北斗项目基本情况.doc

北斗项目基本情况一、什么是北斗项目？北斗项目是中国的GPS项目，是中国自主的定位系统和遥测系统和授时系统北斗卫星导航系统〔BeiDou(COMPASS)NavigationSatelliteSystem〕是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用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5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端二、北斗项目历史据了解，早在上世纪70年代，我国就开始研究利用卫星进行地面定位服务，受制于当时国力不足等多方面原因，这项名为“灯塔”的研究计划搁浅了1983年，陈芳允和一位美国科学家同时提出利用地球同步卫星进行导航定位的设想他认为，基于国情，我国可以先发展技术相对简单、成本较低廉的“双星快速定位通信系统”，这便是第一代“北斗”卫星导航系统的雏形。

陈芳允的理论是：只要发射2颗地球静止轨道卫星，通过定位电波的电波数即可对地面物体进行定位同时，由地面控制台处理各种业务，为陆地和海上的使用者提供定位、导航和通信服务然而，陈芳允这一构想，起初并未被采纳转机出现在2年后1985年，在南京紫金山天文台召开的全国测量技术研讨会上，执着的陈芳允再次阐述了他的“北斗”计划，并立下军令状：“给我2颗卫星，就能解决地面定位问题！”他充满自信的表态引起了参会部队首长的关注，解放军总参谋部的测绘制图局对“北斗”计划表现出极大兴趣1986年3月3日，陈芳允和王大珩、王淦昌、杨嘉墀等4位科学界泰斗联名致信中共中央，建议发展中国的高技术，受到邓小平的高度重视，促成我国发展高技术的“863”计划此后，国防委工委开始全面参与“北斗”计划，着手研发应用工作1989年9月25日，第一代“北斗”可行性测试，在北京一间面积不足30平方的实验室内展开结果显示，模拟计算数值与物体实际位置间的误差不超过20米，试验取得巨大成功1993年，“北斗”计划项目启动，中科院院士孙家栋就任总设计师2000年10月31日，首颗试验卫星顺利发射到目前为止，北斗卫星导航系统已发射了10颗卫星，建成了基本系统。

第一步已实现从2000年到2003年，我国成功发射了三颗北斗导航试验卫星，建立起完善的北斗导航试验系统，成为世界上继美国、俄罗斯之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家目前，已发射升空的三颗北斗卫星已成功应用于我国的测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域，产生了显著的经济效益和社会效益第二步到2012年前，北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的定位、导航、授时和短报文通信服务能力，目前已成功发射了第四颗北斗导航卫星，并进入卫星密集发射组网阶段第三步到2020年左右，建成有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统三、发射记录境时日嘲运拦火箭肉L範洗斗歸理卫里200C.I03IC2.1ACEO匾2网椀斗导陋试藪卫逐2QOD.E221CZ-3AGEO39?喊3炉b樹匱试憾卫星2003525CZ-3AGEO弟耳載牠斗与曲试監卫里JW.2.30耳口期1艇匕斗导航卫里2007,414CZ-3AMHQ配2輟匕争导航迎屋2OOP4.15C2.-3CGEO第予题訪航电毘20LO.L17CZ-3C6E0远斗菊北斗耳航卫毘2010.^.2C2-3CCEO弟$孤匕斗牛航32星2010.8.1C23AIGSO第石鮒匕牛导航卫里2QL0.1L1CZ-3CGEO巔7鮫北号导航卫星「2010□1$CZ-3AIGSO第苦站匕牛导航12里2011^.10CZ-3A[I?ss第0飄北牛导航卫星201.1.727CZ-3A館】口旋龙斗母原卫虽20]112.2CZL4[^S-Q定位、授时、短信；北斗与GPS的确别，总体是差不多？应用系统总工程师：吴光辉四、四大系统简介迄今，比较完善的卫星导航系统已经有美国GPS、俄罗斯GLONASS系统以及中国的北斗卫星导航系统，欧洲计划推岀自己的卫星导航系统Galileo。

此为卫星导航“四大系统”1中国北斗“北斗一号”是双向的，既有定位又有通信的系统，但是有容量限制由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，军民两用计划2012年覆盖我国及周边地区区域，2020年完成全球的部署2美国GPS系统美国的全球定位系统（GPS）是世界上第一个全球卫星导航系统，也是目前使用最多的全球卫星导航定位系统它是一个接收型的定位系统，只转播信号，用户接收就可以做定位了，不受容量的限制3欧洲GALILE0系统欧洲“伽利略”系统与GPS相比，有较大的不同GALILEO系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动的，该系统民用信号精度最高可达1m，比美国GPS高10倍计划中的GALILEO系统由30颗卫星组成伽利略”更多用于民用，不少专家形象地比喻说，如果说GPS只能找到街道，伽利略”则可找到车库门4俄罗斯GLONASS系统GLONASS是前苏联国防部于20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统，从某种意义上来说是冷战的产物美制GPS从卫星回馈到地面的GPS信号很弱，如果对方采取多种干扰，都会使地面GPS接收机无法正常工作而“格洛纳斯”系统的卫星具有更强的抗干扰能力五、卫星自主导航我们把为轨道控制或制导所进行的航天器轨道的确定称为航天器导航；完全利用航天器上的测量设备和计算装置，而不依赖于地面设备支持的导航称为航天器自主导航。

要实施航天器自主导航，要求航天器本身具有导航信息获取并实施在轨导航解算的能力自1978年至今，GPS卫星已进行过多次换代和更新，从BlockI，BlockII，Block口A，BlockUR，BlockIIR-M和BlockUF在Block-IIR之前的所有型号卫星都没有自主导航功能，卫星广播的导航信息需由地面控制段的上行注入站每天注入一次导航信息中包含的星钟与星历参数都是基于控制段的当时估算进行预报的，而Block-IIR卫星的重大改进就是能够在星上自动预估星钟与星历参数，并生成导航信息这种能力称为自主导航或自动导航（AutoNav）美国开发自主导航能力的主要动机有如下四方面：一是提高GPS系统的生存能力美国认为地面控制段是GPS系统中的薄弱环节，一旦遭到攻击可能造成整个系统瘫痪自主导航能保障GPS卫星在失去地面支持的条件下，自主运行180天，且能满足导航精度要求；这种能力还可以保证在一些地面监控站失效的情况下不影响提供正常的导航信息二是减少上行注入要求上行注入站上只需发送很少数据三是完好性星间链路测距功能提供了一种能与其星钟和星历参数比对的独立参考基准四是精度由于自主导航功能能够每小时4次更新星历与星钟参数，与现有的每天更新一次相比，将有助于改进导航精度。

六、GPS工作原理GPS实施的是“到达时间差〃（时延）的概念：利用每一颗GPS卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供GPS接收机接收由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个码实现时间同步，接收机便能测定时延；将时延乘上光速，便能得到距离图中显示了GPS系统的时延原理GPS系统的时间到达差原理每颗GPS卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间，而全球监测站网保持连续跟踪卫星的轨道位置和系统时间位于科罗拉多州施里弗(Schriever)空军基地内的主控站与其运控段一起，至少每天一次对每颗GPS卫星注入校正数据注入数据包括：星座中每颗卫星的轨道位置测定和星上时钟的校正这些校正数据是在复杂模型的基础上算岀的，可在几个星期内保持有效GPS系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的这些星钟一般来讲精确到世界协调时(UTC)的几纳秒以内，UTC是由海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10-13秒。

GPS卫星早期采用两部铯频标和两部铷频标，后来逐步改变为更多地采用铷频标通常，在任一指定时间内，每颗卫星上只有一台频标在工作卫星导航原理：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号卫星导航原理如图所示皓施卫虽建覽UQ：耒却吐：用户世gN卅"J&TL中1十Ma肿珂门=斤力阿接敢81时帥段矍冷卫星导航原理北斗应用1、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或车载卫星导航装置找到你要走的路线你可以向当地服务提供商发送文字信息告知你的要求，如查询最近的停车位、餐厅、旅馆或其他你想去的任何地方，服务商会立即根据你所在的位置，帮你找到需要的信息然后，将一张地图发送到你的上，甚至还会为你提供酒店房间、餐厅或停车位预定等增值服务2、气象应用气象领域是最早应用我国北斗系统的重要应用领域之一在边远台站和海岛，气象实测数据最先通过北斗导航系统试验卫星传到中心预报服务部门早在北斗导航卫星系统建设之初，在中国北斗第二代导航卫星系统专项管理办公室的领导下，中国气象局就开展了基于北斗MEO试验卫星的北京上空大气水汽探测试验，参与了奥运气象保障，取得了很好的效果。

北斗导航卫星的广泛应用推进着我国气象科学技术的发展，特别对我国气象的基础观测业务具有极其重要的影响，从定性走向定量，从陆地走向海洋，从二维探测走向三维立体探测北斗导航卫星在气象领域的应用有两个方面：1. 直接应用：卫星定位测速功能可以直接用在北斗探空系统的高精度测风定位上；移动应急和特殊环境气象数据收集更是对北斗快速通讯功能的直接应用2. 定量遥感等深层次应用：利用导航定位系统可定量遥感水汽和电离层电子浓度，海洋气象参数定量探测等领域是对导航卫星信号遥感的更深度应用可以提高暴雨暴雪的预报能力和增强近海大风大雾的预报和服务能力目前利用卫星导航定位技术测风已成为高空气象探测的发展主流全国有几百个GPS基准站，实时联网进行导航卫星探测大气水汽和电离层电子浓度业务探测利用导航卫星反射信号探测海风海浪的技术也成为海洋气象探测的重要手段发展卫星掩星廓线探测已成为未来气象关注的重要领域，在长期地面试验基础上，很快会在我国风云三号气象卫星第三颗星上实现基于北斗导航卫星的大气、海洋和空间监测预警应用，将通过对台风结构的探测提高台风路径的预报能力，探测水汽输送，通过岸基探测海风海浪，增强近海天气预报的精度。

通过卫星探测手段的提升，提高对关键气象灾害的预报能力在北斗导航卫星的技术支持下，近年来我国在气象灾害预报和防灾减灾能力有了较大的提高，在奥运国庆等重大气象保障中发挥了重要作用我国是世界上自然灾害最严重的国家之一，气象灾害就占70%以上，增强防灾减灾，构筑全方位、全时空、快速反应的气象服务体系，对于保持经济社会持续快速健康发展具有重要意义气象部门的行业化应用，也是对我国。