北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng).ppt

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北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng),廣州市沃天電子科技有限公司,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)概述,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是由中國(guó)自行研發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS），是繼美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）定位系統(tǒng)之后世界第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為“北斗一代”和“北斗二代”，分別由4顆（兩顆工作衛(wèi)星、兩顆備用衛(wèi)星）和35顆北斗定位衛(wèi)星、地面控制中心為主的地面部份、北斗用戶終端三部分組成。北斗定位系統(tǒng)可向用戶提供全天候、二十四小時(shí)的即時(shí)定位服務(wù)，定位精度可達(dá)數(shù)十納秒(ns)的同步精度，其精度與GPS相當(dāng)。中國(guó)在2000年至2007年先后發(fā)射了四顆“北斗一號(hào)”衛(wèi)星，這種區(qū)域性(中國(guó)境內(nèi))的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，正在為中國(guó)陸地交通、航海、森林防火等領(lǐng)域提供著良好服務(wù)。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射時(shí)間,北斗一號(hào)導(dǎo)航定位衛(wèi)星由中國(guó)空間技術(shù)研究院研究制造,四顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星的發(fā)射時(shí)間分別為：日期火箭衛(wèi)星軌道2000年10月31日長(zhǎng)征三號(hào)甲北斗-1A地球靜止軌道140E2000年12月21日長(zhǎng)征三號(hào)甲北斗-1BGEO80E2003年05月25日長(zhǎng)征三號(hào)甲北斗-1CGEO110.5E第三顆是備用衛(wèi)星2007年02月03日長(zhǎng)征三號(hào)甲北斗-1DGEO86E第四顆是備用衛(wèi)星2007年04月14日長(zhǎng)征三號(hào)甲北斗-2A中地球軌道(21500KM)北斗二代首顆衛(wèi)星,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航歷史,我國(guó)早在60年代末就開(kāi)展了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研制工作，但由于多種原因而夭折。在自行研制“子午儀”定位設(shè)備方面起步較晚，以致后來(lái)使用的大量設(shè)備中，基本上依賴進(jìn)口。70年代后期以來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)展了探討適合國(guó)情的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的體制研究。先后提出過(guò)單星、雙星、三星和3-5星的區(qū)域性系統(tǒng)方案，以及多星的全球系統(tǒng)的設(shè)想，并考慮到導(dǎo)航定位與通信等綜合運(yùn)用問(wèn)題，但是由于種種原因，這些方案和設(shè)想都沒(méi)能夠得到實(shí)現(xiàn)。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)歷史回顧,1983年，“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者陳芳允院士和合作者提出利用兩顆同步定點(diǎn)衛(wèi)星進(jìn)行定位導(dǎo)航的設(shè)想，經(jīng)過(guò)分析和初步實(shí)地試驗(yàn)，證明效果良好，這一系統(tǒng)被稱為“雙星定位系統(tǒng)”。雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)為我國(guó)“九五”列項(xiàng)，其工程代號(hào)取名為“北斗一號(hào)”。雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)是一種全天候、高精度、區(qū)域性的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)航定位、雙向簡(jiǎn)短報(bào)文通信和定時(shí)授時(shí)3大功能，其中后兩項(xiàng)功能是全球定位系統(tǒng)(GPS)所不能提供的，且其定位精度在我國(guó)地區(qū)與GPS定位精度相當(dāng)。整個(gè)系統(tǒng)由兩顆地球同步衛(wèi)星(分別定點(diǎn)于東經(jīng)80度和東經(jīng)140度36000公里赤道上空)、中心控制系統(tǒng)、標(biāo)校系統(tǒng)和用戶機(jī)4大部分組成，各部分間由出站鏈路(即地面中心至衛(wèi)星至用戶鏈路)和入站鏈路(即用戶機(jī)至衛(wèi)星中心站鏈路)相連接。中心站以特定的頻率發(fā)射H地球同步衛(wèi)星分別向各自天線波束覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有用戶廣播。當(dāng)用戶需要進(jìn)行定位通信服務(wù)時(shí)，相對(duì)于接收信號(hào)(出站信號(hào))某一幀，提出申請(qǐng)服務(wù)項(xiàng)目并發(fā)送入站信號(hào)，經(jīng)兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到地面中心，地面中心接到此信號(hào)后，解調(diào)出用戶發(fā)送的信息，測(cè)量出用戶至兩顆衛(wèi)星的距離，對(duì)定位申請(qǐng)計(jì)算用戶的地理坐標(biāo)，由于H顆衛(wèi)星的位置是已知的，分別為兩球的球心，另一球面是基本參數(shù)已確定的地球參考橢球面3球交會(huì)點(diǎn)為測(cè)量的用戶位置。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)近代發(fā)展,一代“北斗”采用的基本技術(shù)路線最初來(lái)自于陳芳允先生的“雙星定位”設(shè)想，正式立項(xiàng)是在1994年。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、地面控制中心站和用戶終端等3部分構(gòu)成?？臻g部分即“北斗”一號(hào)由兩顆工作衛(wèi)星和兩顆備份衛(wèi)星組成，突出特點(diǎn)是構(gòu)成系統(tǒng)的空間衛(wèi)星數(shù)目少、用戶終端設(shè)備簡(jiǎn)單、一切復(fù)雜性均集中于地面中心處理站。兩顆定位衛(wèi)星分別發(fā)射于2000年10月31日和12月21日，備份星于2003年5月25日、2007年02月03日發(fā)射。,北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)構(gòu)成,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成有：兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星、地面中心站、用戶終端。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基本工作原理是“雙星定位”：以2顆在軌衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心，各以測(cè)定的衛(wèi)星至用戶終端的距離為半徑，形成2個(gè)球面，用戶終端將位于這2個(gè)球面交線的圓弧上。地面中心站配有電子高程地圖，提供一個(gè)以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。用數(shù)學(xué)方法求解圓弧與地球表面的交點(diǎn)即可獲得用戶的位置。,北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)原理,用戶利用一代“北斗”定位的辦法是這樣的，首先是用戶向地面中心站發(fā)出請(qǐng)求，地面中心站再發(fā)出信號(hào)，分別經(jīng)兩顆衛(wèi)星反射傳至用戶，地面中心站通過(guò)計(jì)算兩種途徑所需時(shí)間即可完成定位。一代“北斗”與GPS系統(tǒng)不同，對(duì)所有用戶位置的計(jì)算不是在衛(wèi)星上進(jìn)行，而是在地面中心站完成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用戶的位置及時(shí)間信息，并負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控管理。由于在定位時(shí)需要用戶終端向定位衛(wèi)星發(fā)送定位信號(hào)，由信號(hào)到達(dá)定位衛(wèi)星時(shí)間的差值計(jì)算用戶位置，所以被稱為“有源定位”。,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航二代系統(tǒng),繼美國(guó)的GPS系統(tǒng)升級(jí)，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)擴(kuò)建，以及歐盟的“伽利略計(jì)劃”之后，中國(guó)也將繼續(xù)升級(jí)自己的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)“北斗第二代導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)”?！氨倍芬惶?hào)導(dǎo)航系統(tǒng)”是區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗二代衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)全球的定位與導(dǎo)航?！氨倍返诙鷮?dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)”將由顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式：開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。其中5顆靜止軌道衛(wèi)星，即高度為36000公里的地球同步衛(wèi)星；5顆靜止軌道衛(wèi)星在赤道上空的分布為：58.75oE,80oE,110.5oE,140oEand160oE，提供RNSS和RDSS信號(hào)鏈路。30顆非靜止軌道衛(wèi)星由27顆中軌（MEO）衛(wèi)星和3顆傾斜同步（IGSO）衛(wèi)星組成，提供RNSS信號(hào)鏈路?27顆MEO衛(wèi)星分布在傾角為55度的三個(gè)軌道平面上，每個(gè)面上有9顆衛(wèi)星，軌道高度為21500公里。,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)二代技術(shù)要點(diǎn),每顆COMPASS衛(wèi)星都發(fā)射4個(gè)頻率的載波信號(hào)用于導(dǎo)航：1561.098MHz(B1),1589.742MHz(B1-2)，1207.14MHz(B2),1268.52MHz(B3)每個(gè)載波信號(hào)均有正交調(diào)制的普通測(cè)距碼（I支路）和精密測(cè)距碼（Q支路）。衛(wèi)星以不同地址碼區(qū)分（CDMA）。開(kāi)放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為10米，授時(shí)精度為50納秒，測(cè)速精度為0.2米秒。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)二代突破,第二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)與第一代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在體制上的差別主要是：第二代用戶機(jī)可免發(fā)上行信號(hào)，不再依靠中心站電子高程圖處理或由用戶提供高程信息，而是直接接收衛(wèi)星單程測(cè)距信號(hào)自己定位，系統(tǒng)的用戶容量不受限制，并可提高用戶位置隱蔽性。其代價(jià)是：測(cè)距精度要由星載高穩(wěn)定度的原子鐘來(lái)保證，所有用戶機(jī)使用穩(wěn)定度較低的石英鐘，其時(shí)鐘誤差作為未知數(shù)和用戶的三維未知位置參數(shù)一起由4個(gè)以上的衛(wèi)星測(cè)距方程來(lái)求解。這就要求用戶在每一時(shí)刻至少可見(jiàn)4顆以上幾何位置合適的衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)距，從而使得星座所需衛(wèi)星數(shù)量大大增多，系統(tǒng)投資將顯著增加。二代“北斗”可稱“中國(guó)的GPS”我國(guó)發(fā)展二代北斗不會(huì)采取一步到位的方式，也不會(huì)停掉一代，另外發(fā)展二代。我們會(huì)在一代的基礎(chǔ)上不斷補(bǔ)充衛(wèi)星數(shù)，增加其功能，提高其整體水平。發(fā)展二代“北斗”的工作比一代要復(fù)雜得多，衛(wèi)星技術(shù)、地面站的完善、用戶終端的開(kāi)發(fā)、關(guān)于原子鐘的各項(xiàng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究這是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航衛(wèi)星要點(diǎn),“北斗”一號(hào)第三顆衛(wèi)星的準(zhǔn)確入軌和成功定點(diǎn)，為發(fā)展我國(guó)二代“北斗”的關(guān)鍵技術(shù)提供了準(zhǔn)備?！氨倍贰币惶?hào)備份衛(wèi)星上新裝載了用于衛(wèi)星定位的激光反射器，能夠參照其他星，把自身位置精確定格在幾個(gè)厘米的尺度以內(nèi)。這顆衛(wèi)星已定位成功，表明這種技術(shù)是有效而可靠的。這樣，當(dāng)我們不斷發(fā)射新的衛(wèi)星構(gòu)建二代“北斗”體系時(shí)，眾多衛(wèi)星就會(huì)找準(zhǔn)自己的位置，構(gòu)成符合標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。此外，“北斗”一號(hào)的4顆星壽命都是8年，專家正不斷研究，預(yù)計(jì)下一次發(fā)射的衛(wèi)星壽命就能達(dá)到10年左右了；而目前衛(wèi)星的壽命都是12年左右，衛(wèi)星的壽命則是到年。我國(guó)計(jì)劃從2009年開(kāi)始每年發(fā)射6顆北斗定位衛(wèi)星，初步形成4顆靜止衛(wèi)星，12顆中軌星，9顆高軌星的北斗2代導(dǎo)航衛(wèi)星，在中國(guó)取代GPS系統(tǒng)。,北斗一代,中國(guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行防震試驗(yàn)北斗一代（BD-1）系統(tǒng)介紹：“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是我國(guó)獨(dú)立自主研制的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是一種新型、全天候、較高精度、區(qū)域性（中國(guó)境內(nèi)）的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有快速定位（導(dǎo)航）、雙向簡(jiǎn)短報(bào)文通信和定時(shí)三大功能，目前已經(jīng)正式投入運(yùn)行，這標(biāo)志著該系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。該系統(tǒng)由四顆靜止衛(wèi)星組成，其軌位分別是：80E；1105E，140E，86E導(dǎo)航定位使用頻段是：1610-16265MHz（L頻段，上行鏈路）24835-2500MHz（S頻段，下行鏈路）目前在國(guó)際電聯(lián)的公布資料是：CHINASAT-31/32/33。,北斗二代,北斗二代（COMPASS-）系統(tǒng)介紹：COMPASS-系統(tǒng)是繼BD-1系統(tǒng)后的中國(guó)新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前正處于研制階段。該系統(tǒng)共由25顆靜止衛(wèi)星及兩個(gè)移動(dòng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具體參數(shù)是：工作區(qū)域：全球衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)：中軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，由9顆星組成，軌道高度是22000KM；高軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，由12顆星組成，軌道高度是36000KM；靜止衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，由4顆星組成，其中軌位分別是：5875E；80E；1105E；140E。頻帶：1164-1215MHz（下行）1260-1300MHz（下行）1300-1350MHz（上行）目前在國(guó)際電聯(lián)的公布資料是：COMPASS-H/M/5875E/80E/1105/140E國(guó)產(chǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)演示,北斗系統(tǒng)四大功能,北斗系統(tǒng)四大功能短報(bào)文通信：北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報(bào)文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個(gè)漢字的短報(bào)文信息。精密授時(shí)：北斗系統(tǒng)具有精密授時(shí)功能，可向用戶提供20ns-100ns時(shí)間同步精度。定位精度：水平精度100米(1)，設(shè)立標(biāo)校站之后為20米(類似差分狀態(tài))。工作頻率：2491.75MHz。系統(tǒng)容納的最大用戶數(shù)：每小時(shí)540000戶。,北斗應(yīng)用五大優(yōu)勢(shì),北斗應(yīng)用五大優(yōu)勢(shì)1.同時(shí)具備定位與通信功能，無(wú)需其他通信系統(tǒng)支持。2.覆蓋中國(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)，24小時(shí)全天候服務(wù)，無(wú)通信盲區(qū)。3.特別適合集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控與管理，以及無(wú)依托地區(qū)數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。4.獨(dú)特的中心節(jié)點(diǎn)式定位處理和指揮型用戶機(jī)設(shè)計(jì)，可同時(shí)解決“我在哪”和“你在哪”。5.自主系統(tǒng)，高強(qiáng)度加密設(shè)計(jì)，安全、可靠、穩(wěn)定，適合關(guān)鍵部門應(yīng)用。,國(guó)產(chǎn)北斗海上搜索定位系統(tǒng),國(guó)產(chǎn)北斗海上搜索定位系統(tǒng)“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)比較1、覆蓋范圍：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋我國(guó)本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約70一140，北緯5一55。GPS是覆蓋全球的全天候?qū)Ш较到y(tǒng)。能夠確保地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)間能同時(shí)觀測(cè)到6-9顆衛(wèi)星(實(shí)際上最多能觀測(cè)到11穎)。2、衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設(shè)置2顆地球同步衛(wèi)星顆衛(wèi)星的赤道角距約60。GPS是在6個(gè)軌道平面上設(shè)置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角55，軌道面赤道角距60。航衛(wèi)星為準(zhǔn)同步軌道，繞地球一周11小時(shí)58分。3、定位原理：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是被動(dòng)式偽碼單向測(cè)距三維導(dǎo)航。由用戶設(shè)備獨(dú)立解算自己三維定位數(shù)據(jù)?！氨倍芬惶?hào)”的這種工作原理帶來(lái)兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是用戶定位的同時(shí)失去了無(wú)線電隱蔽性，這在軍事上相當(dāng)不利，另一方面由于設(shè)備必須包含發(fā)射機(jī)，因此在體積、重量上、價(jià)格和功耗方面處于不利的地位。4、定位精度：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)三維定位精度約幾十米，授時(shí)精度約100ns。GPS三維定位精度P碼目前己由16m提高到6m，C/A碼目前己由25-100m提高到12m，授時(shí)精度日前約20ns。,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航相關(guān)圖片,北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng),GPS定位器廠家：,