北斗卫星导航系统课件.ppt

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1、神州北斗美国美国GPS欧盟伽利略欧盟伽利略俄罗斯俄罗斯GLONASS中国北斗中国北斗竞相发展的全球卫星导航系统竞相发展的全球卫星导航系统1、系统状态：四大系统卫星在轨数量变化情况、系统状态：四大系统卫星在轨数量变化情况 2020202020202020年年年年GPSGPSGPSGPS36363636颗颗颗颗GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS30303030颗颗颗颗北斗北斗北斗北斗35353535颗颗颗颗GALILEOGALILEOGALILEOGALILEO30303030颗颗颗颗陆地应用陆地应用海洋应用海洋应用航空应用航空应用航天应用航天应用大众消费大众消费2、应用：卫

2、星导航应用增长情况、应用：卫星导航应用增长情况 北北斗斗系系统统在在我我国国航航天天事事业业中中的的地地位位北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统BeiDouBeiDou（COMPASSCOMPASS）Navigation Navigation Satellite SystemSatellite System是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS1-2,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务1.1.基本原则基本原则2.2.系统

3、基本描述系统基本描述3.3.系统部署系统部署 4.4.应用应用1.基本原则基本原则开放性开放性自主性自主性兼容性兼容性渐进性渐进性 2.系统基本描述系统基本描述系统组成系统组成定位原理定位原理坐标系统坐标系统服务和性能服务和性能系统组成系统组成星座星座GEO 卫星星MEO 卫星星u空间段空间段5颗地球同步轨道（GEO）卫星和30颗Non-GEO卫星10 地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。系统组成系统组成u地面段地面段11 用户段由北斗用户终端以及与其他用户段由北斗用户终端以及与其他GNSSGNSS兼兼容的终端组成。容的终端组成。北斗系统的用户终端北

4、斗系统的用户终端u用户段用户段系统组成12n n北斗导航系统是主动式双向测距二维导航，地面中心控制系统解算，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。n n“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。定位原理定位原理uu北斗系统采用中国北斗系统采用中国20002000大地坐标系统大地坐标系统 （CGS2000CGS2000）。）。uuCGS2000CGS2000与国际地球参考框架与国际地球参考框架ITRF

5、ITRF的一致性约为的一致性约为5 5个个厘米，对于大多数应用来说，可以不考虑厘米，对于大多数应用来说，可以不考虑CGS2000 CGS2000 和和 ITRF ITRF 的坐标转换。的坐标转换。坐标系统坐标系统15服务和性能服务和性能u两种全球服务 u开放服务：免费、开放定位精度:10 m授时精度:0 ns测速精度:0.2 m/su授权服务:确保高可靠应用（甚至是在复杂条件下）。16u两种区域服务u广域差分服务定位精度:1 mu短报文通信服务广域差分GPS的基本思想是对GPS观测量的误差源加以区分,并单独对每一种误差源分别加以“模型化”，然后将计算出的每一误差源的数值,通过数据链传输给用户，

6、以对用户GPS定位的误差加以改正，达到削弱这些误差源,改善用户GPS定位精度的目的。具体而言,它集中表现在三个方面：1、星历误差，2、大气延时误差，3、卫星钟差误差。183.系统部署系统部署北斗卫星 北斗卫星用户位置中心控制系统标校站标校站标校站标校站工作原理北斗一号北斗一号北斗一号北斗一号定位原理 北斗一号系统相对于北斗一号系统相对于GPSGPS，在用户数量上是远远不及的。但北斗一代，在用户数量上是远远不及的。但北斗一代解决了我国卫星导航系统的有无，是世界上第三个拥有独立卫星导航解决了我国卫星导航系统的有无，是世界上第三个拥有独立卫星导航系统的国家，同时也发展了自己的特色：系统的国家，同时也

7、发展了自己的特色：短报文及位置报告短报文及位置报告短报文及位置报告短报文及位置报告，该项特，该项特色在之后的北斗卫星导航系统发展过程中一直得到了延续。色在之后的北斗卫星导航系统发展过程中一直得到了延续。北斗一号北斗一号覆盖范围 20072007年年4 4月月1414日，我国发射了第一颗北斗二号卫星，这颗日，我国发射了第一颗北斗二号卫星，这颗卫星采用与卫星采用与GPSGPS相似的体制，即相似的体制，即“无源定位无源定位”服务，也叫服务，也叫RNSSRNSS（Radio Navigation Satellite ServiceRadio Navigation Satellite Service）卫

8、星无线电）卫星无线电导航服务，理论上，采用该种体制的卫星导航系统，用户导航服务，理论上，采用该种体制的卫星导航系统，用户数量是无限制的。数量是无限制的。至至20122012年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统在西昌卫星发射中心发射了在西昌卫星发射中心发射了1616颗卫星，其中颗卫星，其中1414颗组网并提颗组网并提供服务，分别为供服务，分别为5 5颗静止轨道卫星、颗静止轨道卫星、5 5颗倾斜地球同步轨道颗倾斜地球同步轨道卫星（均在倾角卫星（均在倾角5555的轨道面上），的轨道面上），4 4颗中地球轨道卫星颗中地球轨道卫星（均在倾角（均在倾角5

9、555的轨道面上）。的轨道面上）。北斗北斗二二号号北斗北斗二二号号定位原理北斗北斗三三号号 20172017年年1111月月5 5日，北斗三号第一、二颗组网卫星发射成功，日，北斗三号第一、二颗组网卫星发射成功，开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。相比北斗二号开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。相比北斗二号系统，北斗三号系统技术更先进、建设规模更大、系统性更系统，北斗三号系统技术更先进、建设规模更大、系统性更强强 北斗二号民用频点北斗二号民用频点B1B1选择在选择在1561.098MHz1561.098MHz，而，而GPSGPS的的L1L1在在1575.42MHz1575.42MHz。根

10、据。根据20172017年年9 9月最新公布的北斗三号接口控制月最新公布的北斗三号接口控制文件，北斗民用信号文件，北斗民用信号B1CB1C和和B2aB2a现在已经完全实现和现在已经完全实现和GPSGPS等等系统的兼容，这将有利于北斗全球化应用。系统的兼容，这将有利于北斗全球化应用。北斗三代使用了抗干扰技术，保护信号不被敌方干扰，避免北斗三代使用了抗干扰技术，保护信号不被敌方干扰，避免战时抓瞎。这方面的工作由国防科大王飞雪老师团队完成，战时抓瞎。这方面的工作由国防科大王飞雪老师团队完成，已经是世界领先水平，北斗三代的抗干扰性高于已经是世界领先水平，北斗三代的抗干扰性高于GPSGPS。北斗北斗三三

11、号号 北斗三号卫星具有怎么特色呢？根据北斗卫星导航系统副总北斗三号卫星具有怎么特色呢？根据北斗卫星导航系统副总设计师杨元喜院士的说法，主要体现在：设计师杨元喜院士的说法，主要体现在：从区域到全球从区域到全球从区域到全球从区域到全球、激激激激光通信光通信光通信光通信、氢原子钟氢原子钟氢原子钟氢原子钟、卫星搜救卫星搜救卫星搜救卫星搜救、全球位置报告全球位置报告全球位置报告全球位置报告。建成试验系统，实现从无到有建成试验系统，实现从无到有2000年年10月月31日日东经东经140度度2000年年12月月21日日东经东经80度度2003年年5月月25日日东经东经110.5度度星箭组批生产，启动组网发射

12、星箭组批生产，启动组网发射2007年年4月月14日日MEO卫星卫星2009年年4月月15日日GEO卫星卫星2010年年1月月17日日GEO卫星卫星卫星卫星卫星卫星运载火箭运载火箭运载火箭运载火箭关键技术攻关，致力持续发展关键技术攻关，致力持续发展发挥系统特色，应用初见成效发挥系统特色，应用初见成效u北斗北斗卫星星导航航试验系系统已在多个已在多个领域域发挥了非了非常重要的作用，包括：常重要的作用，包括：-测绘-通信通信-水利水利-减灾减灾-海事海事-交通交通-勘探勘探-森林防火等等森林防火等等4.应用民用功能民用功能民用功能民用功能个人位置服务个人位置服务个人位置服务个人位置服务当你进入不熟悉的

13、地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收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芯片的手机或车载卫星的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。导航装置找到你要走的路线。气象应用气象应用气象应用气象应用北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进我国北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进我国天气分析天气分析和和数值天气预报数值天气预报、气候变化监测、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。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。道路交通管理道路交通管理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

14、平。通过在车辆上安装卫星导航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。信息可用于道路交通管理。铁路智能交通铁路智能交通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。星导航终端设备，可极大缩短

15、列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。海运和水运海运和水运海运和水运海运和水运海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一，也是卫星导航最早应用的领域之一。北斗海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一，也是卫星导航最早应用的领域之一。北斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。航空运输航空运输航空运输航空运输当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势，有效减小飞机之

16、间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，航精确定位与测速的优势，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。应急救援应急救援应急救援应急救援20082008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。作为全球系统，北斗卫星导航系统首先在作为全球系统，北斗卫星导航系统首先在20122012年左年左右覆盖亚太地区，并将在右覆盖亚太地区，并将在20202020年前覆盖全球年前覆盖全球。北斗系统第二阶段北斗系统第二阶段 北斗系统第三阶段北斗系统第三阶段2012年左右年左右 2020年前年前全球系统全球系统33