北斗卫星导航系统(BDS).pdf

2009年1月1日 1 北斗卫星导航系统（BDS） 黑龙江工程学院 2009年1月1日 2 授课目的和要求授课目的和要求: :明确北斗卫星导航系统的发展明确北斗卫星导航系统的发展 情况情况, ,并应该掌握北斗卫星导航系统的组成及其并应该掌握北斗卫星导航系统的组成及其 特点特点！！ 重点重点: :掌握北斗卫星导航系统掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点的组成及其特点！！ 难点难点:掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点！！ 2009年1月1日 3 我们国家为什么要研制“北斗卫星导航系统” 三、我们国家经济飞速增长、国力不断增强，国 家安全的概念和范围在扩展！ 一、当代战争的特点！(“空”和“天”的不同) 二、两个例子！ 2009年1月1日 4 发展目标：致力于为全球用户提供连续致力于为全球用户提供连续、、稳定稳定、、可靠的卫星导航服务可靠的卫星导航服务，， 与世界其它卫星导航系统共同合作与世界其它卫星导航系统共同合作、、服务全球服务全球、、造福人类造福人类致力于满足国致力于满足国 家安全和经济社会的发展对卫星导航的需求家安全和经济社会的发展对卫星导航的需求，，促进国家信息化建设和经济促进国家信息化建设和经济 发展方式的转变发展方式的转变，，实现卫星导航产业的社会效益和经济效益实现卫星导航产业的社会效益和经济效益。

基本原则：开放开放；；自主自主；；兼容兼容( (兼容性和互操作兼容性和互操作) )；；渐进渐进( (绕过两个瓶颈绕过两个瓶颈) ) 发展步骤：按照按照““三步走三步走””的总体规划的总体规划，，““先局部先局部、、后全球后全球、、先有源先有源、、 后无源后无源””的总体发展思路分步实施的总体发展思路分步实施 第一步第一步：：19941994年启动北斗卫星导航试验系统建设年启动北斗卫星导航试验系统建设，，20002000年年 建成区域有源服务能力建成区域有源服务能力 第二步第二步：：20042004年启动北斗卫星导航系统建设年启动北斗卫星导航系统建设，，20122012年建成年建成 区域无源服务能力区域无源服务能力 第三步第三步：：20132013年持续发展北斗卫星导航系统建设年持续发展北斗卫星导航系统建设，，20202020年年 建成全球无源服务能力建成全球无源服务能力 2009年1月1日 5 注注：：曾用名：北斗一代卫星导航定位系统； 北斗双星导航定位系统等；对外则称：指南 针导航卫星系统 “北斗卫星导航试验系统”情况介绍 组成情况：由3(2+1)颗地球同步静止轨道卫星组成； 卫星高度: 36000 Km； 运行周期: 24恒星时； 服务区域: 东经 70°- 145 °;北纬 5 °- 55 °； 定位精度: 平面±20 m 、高程±10 m ； 定位原理: 采用空间球面交会测量定位原理(利用地面数字高程模型); 建设情况：2000年10月31日和12月21日先后发射了两颗卫星,进行了 大量的测试工作。

并于2003年5月25日发射了第三颗卫星 ,于2003年 6月3日5时顺利定点 ,系统完成并提供服务 ! 2009年1月1日 6 地面数字高程模型图地面数字高程模型图 2009年1月1日 7 “北斗卫星导航试验系统”的定位原理 卫星卫星 1 星下点星下点星下点星下点1 1 星下点星下点星下点星下点2 2 定位圆 1 1 定位圆 2 2 地面中心站 卫星卫星 2 图7——北斗一号定位原理 2009年1月1日 8 “北斗卫星导航试验系统”的功能 1、、定位定位:提供提供导航信息导航信息 2、、通讯通讯:实现双向简短实现双向简短数字报文数字报文通讯通讯 3、、授时授时:定时为用户提供定时为用户提供时延修正值时延修正值 2009年1月1日 9 优点优点: :卫星数目少卫星数目少、、投资少投资少、、用户设备简单等用户设备简单等 缺点缺点: 1 ): 1 )只能进行局部定位只能进行局部定位 2 )2 )失去隐蔽性失去隐蔽性，，容易暴露目标容易暴露目标 3 )3 )用户数量是有限的用户数量是有限的 4 )4 )定位需要一定的时间定位需要一定的时间( (增加定位误差增加定位误差) ) “北斗卫星导航试验系统”的特点 2009年1月1日 10 北斗卫星导航系统（北斗二代卫星导航系统） 中国中国“北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统”星座模型星座模型 2009年1月1日 11 目前北斗卫星导航系统卫星目前北斗卫星导航系统卫星发射记录发射记录 2009年1月1日 12 区域覆盖的北斗卫星导航系统区域覆盖的北斗卫星导航系统 2012年12月27日北斗卫星导航系统正式提供区域服务北斗卫星导航系统正式提供区域服务 服务区域：南纬5555°～北纬55°、东经70 °～东经150 °； 位置精度：平面±10 m，高程±10 m； 测速精度：0.2 m/s ； 授时精度：单向50 ns（亦可提供双向高精度授时服务，优于20 ns ）； 通信服务：双向短报文服务； 注注：：若通过广域差分系统若通过广域差分系统，，北斗卫星导航系统提供的服务可进一步提高北斗卫星导航系统提供的服务可进一步提高。

2009年1月1日 13 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统 地面控制地面控制是由若干个主控站是由若干个主控站、、注入站和监测站组成注入站和监测站组成 (现监测站分布于国内现监测站分布于国内：：喀什喀什、、乌鲁木齐乌鲁木齐、、成都成都、、北京北京、、三亚三亚、、厦门和绥阳厦门和绥阳, 全球覆盖后将扩展到国外全球覆盖后将扩展到国外,如法国如法国、、澳大利亚澳大利亚、、德国德国、、美国和南美等地美国和南美等地) 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是由是由空间星座空间星座、、地面控制地面控制和和用户终端用户终端组成组成；； 空间星座空间星座：：由由5 5颗地球静止轨道卫星颗地球静止轨道卫星(GEO)、、2727颗中圆地球轨道卫星颗中圆地球轨道卫星(MEO) 和和3 3颗倾斜地球同步轨道卫星颗倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)组成组成 其中其中，，GEO卫星高度为卫星高度为35786Km35786Km；；2727颗颗MEO卫星均匀分布于卫星均匀分布于3 3个倾角为个倾角为5555度度 轨道平面上轨道平面上, ,高度为高度为21528Km21528Km；；3 3颗颗IGSO卫星卫星均匀均匀分布于分布于3 3个倾角为个倾角为5555度倾斜度倾斜 地球地球同步同步轨道平面上轨道平面上，，飞行高度为飞行高度为35786Km35786Km；； 用户终端用户终端是由各类是由各类BDSBDS用户终端和与其他卫星导航系统兼容的终端组成用户终端和与其他卫星导航系统兼容的终端组成。

2009年1月1日 14 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统 BDSBDS信号信号( (中国向中国向““国际电信联盟国际电信联盟（（ITUITU））””申报了申报了4 4个频率个频率) )：： 已经发射公共服务信号已经发射公共服务信号:1561.098MHZ:1561.098MHZ；；1589.742MHZ1589.742MHZ；；1207.14MHZ1207.14MHZ；； 已经发射授权服务信号已经发射授权服务信号:1268.52MHZ:1268.52MHZ；； 以后将会发射的公共服务信号以后将会发射的公共服务信号:1575.42MHZ:1575.42MHZ；；1191.795MHZ1191.795MHZ；； BDSBDS时间系统时间系统：：BDSBDS时间系统采用的是时间系统采用的是北斗时北斗时（（BDTBDT））；； BDTBDT时起算历元为时起算历元为20062006年年1 1月月1 1日日（（周日周日））0 0时时0 0分分0 0秒的世界协调时秒的世界协调时（（UTCUTC）；）； BDTBDT时与时与UTCUTC时的偏差保持在时的偏差保持在100ns100ns以内以内（（闰秒信息将在导航电文中播报闰秒信息将在导航电文中播报）；）； BDSBDS坐标系统坐标系统：：BDSBDS坐标系统采用的坐标系统采用的20002000中国大地坐标系中国大地坐标系(CGCS2000)(CGCS2000)；； CGCS2000CGCS2000的实践称为的实践称为中国中国20002000地球参考框架地球参考框架(CTRF)(CTRF)；；CTRF2000CTRF2000参考于参考于ITRF97ITRF97；； CGCS2000CGCS2000的定义与国际地球参考系统的定义与国际地球参考系统(ITRS)(ITRS)相一致相一致；； 2009年1月1日 15 提供两种服务方式提供两种服务方式: :公共服务公共服务 和和 授权服务授权服务 公共服务公共服务: :定位精度定位精度：：平面±10 m，高程±10 m； 授时精度授时精度：：单向50 ns（双向授时优于20 ns ）； 测速精度测速精度：：±0.2 m/s ； 通信服务通信服务：：双向短报文通信服务(60秒一次,一次40个汉字)； 授权服务授权服务: :定位精度等要高,如短报文服务(每秒一次,一次120个汉字)； 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统特点特点：： 具有先进性具有先进性、、适用性适用性、、军民两用性军民两用性、、抗干扰性和抗继毁性等特点抗干扰性和抗继毁性等特点。

（（※※将采用北斗卫星自主定轨将采用北斗卫星自主定轨？？？？？？）） 北斗卫星导航系统提供的服务 注注：：全球卫星搜救系统全球卫星搜救系统（（COSPAS/SARSAT））由由6颗低颗低 轨卫星组成轨卫星组成，，定位精度仅达定位精度仅达 5Km;救援信号需要几救援信号需要几 十分钟传递时间十分钟传递时间，，无法实现及时救援无法实现及时救援！！！！ 2009年1月1日 16 综合BDS、GPS、GLONASS和GALILEO各系统的具体 情况，对比研究可以将各系统的特点概括为： 一、 BDS：开放兼容、突飞猛进； 二、 GPS：成熟稳定、一家独大； 三、 GLONASS：强抗干扰、曲折前进； 四、 GALILEO：精准先进、大器晚成； 2009年1月1日 17 道路交通管理道路交通管理 卫星导航将有利于减缓交通阻塞，提 升道路交通管理水平通过在车辆上安装 卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位 置信息就能在几秒钟内自动转发到中心 站这些位置信息可用于道路交通管理 例如指示车辆走畅通的道路，限制进入拥 挤的道路，或通告司机前方拥堵的情况， 建议走车辆较少的路线如果车辆超速行 驶而发生交通事故，则撞车时的速度、位 置和时间信息均会被记录在上，作为判断 是否违章的依据；如果车辆被盗或被抢， 卫星导航会很快发现并跟踪其位置，使盗 贼无处藏身。

2009年1月1日 18 气象应用气象应用 全球卫星导航定位系统已在气象领域得到 广泛应用，在其基础上组建的地球大气观 测系统是一种重要的观测技术，可完成对 大气、海洋和空间环境的观测，以及对环 境中重要的风、云、电进行观测 北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进 我国天气分析和数值天气预报、气候变化 监测和预测，也可以提高空间天气预警业 务水平，提升我国气象防灾减灾的能力 除此之外，北斗导航卫星系统的气象应用 对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展 也具有重要的影响 2009年1月1日 19 铁路智能交通铁路智能交通 卫星导航将促进传统运输方式实现 升级与转型例如，在铁路运输领域， 通过安装卫星导航终端设备，可极大缩 短列车行驶间隔时间，降低运输成本， 有效提高运输效率未来，北斗卫星导 航系统将提供高可靠、高精度的定位、 测速、授时服务，促进铁路交通的现代 化，实现传统调度向智能交通管理的转 型 2009年1月1日 20 应急救援应急救援 卫星导航已广泛用于沙漠、山区、 海洋等人烟稀少地区的搜索救援在发 生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功 的关键在于及时了解灾情并迅速到达救 援地点北斗卫星导航系统除导航定位 外，还具备短报文通信功能，。