北斗导航系统

目录·系统构成
·工作原理
·系统功能
·应用优势
·未来发展



北斗卫星导航定位系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS),与美国全球定位系统GPS、俄罗斯格罗纳斯(GLONASS)、欧盟伽利略计划系统并称全球四大卫星导航系统。

北斗卫星导航定位系统服务区域为中国及周边国家和地区,它可以在服务区域内任何时间、任何地点,为用户确定其所在的地理经纬度信息,并提供双向短报文通信和精密授时服务。北斗系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业,以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。

系统构成

該系统由三顆(兩顆工作衛星、一顆備用衛星)北斗定位衛星(北斗一號)、地面控制中心為主的地面部份、北斗用戶終端三部分組成。两颗工作卫星为地球静止卫星(800E和1400E)、一颗备用卫星为在轨备份卫星(110.50E)。北斗卫星导航定位系統可向用户提供全天候、二十四小時的即時定位服務,定位精度可達數十纳秒的同步精度,其精度與GPS相當。

北斗卫星发射及使用状况如下:

日期 火箭 卫星 轨道   目前状态  系统
2000年10月31日 长征三号甲 北斗-1A 地球静止轨道 59°E   结束任务 北斗一号
2000年12月21日 长征三号甲 北斗-1B 地球静止轨道 80°E   正常   北斗一号
2003年5月25日 长征三号甲 北斗-1C 地球静止轨道 110.5°E  正常   北斗一号
2007年2月3日 长征三号甲 北斗-1D 超同步转移轨道   失效 ?   北斗一号
2007年4月14日 长征三号甲 北斗-M1 中地球轨道 ~21500km   正常   北斗二号
2009年4月15日 长征三号丙 北斗-G2 地球静止轨道   失效 ?  北斗二号
2010年1月17日 长征三号丙 北斗-G1 地球静止轨道 144.5°E  正常   北斗二号
2010年6月2日 长征三号丙 北斗-G3 地球静止轨道 84°E   正常   北斗二号
2010年8月1日 长征三号甲 北斗-I1 倾斜地球同步轨道 118°E 正常  北斗二号
2010年11月1日 长征三号丙 北斗-G4 地球静止轨道 160°E   正常  北斗二号
2010年12月18日 长征三号甲 北斗-I2 倾斜地球同步轨道  正常  北斗二号

工作原理
系统的工作过程是:首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。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,经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号,然后根据用的申请服务内容进行相应的数据处理。 对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟:即从中心控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心控制系统的延迟;和从中心控制发出询问信号,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心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,因此由上面两个延迟量可以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。另外中心控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,又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标,这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

系统功能
短报文通信:一次可传送多达120个汉字的信息。
精密授时:精度达20纳秒。
定位精度:水平精度100米(1σ),设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率:2491.75MHz。
系统容量:每小时540000户。

应用优势
同时具备定位与通信功能,无需其他通信系统支持;
覆盖中国及周边国家和地区,24小时全天候服务,无通信盲区;
特别适合集团用户大范围监控与管理,以及无依托地区数据采集用户数据传输应用;
独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计,可同时解决“我在哪”和“你在哪”;
自主系统,高强度加密设计,安全、可靠、稳定,适合关键部门应用。

未来发展
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星,2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,并进行系统组网和试验,逐步扩展为全球卫星导航系统。

正在建设的北斗卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

随着“北斗一号”卫星导航定位系统的推广应用,中国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统。


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贡献者:
xymxfAnnie_Liu
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