以提供三维定位导航信息解析：选C北斗卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的，不受其他系统和国家干扰，信息保密性强，有利于国家安全和经济社会稳定发展。
2．我国北斗卫星导航系统最不可能应用的领域是()A．气象预报B．救灾减灾C．水文监测D．电子信息处理解析：选D北斗卫星导航系统可以广泛应用于交通运输、水文监测、气象预报、救灾减灾等，电子信息处理是GIS的功能和作用。
北斗卫星导航系统及应用综述
北斗卫星导航系统及应用综述0引言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〕和俄GLONASS之后第三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，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。
2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。
1 北斗卫星导航系统基本信息介绍中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统，之后开始构建服务全球的北斗卫星导航系统，于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务，并计划至2020年完成全球系统的构建。
北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起，是联合国卫星导航委员会已认定的供给商。
北斗卫星导航系统的定位原理“北斗一号”卫星导航系统的定位原理与GPS系统不同,GPS采用的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的三维定位数据,而“北斗一号”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航, 由地面中心控制系统解算供用户使用的三维定位数据。
“北斗”卫星是中国“北斗”导航系统空间段组成部分,由两种基本形式的卫星组成,分别适应于GEO和MEO轨道。
“北斗”导航卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成。
卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、推进、热控、结构和供电等分系统组成。
有效载荷包括导航分系统、天线分系统。
GEO卫星还含有RDSS有效载荷。
因此,“北斗”卫星为提供导航、通信、授时一体化业务创造了条件。
“北斗”导航卫星分别在1559MH z～1610MH z、1200MH z～1300MH z两个频段各设计有两个粗码、两个精密测距码导航信号, 具有公开服务和授权服务两种服务模式[1]。
《北斗导航系统应用》课件
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 短报文，这在某些特殊情况下
非常实用。
不足之处
建设时间短
北斗系统相对于其他成熟的卫星导航 系统，建设时间相对较短，部分地区 的服务性能还有待提升。
芯片成本高
目前北斗系统的芯片成本相对较高， 影响了其在某些领域的应用推广。
终端设备兼容性差
北斗导航系统的优势与不 足
优势分析
自主可控
北斗系统是我国自主研发的卫 星导航系统，具有完全自主可 控的优势，摆脱了对国外导航
系统的依赖。
全球覆盖
北斗系统具备全球覆盖的能力 ，可以为用户提供全球范围内 的定位、导航和授时服务。
高精度定位
北斗系统的高精度定位技术可 以满足各种应用场景的需求， 如智能交通、测量等领域。
02北斗导航系统的工作原理定位原理1 2 3
卫星轨道
北斗导航系统由多颗卫星组成，每颗卫星沿着预 定轨道运行，通过接收多颗卫星的信号来计算接 收机的位置。
信号接收
地面接收机通过接收卫星信号，利用时间差、角 度差等参数计算出接收机的三维位置和时间信息 。
定位精度
北斗导航系统的定位精度在平面位置精度为10米 左右，高程精度为20米左右，时间同步精度为 0.2纳秒左右。
通流。
02
03
车辆定位与调度，提高运输 效率。
04
05
辅助驾驶和自动驾驶，降低 事故风险。
农业领域应用
总结词：促进农业现代化 和提高生产效益
详细描述
精准播种、施肥和灌溉， 节约资源。
实时监测作物生长状况， 提高产量。
公共安全领域应用
总结词：提升公共安全管理 和应急响应能力
04
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资料
北斗卫星导航系统介绍资料北斗卫星导航系统，是中国自主研发的全球卫星导航系统。
它是由一系列卫星、地球站以及用户设备组成，能够为全球用户提供全天候、全天时、高精准度的导航、定位和授时服务。
北斗系统主要包括北斗卫星导航系统、北斗增强系统和北斗国际系统三个方面。
首先，北斗卫星导航系统由一组北斗卫星组成，这些卫星以地球同步轨道、倾斜地球同步轨道和中地球轨道等不同轨道形式运行，能够覆盖全球范围的导航需求。
目前，北斗系统已经成功发射了40颗卫星，预计到2024年将建成全球40颗卫星的导航网络。
这些卫星通过与地面的用户设备进行通信，实现了对用户的导航、定位和授时服务。
北斗卫星导航系统的主要特点是具备高可靠性、高精度和全球覆盖的能力。
其次，北斗增强系统是为了满足用户对高精度、高可靠性的导航需求而开发的系统。
该系统通过增加卫星数量、地面网络改进、扩大覆盖范围等手段来提高导航精度和可用性。
北斗增强系统可以提供高精度的导航定位服务，其定位精度可在米级范围内实现，具备了适合交通运输、物流、环境监测等领域的高精度导航应用能力。
最后，北斗国际系统是北斗卫星导航系统在国际领域的应用，通过与其他国际卫星导航系统建立协同合作关系，实现了对国际用户的导航服务。
目前，北斗系统已与俄罗斯的格洛纳斯系统、欧洲的伽利略系统等国际卫星导航系统进行了合作，实现了跨区域、跨系统的导航覆盖。
这种国际系统间的合作，提高了北斗系统的导航可用性和精度，为用户提供了更好的导航服务。
总之，北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，具备高可靠性、高精度和全球覆盖的能力。
它通过一系列卫星、地球站和用户设备的配合，为用户提供全天候、全天时的导航、定位和授时服务。
北斗系统还包括北斗增强系统和北斗国际系统，通过增加卫星数量、改进地面网络以及与国际系统合作，进一步提高了系统的精度和覆盖范围。
北斗卫星导航系统在交通运输、物流、环境监测等领域具有广泛的应用前景。
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地球同步轨道（geosynchronous orbit）又称24小时轨道，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期（23小时56分4秒），且方向亦与之一致，卫星在每天同一时间的星下点轨迹相同,当轨道与赤道平面重合时叫做地球静止轨道,即卫星与地面的位置相对保持不变。
地球同步轨道是倾角为零的圆形地球同步轨道称为地球静止轨道，因为在这样的轨道上运行的卫星将始终位于赤道某地的上空，相对于地球表面是静止的。
这种轨道卫星的地面高度约为 3.6万千米。
它的覆盖范围很广，利用均布在地球赤道上的 3颗这样的卫星就可以实现除南北极很小一部分地区外的全球通信。
倾斜地球同步轨道卫星它的运行路线叫做运转轨道，运转轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。
根据倾角的不同，可将同步轨道分为静止轨道、倾斜轨道和极地轨道。
卫星定位有2种模式，有源和无源。
有无源是对导航系统来说的，不是指被导航设备。
一般来说，有源导航需要导航系统发射信号给导航设备，交互通信后，提供导航；无源则是被动接受被导航设备发射的信号，从而定位和导航，它不需要发射信号，从而更保密和安全。
3．1 定位原理的比较
北斗导航系统是主动式双向测距二维导航，由地面中心站解算出位置后再通过卫星转发给用户，用户接收并显示接收到的信息。
GPS是被动式单向测距三维导航，只需要接收4个卫星的位置信息，由用户设备独立解算自己三维定位数据。
3．2 星体轨道的比较
北斗导航系统是在赤道面上设置两颗地球同步卫星，卫星的赤道角距为60。
GPS 系统共有24颗卫星，分布在六个轨道面上，轨道倾角55度，轨道面赤道角距为60。
，其高度约为20000km，属于中轨道卫星，绕地球一周约1 lh58min。
3．3 覆盖范围的比较
北斗导航系统是区域性卫星导航系统。
而GPS是全球导航定位系统，在全球的任何一点，只要卫星信号未被遮蔽或干扰，都能接收到三维坐标。
3．4 系统容量的比较
北斗导航系统由于是主动双向测距系统，用户设备不仅要通过地球同步卫星向地面中心站发射申请信号，而且还要接收地面中心站返回的信号，因此，系统的用户容量取决于卫星的可用频带宽度、信号的调制和编码方式以及地面中心站的运算速度，它的用户容量是有限的。
GPS是单向测距系统，用户设备只要能接收从导航卫星发出的导航电文就可进行测距定位，
因此GPS的用户容量是无限的。
3．5定位精度的比较
北斗导航系统三维定位精度约几十米，系统的水平定位精度取决于用户高度信息的精度，如果用户的高度信息精度低，误差则可以达到几百米。
另外，由于卫星的几何分布的关系，赤道区域的精度较低，而极高纬度区因不能有效覆盖而无法使用。
GPS三维定位精度民用码在取消选择可用性SA后约为15m。
3．6 通信能力的比较
北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力，可以独立完成移动目标的定位与调度功能。
GPS系统本身不具备通信能力，需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。