GPS北斗天线长线缆传输系统
(2021年整理)一种基于双天线的北斗定位系统设计与实现
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在接收不到北斗定位信息时DSP利用UKF滤波算法，将预测定位信息发送给ARM芯片，并标记为预测信息，且显示在TFT液晶屏上。
高精度北斗天线设计
高精度北斗天线设计随着全球定位系统（GPS）的普及和应用，北斗系统作为中国自主研发的卫星导航系统也逐渐成为全球关注的焦点。
北斗系统的精度和可靠性对于许多领域的应用至关重要，而天线作为北斗系统的接收器件之一，在系统的性能和精度方面起着关键作用。
高精度北斗天线设计的目标是提供更准确、更可靠的导航定位信号，以满足现代导航应用的需求。
在设计过程中，需要考虑以下几个关键因素。
首先，天线的增益是设计中的重要参数。
增益决定了天线对信号的接收灵敏度，高增益意味着更好的信号接收能力。
因此，在高精度北斗天线设计中，需要选择具有较高增益的天线结构，以提高接收灵敏度和信号质量。
其次，天线的方向性也是一个重要考虑因素。
方向性决定了天线对信号的接收和发送范围，可以通过调整天线的辐射模式来控制方向性。
在高精度北斗天线设计中，需要根据具体应用场景的要求，选择合适的方向性，以保证信号的稳定性和一致性。
另外，天线的尺寸和重量也需要考虑。
随着导航设备的小型化和便携化趋势，高精度北斗天线的尺寸和重量应尽可能减小，以便于携带和安装。
因此，设计中需要采用轻量化的材料和结构，以实现尺寸和重量的优化。
最后，天线的抗干扰能力也是高精度北斗天线设计的重要考虑因素。
在实际应用中，天线可能会受到来自其他电子设备和无线信号的干扰，影响导航的准确性和稳定性。
因此，设计中需要采用抗干扰技术，如滤波器和屏蔽设计，以减少干扰对天线的影响。
综上所述，高精度北斗天线设计需要考虑增益、方向性、尺寸和重量以及抗干扰能力等关键因素。
通过优化设计，可以提供更准确、更可靠的北斗导航定位信号，满足现代导航应用的需求。
随着北斗系统的不断发展和完善，高精度北斗天线的设计也将不断创新和进步，为导航领域的发展做出更大贡献。
GPS北斗双频、导航模块 天线分析
BDS/GNSS 全星座定位导航模块GB1612-5N用户手册深圳市锦瑞达电子有限公司广东省深圳市宝安区25 区华丰商务大厦D 栋302电话：0755-********传真：0755-********版本更新历史版本1.0 1.1 日期更新内容初稿2015/7/012015/12/1 增加产品选购说明；增加订单型号说明；增加同系列单GPS模块，单BDS模块的功能说明；增加Flash、在线升级协议等特性说明修订有源天线应用电路图；增加无源天线应用电路图；修改联系电话为技术支持电话；其他文本完善；1 功能描述1.1 概述GB1612-5N系列模块是12X16尺寸的高性能BDS/GNSS全星座定位导航模块系列的总称。
该系列模块产品都是基于锦瑞达第四代低功耗GNSS SOC 单芯片—AT6558，支持多种卫星导航系统，包括中国的BDS（北斗卫星导航系统），美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，欧盟的GALILEO，日本的QZSS以及卫星增强系统SBAS（WAAS，EGNOS，GAGAN，MSAS）。
AT6558是一款真正意义的六合一多模卫星导航模块，包含32个跟踪通道，可以同时接收六个卫星导航系统的GNSS信号，并且实现联合定位、导航与授时。
本系列模块具有高灵敏度、低功耗、低成本等优势，适用于车载导航、手持定位、可穿戴设备，可以直接替换U-blox NEO系列模块。
1.2 产品选购型号多模功能电源接口特性GB1612-5N-1XGB1612-5N-2XGB1612-5N-3XGB1612-5N-5XGB1612-5N-7X1.3 性能指标出色的定位导航功能，支持BDS/GPS/GLONASS卫星导航系统的单系统定位，以及任意组合的多系统联合定位，并支持QZSS和SBAS系统支持 A-GNSS冷启动捕获灵敏度：-148dBm跟踪灵敏度：-162dBm定位精度：2.5米（CEP50）首次定位时间：32秒低功耗：连续运行<25mA（@3.3V）内置天线检测及天线短路保护功能注1：以上性能指标适用于GB1612-5N-1X、GB1612-5N-3X、GB1612-5N-5X、GB1612-5N-7X模块。
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别引言概述：北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统是目前世界上两个主要的卫星导航系统。
虽然它们都能够提供准确的定位和导航服务，但在工作原理上存在一些区别。
本文将详细介绍北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别。
一、北斗卫星导航工作原理1.1 北斗卫星系统组成北斗卫星导航系统由北斗卫星、地球站和用户终端组成。
北斗卫星主要负责发射导航信号，地球站接收和处理卫星信号，用户终端通过接收卫星信号实现定位和导航功能。
1.2 北斗卫星信号传输北斗卫星通过L波段（1.5611 GHz）和C波段（1.26852 GHz）发射导航信号。
L波段主要用于提供定位和导航服务，C波段主要用于传输差分修正信号，提高定位精度。
北斗卫星通过广播方式将信号发送到地球站和用户终端。
1.3 北斗卫星导航精度北斗卫星导航系统具有较高的定位精度，其全球定位精度可达到10米级别，区域定位精度可达到米级别。
北斗系统还提供差分定位服务，通过地面站的差分修正，可以将定位精度提高到亚米级别。
二、GPS卫星导航工作原理2.1 GPS卫星系统组成GPS卫星导航系统由GPS卫星、地面控制站和用户接收机组成。
GPS卫星负责发射导航信号，地面控制站负责监控和控制卫星运行，用户接收机通过接收卫星信号实现定位和导航功能。
2.2 GPS卫星信号传输GPS卫星通过L波段（1.57542 GHz）和S波段（2.142 GHz）发射导航信号。
L波段主要用于提供定位和导航服务，S波段主要用于军事用途。
GPS卫星通过广播方式将信号发送到地面控制站和用户接收机。
2.3 GPS卫星导航精度GPS卫星导航系统具有较高的定位精度，其全球定位精度可达到10米级别，区域定位精度可达到米级别。
GPS系统也提供差分定位服务，通过地面站的差分修正，可以将定位精度提高到亚米级别。
三、北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别3.1 频段差异北斗卫星导航系统使用L波段和C波段进行信号传输，而GPS卫星导航系统使用L波段和S波段进行信号传输。
浅谈GPS+北斗双时钟系统在5G基站上的应用
网络信息工程2021.10浅谈GPS+北斗双时钟系统在5G基站上的应用汪琰(中国移动通信集团湖北有限公司武汉分公司，湖北武汉，430023)摘要：作为一个高精度时钟源，GPS精度可以达到微秒级，可支持基站实现频率同步和时间同步。
北斗，中国自行研制的全球卫星导航系统，是继GPS、GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统，实现原理和功能与GPS类似。
当时间同步源为北斗时,gNodeB通过支持北斗功能的单板与北斗天馈系统相连，从同步卫星系统中获取同步信号实现gNodeB同步功能。
本文对GPS、北斗时钟同步系统原理进行分析，提出一种基GPS+北斗的双时钟解决方案，将其应用在5G基站上。
关键词:GPS；高精度；时钟源；基站；北斗Application of GPS+Beidou Dual Clock System in5G Base StationWang Yan(China Mobile communication Group Hubei Co.LTD・Wuhan Branch,Wuhan Hubei,430023) Abstract:As a high-precision clock source,GPS precision can reach microsecond level,can support base stations to achieve frequency synchronization and time synchronization.Beidou,China.'s selfdeveloped global satellite navigation system,is the third mature satellite navigation system after GPS and GLONASS,which is similar in principle and function to GPS.When the time synchronization source is Beidou,GNODEB is connected to the Beidou airtenna feed system through the single board supporting Beidou function,and the synchronization signal is obtained from the synchronous satellite system to realize the synchronization function of GNODEB.In this paper,the principle of GPS and Beidou clock synchronization system is analyzed,and a dual clock solution based on GPS+Beidou is proposed,which is applied in5G base station.Keywords:GPS;High precision;The clock source;The base station;BDS1GPS应用背景与原理1.1时间同步时间信号是带有年月日时分秒时间信息的时钟信号。
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别引言概述：北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统是目前世界上两种主要的卫星导航系统。
它们都能够提供准确的定位和导航服务，但在工作原理上存在一些区别。
本文将详细阐述北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别，以便更好地理解它们的差异。
一、北斗卫星导航工作原理1.1 北斗卫星系统组成北斗卫星导航系统由卫星组成，其中包括地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星。
这些卫星分布在不同的轨道上，以确保全球范围内的定位和导航覆盖。
1.2 信号传输原理北斗卫星导航系统通过卫星向地面用户发送导航信号。
这些信号经过地面接收机接收并解码，然后计算出用户的位置和速度信息。
北斗系统采用的是CDMA（码分多址）技术，即将不同用户的信号编码在同一个频带上传输，提高了信号传输的效率和抗干扰能力。
1.3 差分定位技术北斗卫星导航系统还采用了差分定位技术，通过与地面基准站进行通信，获取基准站位置的精确信息，并将其传递给用户，以提高定位的精度。
这种技术在农业、测绘等领域有着广泛的应用。
二、GPS卫星导航工作原理2.1 GPS系统组成GPS卫星导航系统由一组全球定位系统卫星组成，这些卫星分布在不同的轨道上，以提供全球范围内的导航和定位服务。
每颗卫星都携带有高精度的原子钟和导航设备。
2.2 信号传输原理GPS卫星通过向地面用户发送导航信号，地面接收机接收并解码这些信号，然后计算出用户的位置和速度信息。
GPS系统采用的是距离测量原理，即通过测量卫星与接收机之间的信号传播时间来计算距离，进而确定位置。
2.3 差分定位技术GPS卫星导航系统也采用了差分定位技术，通过与地面基准站进行通信，获取基准站位置的精确信息，并将其传递给用户，以提高定位的精度。
差分定位技术在航空、航海、测绘等领域有着广泛的应用。
三、北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别3.1 卫星数量和分布北斗卫星导航系统拥有更多的卫星数量，分布在不同的轨道上，以提供更全面的定位和导航覆盖。
北斗卫星导航工作原理
北斗卫星导航工作原理
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，于2005年12月31日正式开通。
北斗卫星导航系统由空
间段、地面段和用户段三部分组成。
空间段由24颗静止轨道和26颗非静止轨道卫星组成，用于
提供定位、测速、授时和短报文通信服务。
地面段由30个左右
的区域网基准站和500多个地面用户站组成，通过星间链路与卫
星进行通信。
北斗系统定位原理
北斗导航系统采用导航与定位相结合的方式，通过空间星座
的布局规划和综合应用，在保证定位精度的同时，提供覆盖全球
的服务。
卫星定位系统主要由三个组成部分：
①地面监控中心（C/A），主要完成数据的处理和传输；
②空间星座控制中心（B/C），完成卫星姿态控制、星历管理、轨道控制和信息处理等任务；
③用户终端（D/E），将接收到的数据进行解算处理，从而获
得用户位置信息。
—— 1 —1 —。
北斗卫星导航系统与应用综述
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、授时效劳,并具短报文通信水平,已经初步具备区域导航、定位和授时水平,定位精度优于20m,授时精度优于100ns. 2021年12月27日,北斗系统空间信号接口限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、授时效劳.1北斗卫星导航系统根本信息介绍中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统,之后开始构建效劳全球的北斗卫星导航系统,于2021年起向亚太大局部地区正式提供效劳,并方案至2021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.1.1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〞卫星导航定位系统那么采用主动式双向测距二维导航,由地面中央限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局部,由两种根本形式的卫星组成,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局部组成.卫星平台由测控、数据治理、姿态与轨道限制、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,具有公开效劳和授权效劳两种效劳模式［1.“北斗二号〞导航卫星系统体制第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统 在体制上的差异主要是：第二代用户机可免发上行信号,不再依靠中央站电子高 程图处理或由用户提供高程信息,而是通过直接接收卫星单程测距信号来自己定 位,系统的用户容量不受限制,并可提升用户位置隐蔽性.1. 2北斗卫星导航系统的系统组成 北斗双星导航系统主要由空间局部、地面中央限制系统和用户终端3个局部 组成.空间局部由轨道高度为36000km 的2颗工作卫星和1颗备用卫星组成(一 个轨道平面),其坐标分别为(80° E, 0°, 36000km)、(140° E, 0,° 36000km)、(110. 5° E, 0° , 36000km).卫星不发射导航电文,也不配备高精度的原子钟,只是用于在地面中央站与用户之间进行双向信号中继.卫星电波地面中央站图1.1北斗卫星导航定位系统定位原理图 日星2能覆盖地球外表42%的面积,其覆盖的经度为100°,纬度为N81°其轨道如图1. 2所示. 地面中央限制系统是北斗导航系统的中枢,包括1个配有电子高程图的地面 中央站、地面网管中央、测轨站、测高站和数十个分布在全国各地的地面参考标 校站,主要用于对卫星定位、测轨,调整卫星运行轨道、姿态,限制卫星的丁作,测 量和收集校正导航定位参量,以形成用户定位修正数据并对用户进行精确定位. 用户终端为带有定向天线的收发器,用于接收中央站通过卫星转发来的信号和向 中央站发射通信请求,不含定位解算处理功能.根据应用环境和功能的不同,北 斗用户机分为普通型、通信型、授时型、指挥型和多模型用户机5种,其中,指挥 型用户机又可分为一级、二级、三级3个等级.时间系统和坐标系统:时间系统采 用UTC (世界协调时),坐标系统采用1954年北京坐标系和1985年中国国家高程 系统.未来的北斗卫星导航系统(COMPASS)将由分布在3个轨道面上的30颗中 等高度轨道卫星(MEO)和均匀分布在一个轨道面的5颗地球同步卫星构成.非静 止轨道上,每个轨道面10颗卫星,其中1颗为备用,轨道倾角为56 .卫星轨道半长 轴约为2.7万km .1.3北斗卫星导航系统的工作过程地面限制中央向卫星I 和卫星II 同时发送询问信号,经卫星转发器向效劳区内的用户播送.用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信 号,经卫星转发回中央限制系统［2.中央限制系统接收并解调用户发来的信号,然 后根据用户申请的效劳内容进行相应的数据处理.对定位申请,中央限制系统测 出两个时间延迟：即从中央限制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户, 用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中S81图1.2北斗双星导航系统卫星轨道央限制系统的延迟；和从中央控制系统发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中央限制系统的延迟.由于中央限制系统和两颗卫星的位置均是的, 可以由上述两个延迟量计算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；另夕卜,中央限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,又知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上.因此,中央限制系统利用数值地图可计算出用户所在点的三维坐标,并与相关信息或通信内容发送到卫星,经卫星转发器传送给用户或收件人.北斗卫星导航定位系统的工作步骤如下：(1)地面限制中央向2颗卫星发送询问信号;⑵卫星接收到询问信号,经卫星转发器向效劳区用户播送询问信号;⑶用户响应其中1颗卫星的询问信号,并同时向2颗卫星发送回应信号;(4)卫星收到用户响应信号,经卫星转发器发送回地面限制中央；(5)地面限制中央收到用户的响应信号,解读出用户申请的效劳内容；(6)地面限制中央利用数值地图计算出用户的三维坐标位置,再将相关信息或通信内容发送到卫星；(7)卫星在收到限制中央发来的坐标资料或通信内容后,经卫星转发器传送给用户或收件人. 2北斗卫星导航系统的功能优势北斗卫星导航系统是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时效劳的一种全天候、区域性的卫星定位系统.2.1北斗卫星导航系统具有的三大功能(1)快速定位：系统可为效劳区内用户提供全天候、高精度、快速实时定位(可在1秒之内完成)、效劳,定位精度为20〜100m;(2)短报文通信：系统用户终端具有双向数字报文通信功能,注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息；(3)精密授时：系统具有单向和双向两种授时功能.根据不同的精度要求,利用授时终端,完成与CNSS之间的时间和频率同步,提供100ns (单向授时)和20ns (双向授时)的时间同步精度.2.2北斗卫星导航系统具备的优势(1)同时具备定位与通信双重功能,无需其它通信系统支持,而GPS、GLONASS只能定位；(2)覆盖范围较大,没有通信盲区.北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区, 不仅可为中国、也可为周边国家效劳；(3)特别适合集团用户大范围监控与治理；(4)独特的中央节点式定位处理和指挥型用户机设计.它不仅能使用户知道自己的所处的位置,还可以告诉别人自己的位置所处的地方,特别适用于需要导航与移动数据通信场所,如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等；(5)自主系统,高强度加密设计,平安、可靠、稳定,适合关键部门应用；(6)接收终端不需铺设地面基站,用户终端相对廉价.(北斗卫星导航定位系统的潜力主要表达在定位通信综合领域上.目前仅需要定位的用户,对北斗的需要不迫切；对于既需要定位又需要把位置信息传递出去的用户,北斗卫星导航定位系统是非常有用的.〕3北斗卫星导航系统的应用3.1北斗卫星导航系统的应用范围“北斗〞卫星导航试验系统自2003年正式提供效劳以来,在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象测报、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾和国家平安等诸多领域得到广泛应用,产生显著的社会效益和经济效益.特别是在南方冰冻灾害、四川汶川和青海玉树抗震救灾、北京奥运会以及上海世博会中发挥了重要作用.1〕在交通运输方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的“新疆公众交通导航监控系统〞、“公路根底设施平安监控系统〞以及“港口高精度实时定位调度监控系统〞等应用推广工作,取得了良好的示范效果.2〕在海洋渔业方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的海洋渔业综合信息效劳平台,为渔业治理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港治理等效劳.3〕在水文监测方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的水文监测系统,实现多山地域水文测报信息的实时传输,提升灾情预报的准确性,为制订防洪抗旱调度方案提供重要的保证. 4〕在气象测报方面,成功研制一系列气象测报型“北斗〞终端设备,形成实用可行的系统应用解决方案,解决中国气象局和各地气象中央气象站的数字报文自动传输问题.5〕在森林防火方面,“北斗〞卫星导航试验系统成功应用于森林防火系统,其定位与短报文通信具有较好实际应用效果.6〕在通信时统方面,成功开展“北斗〞双向授时应用示范,突破光纤拉远等关键技术,研制出一体化卫星授时系统.7〕在电力调度方面,成功开展基于“北斗〞卫星导航试验系统的电力时间同步应用示范,为电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件.8〕在救灾减灾方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的导航定位、短报文通信以及位置报告功能,提供全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等效劳,显著提升了灾害应急救援的快速反响水平和决策水平.“北斗〞卫星导航系统建成后将为民航、航运、铁路、金融、邮政等行业提供更高性能的定位、导航、授时和短报文通信效劳.3.2北斗卫星导航系统的应用特点北斗卫星导航定位系统由空间卫星、地面主控站〔限制中央〕与标校站和用户终端设备三大局部组成,它具有快速二维定位、双向简短报文通信和精密授时三大根本功能.该系统基于“二球交会〞原理进行定位,即以2颗卫星的位置坐标为圆心,各以测定的本星至用户机的距离为半径,形成2个球面,用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上.地面限制中央存储的电子高程地图库提供1个以地心为球心,以球心至用户机的距离为半径的球面.求解圆弧线与该球面的交点, 并根据用户在赤道平面北侧的实际情况,即可获得用户的二维位置坐标⑶.北斗卫星导航定位系统主要应用特点如下[4-5]:1〕系统覆盖我国全部国土及周边区域北斗系统是覆盖我国外乡及其周边地区的区域性卫星导航定位系统,覆盖范围为东经70°〜145°,北纬5°〜55°,可以无缝覆盖我国全部国土和周边海域, 在中国全境范围内具有良好的导航定位可用性.2〕系统定位、授时精度能满足导航定位需要北斗系统的二维水平定位精度〔16〕为20m〔不设标校站区域100m〕,双向授时精度20ns〔单向授时精度100ns〕,与GPS系统的民用精度根本相当,能满足用户导航定位和授时要求.北斗系统的注册用户分为3个效劳等级,对应的定位响应时延分别为:一类用户5s,二类用户2$,三类用户1s北斗系统具有单向和双向2种授时功能,根据不同的精度要求,定时传送最新授时信息给用户端,供用户完成与北斗卫星导航定位系统之间时间差的修正. 3〕系统双向报文通信功能应用优势明显北斗系统具有用户与用户、用户与地面限制中央之间的双向报文通信水平. 系统一般用户1次可传输36个汉字,经核准的用户利用连续传送方式1次最多可传送120个汉字这种简短双向报文通信效劳,可有效地满足通信信息量较小、但即时性要求却很高的各类型用户应用系统的要求.这很适合集团用户大范围监控治理和通信不兴旺地区数据采集传输使用.对于既需要定位信息又需要把定位信息传递出去的用户,北斗卫星导航定位系统将是非常有用的.需特别指出的是,北斗系统具备的这种双向简短通信功能,目前已广泛应用的国外卫星导航定位系统〔如GPS、GLONASS系统〕并不具备.4〕系统有源定位体制使用户定位的隐蔽性、实时性较差,用户容量受限北斗系统是主动式有源双向测距二维导航系统,在地面限制中央进行用户位置坐标解算.北斗系统的有源定位工作方式使用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上是不利的.另夕卜,北斗系统对地面限制中央的依赖性大,一旦其地面中央限制系统受损,系统就不能继续工作了；用户设备必须包含发射机,因此其在体积、重量、功耗和价格方面远比GPS接收机来得大、重、耗电与贵.北斗系统从用户发出定位申请,到收到定位结果,整个定位响应时间最快为1s,即用户终端机最快可在1s后完成定位.这1s的定位时延对飞机、导弹等高速运动的用户来说时间嫌长.北斗系统适合为车辆、船舶等慢速运动的用户提供效劳.北斗系统导航定位实时性较差,对于高动态载体〔如飞机、导弹等〕,该缺陷是显而易见的.北斗系统是主动双向测距的询问〕应答系统,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,北斗系统的用户设备工作容量是有限的.北斗系统可为以下用户机每小时提供54万次的效劳:一类用户机〔适合于单人携带使用〕10000〜20000个,5〜10min效劳一次;二类用户机〔适合于车辆、舰船使用〕5500个,10〜60s效劳一次.“北斗〞系统的上述应用特点,决定了该系统适合在中国全境范围内,在测绘、电信、水利、交通运输、勘探等使用要求相对较低的民用领域进行导航定位、报文通信和授时效劳等应用.目前该系统在军事领域的应用,受到了一定的制约.3.3北斗卫星导航系统的应用现状北斗卫星导航定位系统运营以来,在军民用领域上发挥了重要作用,迄今为止, 已为用户提供定位效劳超过亿次,通信效劳超过千万条,在森林防火、水利防汛、交通运输等民用、军用领域产生了显著的社会效益.所研制的黑龙江大兴安岭森林防火信息系统、澜沧江上湄公河船舶调度治理系统和郑州铁路局铁路机车到站报点系统等北斗系统应用示范工程,已取得了明显的经济效益［6-7］.但是,北斗系统作为我国自行研制的、具有鲜明应用特点的卫星导航定位系统,总的来说,目前的实际应用并不理想.主要表现在：1〕系统应用不充分,与世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位不相称北斗系统工作容量可达百万户,而目前注册在线的终端用户却缺乏千分之一, 卫星资源闲置严重.该系统的快速定位、双向报文通信和精密授时0功能,特别是双向报文通信功能未得到充分应用,该导航定位系统在许多民用领域中的用途还未被认知.中国工程院戚发韧院士经过对北斗系统进行详实的调研后提出：中国研制成功的第一个拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统,目前在民用领域资源利用并不充分,几近闲置.他在调研报告中明确写到:北斗系统本应拥有上百万用户的水平,目前却只有几千个用户,国家投入几十亿元,但利用很不充分,造成了资源的严重浪费.北斗卫星导航定位系统目前在民用领域应用不充分、未形成产业化的现状,与该系统作为世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位很不相称.2〕用户终端设备价格偏高,在市场上无法与GPS系统形成竞争北斗系统目前的有源定位技术体制决定了其用户终端设备需能收能发,在技术应用上有通信功能,应用优势明显,这是无可疑心的.但这种体制也使用户终端制造本钱增加,加上终端设备用户少,所以目前市场价格偏高,多数用户难以接受. 用户终端设备价格昂贵的北斗系统在市场上是无法与GPS系统进行竞争的. 3〕用户终端设备研制开发滞后,跟不上应用需求北斗系统用户终端设备研制开发严重滞后于系统建设.究其原因,一是用户终端设备研制起步较晚,没有做到与系统建设同步研发；二是用户终端研制难度大,没有集中力量对其重点进行攻关,各研制单位各自为战,技术上不交流,形不成合力;三是国内器件、部件生产根底差,而进口芯片价格昂贵.在2002年北斗系统开始试运行时,系统民用终端设备尚不成熟.至今国内仍有十几家单位在投入资金研制北斗用户终端,但提升性能价格比的成效并不大,有的单位甚至不得不退出研发.目前能生产北斗系统民用终端的厂商有五、六家,产品价格较高,各有优缺点.北斗系统民用终端设备生产厂商各自为战的研制生产方式,在当前用户量不大、生产批量上不去的情况下,本钱下不来;而本钱下不来,市场用户就上不去, 形成一个恶性循环.用户终端设备生产方式存在的高本钱是影响北斗系统推广应用的问题之一.4〕北斗民用市场的自由化和无序竞争,影响了北斗系统应用市场的健康开展由于国家没有北斗系统民用开发规划和应用市场准入机制,市场完全是无序的自由竞争,一些企业单位对北斗系统市场熟悉和估计过于乐观,为早日抢到市场,自发投入不少资金开发北斗民用终端.到目前为止,真正获得成功、设备产品质量较好的厂家只有几个.有一些企业单位在产品技术质量还不成熟的情况下, 就急于推销自己的产品收回投资,采用低价竞争方式抢占市场,结果是实际运行故障频发用户效劳又跟不上,动摇了用户选用或继续使用北斗系统的信心,增加了对北斗系统应用的疑心情绪,影响了北斗系统健康开展和推广应用. 3.4北斗卫星导航系统应用的主要制约因素目前,影响、制约北斗系统在民用领域获得广泛应用的因素主要是[8]:1〕系统用户终端设备价格昂贵前面已分析到,造成北斗系统用户终端设备价格昂贵的主要原因,一是目前系统本身所采用的有源定位技术体制,二是终端设备生产量少、关键元器件依赖进口使生产本钱居高不下.关于北斗系统的技术体制改良和完善问题,已在中国第二代卫星导航系统的研制方案中根本得到了考虑.在后续分析的推动北斗系统民用产业化开展的对策与建议中,提出国家应投入资金,组织有关部门联合攻关, 解决北斗系统用户终端设备关键元器件国产化问题.2〕系统应用缺乏国家政策的有力支持北斗系统是国家花费巨资建设起来的的军、民两用区域性卫星导航定位系统. 作为一个新兴产业,北斗系统要开展壮大,与国家政策的支持是分不开的.但是, 我国至今缺少一个对国家平安有着重要意义的有关卫星导航定位产业的国家级政策,当然更缺少相应的治理方法和运营举措.这影响了企业和科研部门对北斗导航系统应用的投入,直接导致了用户终端产品品种少、水平低、价格贵.卫星导航应用产业已成为全球信息化产业中开展最快的产业之一,而中国的这项产业目前大多数在经营国外的产品,大量用户成为了外国产品的消费者.北斗系统应用研发与效劳的企业只有寥寥几家,用户少得可怜.3〕政策缺位直接导致系统应用推动乏力北斗卫星已经升空5年,可它作为一种新技术新业务,很少有人大力去普及推广,广阔用户特别是信息化人员,对其知之甚少,在各种媒体和市场上,也难以找到相关的宣传资料.很多企业和用户,甚至不知道谁是民用卫星导航产业的主管部门.北斗系统在应用系统的开发试验上,需要大量的资金投入,开发运营企业难以在资金上长久维持,用户就更做不到花费巨资,为自己建设应用小平台.没有国家资金的介入,公司的资金杯水车薪.4北斗卫星导航系统与GPS功能特点的比拟1.覆盖范围：北斗卫星导航系统主要覆盖我国外乡的区域性、全天候导航系统. 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；2.卫星数量和轨道特性：北斗卫星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°;3.定位原理：北斗卫星导航系统是主动式双向测距二维导航.地面中央限制系统解算,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；4、定位精度：北斗卫星导航系统为三维定位精度约几十米,授时精度约100ns. GPSm维定位精度P码已由16m提升到6m, C/A码已由25〜100m提升至U 12m, 授时精度约20ns;5、用户容量：北斗卫星导航系统由于是主动双向测距的询问一应答系统.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,北斗卫星导航系统的用户容量是有限的.GPS是单向测距系统.用户只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,。
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GPS/北斗天线长线缆传输系统
一、主要性能指标
本方案实现GPS/北斗卫星信号经过100米长的线缆传输后，依然能够有效的被时间服务器所接收。
二、系统框图
如图2.1所示，本方案由一套GPS/北斗天线、两条50米直径为7mm的线缆，一只低噪声放大器组成。
图2.1 系统实现框图
GPS/北斗双模天线接收GPS/北斗卫星的无线电信号，天线的信号强度为
45db，经过50米-7的传输线缆，大概衰减22dB，目前就剩23db的信号强度，再经过低噪声放大器，使其信号再增强26db,就变成49db了，再经过50米 -7线缆的传输就剩27db信号强度。
时间服务器的最佳接收强度是27db左右，这样的强度送给时间服务器是没问题的，完全符合接收机对信号强度的要求。
三、本系统选用各模块说明：
GPS天线选用增益≥40dB的蘑菇头天线即可。
线缆选用-7的低损耗线缆，衰减系数为0.43dB/m,分成两部分，长度各50米，完全符合传输要求。
无源放大器选用增益为≥26dB的放大器，无需另外供电，只需原有的GPS 接收机馈电即可工作，这样安装方便，即可以达到传输要求。