基于北斗卫星导航定位系统水利监控管理方案
北京长缨神舟科技有限公司
目录
1引言 (6)
1.1 概述 (6)
1.2 项目必要性 (7)
1.3 设计依据 (9)
1.3.1 参考资料 (9)
1.3.2 可行性分析 (10)
2任务与功能 (12)
2.1 实现任务 (12)
2.2 功能需求 (14)
2.2.1 气象水文数据的实时采集 (14)
2.2.2 水利水情信息实时查询 (15)
2.2.3数据的实时传输 (15)
2.2.4电子地图 (15)
2.2.5 路线规划 (16)
2.2.6 修改远端测站参数 (16)
2.2.7终端设备安装、维护简易 (16)
2.2.8接收报警信息 (16)
2.2.9 通信回执 (16)
2.2.10 实时通信 (17)
2.2.11数据库查询 (17)
2.2.12历史数据回放 (17)
2.2.13数据分发和共享 (17)
2.2.14 短信通信 (17)
3性能指标要求 (18)
3.1中心基本技术要求 (18)
3.1.1 功能要求 (18)
3.1.2 其它技术要求 (19)
3.2 接口技术要求 (20)
4系统总体设计 (21)
4.1系统的设计目的、思路与原则 (21)
4.1.1 设计目的 (21)
4.1.2 研制思路与关键技术策略 (21)
4.1.3 设计原则 (22)
4.2系统组成结构 (23)
4.2.1 系统总体结构 (23)
4.2.2 子系统的组成及配置 (25)
4.2.2.1气象水文数据自动采集子系统 (25)
4.2.2.2 数据传输子系统 (30)
4.2.2.3 数据综合应用子系统 (32)
4.3系统工作原理 (35)
4.3.1 系统工作模式 (35)
4.3.2北斗信号上行工作原理 (36)
4.3.3北斗信号上行工作原理 (37)
4.3.4移动通讯和增值服务工作原理 (38)
4.3.5服务坐席管理子系统和各应用服务系统工作原理 (40)
4.3.6数据存储、处理及备份子系统工作原理 (41)
5实现方式 (42)
5.1 固定式自动气象站 (42)
5.2 机动式自动气象站 (43)
5.3 船用气象水文数据采集 (43)
5.4 雨量传感器的选择 (44)
5.5 水位传感器的选择 (44)
5.6 气象水文监测室数据压缩 (45)
5.7北斗卫星应急灾害遥感预警通信系统用户终端设备 (47)
5.7.1手持型用户终端 (47)
5.7.2 车载型用户终端 (47)
5.7.3灾情自动测报型用户终端 (47)
5.7.4指挥型用户终端 (47)
5.8 北斗卫星应急灾害遥感预警通信系统技术参数 (47)
5.9 电池 (49)
6应用软件 (49)
6.1 软件模块设计 (49)
6.2应用服务客户端软件 (51)
6.3基础档案模块 (52)
6.4北斗终端显控模块 (54)
7系统四性设计 (55)
7.1系统可靠性设计 (55)
7.2系统可维修性设计 (56)
7.3系统测试性设计 (57)
7.4环境适应性措施 (57)
8风险分析 (58)
8.1经济风险 (58)
8.2技术风险 (59)
1引言
1.1 概述
水是人类赖以生存的无可替代的宝贵资源,是社会经济发展的物质基础。经济发展和人类的生活离不开水的供给和保障。水利包含着水资源开发利用、除害、节约水资源、保护水资源等许多内容。水利是国民经济和社会发展第一位的基础设施和基础产业。水利是现代农业建设不可或缺的首要条件，是经济社会发展不可替代的基础支撑，是生态环境改善不可分割的保障系统。水利具有很强的公益性、基础性、战略性,加快水利改革发展，不仅关系到防洪安全、供水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全。
随着科学技术的发展和进步，大量的新技术应用于水利监控管理。利用计算机将收集到的气象水文等资料贮存、处理和输出，供各水利部门使用；利用传感器技术进行气象和水文的监测，通过固定式自动监测站、移动式自动气象水文数据采集终端的水文、温度、湿度、气压、风向、风速、降雨量等的传感器实现水文、温度、湿度、气压、风向、风速、雨量等数据的采集；利用地理信息系统(GIS)的强大功能进行收集、分析、处理资料；利用现代通讯网络，配上传真机可以进行温度、湿度、降雨量等信息的传递。
在信息传递手段中，用得多的是移动互联网，但移动互联网存在盲区，信号的时间滞后性比较大。而北斗卫星导航系统是我国具有自
主知识产权的卫星导航系统。
将温度、湿度、水文、风向、风速、降雨量等各种传感器监测到的气象水文信息，通过北斗卫星导航定位系统的通信链路，传送到水利监控管理系统，通过中心GIS的基础数据库系统与专题数据库系统随时监测灾害发生的位置，并迅速做出救灾方案。利用北斗卫星导航定位系统和系列水利监测型北斗终端设备实现多山地与水文预报信
息的实时采集和传输，可大大提高了灾情预报的准确性和及时性。北斗卫星导航定位系统的引入必将对我国的水利监控管理系统的应用
起到一个巨大的推进作用，也是未来水利监控管理的一个热点领域。
1.2 项目必要性
我国是一个洪灾十分严重的国家，洪水连年不断。1954年长江中下游，1958年黄河下游，1963年海河、1975年滩上游、1981年嘉陵江、1983年汉江上游、1989年辽河、1991年华东地区等相继发生的特大洪水都造成了巨大的损失，特别是1998年长江流域、松花江流域和嫩江流域发生的大面积特大洪水造成了历史罕见的水灾，损失特别巨大。多年来，我国修建了许多防洪工程，取得了极大的成就，但是洪灾依然频繁出现，灾情严重。这除了因植被及天然蓄洪湖泊遭到严重的破坏，现有土建防洪工程尚不足以抗衡特大暴雨洪峰外，报汛不及时，水情不明也是导致灾情加重的重要原因。在1998年的特大洪水中，长江流域水文自动测报系统对洪水预报和防洪调度发挥了巨大作用。而嫩江流域由于缺少测报系统，对上游来水的判断缺乏科学实时的依
据，因而造成了许多不必要的经济损失。1998年洪水以后，防洪思路正在由控制洪水向洪水管理转变，水文自动测报系统的建设与使用极大地支持了这一防洪思路，在防汛决策中，水文自动测报系统正在发挥更大的作用。建设水文自动洲报系统是一项投资少、工期短而又十分有效的非工程性的防洪措施，已为世界各国所普遍采用。
利用北斗导航定位系统，构建覆盖全球地域的实时气象水文数据传输，建立气象水文数据卫星传输系统，并开发气象水文数据综合应用系统，形成数据的终端采集到卫星传输、存储、分发，直到数据的处理、综合应用一套完整的气象水文数据业务模式。从而充分有效地利用现有资源，提高气象水文数据传输的实时性、数据处理的准确性、决策参考的科学性，为优质、高效的水利保障提供有力的支持。
由于水文自动测报是一项技术复杂的系统工程，加上野外自然条件恶劣、缺乏运行管理经验等因素，其中也存在很多问题。具体表现如下：
l、目前在运行的水文自动测报系统火多采用超短波组网，大流域的超短波系统需建多级中继站。中继站大多建在比较高的山头上，系统在运行中比较容易遭受雷击，壁垒设计比较严格，建设中继站有时需要花费较大的费用，有的地方建设条件较差，由于交通不方便，系统维护比较困难。
2、对于人烟稀少的流域，特别是高山中继站不可能有人看管，往往是人为或者其他破坏严重的地区。由于经费渠道的不同，水文站点的建设也不相同，存在重复投资，重复建设的问题。为了节约投资，
共享资源，系统设计时应在满足系统技术要求的情况下加强站网论证，充分利用当地资源，保持数据的连续性。
3、在以往的系统功能设汁时多以洪水预报为最终结果，而就水利水电工程而言，水调和电调结合更为重要，且应将水电调查结果通过梯调网或其他方式传输给上级部门，以利于数据共享，充分发挥水文自动测报系统的作用。
4、遥测设备的品种较多，由于厂家不同，设备性能有些区别。传感器仍显单一，水位传感器仍以浮子式水位计为主，缺点是需要建设水位测井。其他的压力传感器、超声波水位计等精度不高，量程不大。另外雨雪量计、温度传感器、河道的流量传感器等多须从国外进口。为此，在系统设计时应加强系统关键设备的研究、设计和选配，保证系统的作用得到充分的发挥。
5、许多单位重建设，轻管理，运行人员和运行费用不落实。
这些问题都会造成水文自动测报系统的运行不正常，不能很好的发挥作用。同时也为水文自动测报系统的设计提出了更高的要求，解决不好，就会造成不必要的浪费，因此，在设计时应仔细研究，充分调研，解决问题，提出合理的解决方案。
1.3 设计依据
1.3.1 参考资料
1．Q/HISKY.109 长缨神舟企业标准：手持型卫星导航定位通信机技
术规格书
2．Q/HISKY.110 长缨神舟企业标准：便携型卫星导航定位通信机技术规格书
3．Q/HISKY.111 长缨神舟企业标准：指挥型卫星导航定位通信机技术规格书
4．GJB 151A-1997军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求
5、《北斗地面站总体技术方案》，中国人民解放军卫星定位总站
6、2007年发布的《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》
7、《自然灾害情况统计制度》
8、2011年水利部颁发的《水文监测环境和设施保护办法》
9、《水文条例》和2011年1月29日发布的《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》
1.3.2 可行性分析
北斗卫星导航系统是是中国自行研制开发的卫星定位与通信系
统（CNSS），是除美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。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。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、通信和授时服务，其建设与发展则遵循开
放性、自主性、兼容性、渐进性这四项原则。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。
我国卫星导航系统统称COMPASS系统。北斗一号阶段为区域有源阶段。目前已完成区域无源阶段，由5GEO+3IGSO+4MEO的模式实现，正在建设全球无源模式，到时，系统由约35颗卫星组成。
基于北斗卫星导航定位系统的气象监控管理系统的特点如下：1、自主知识产权、国内政策主导
北斗卫星导航系统是我国自主开发，不受外国控制的新一代导航系统。我国拥有该系统的自主知识产权，受我国政策的主导。因此，相比于国外系统，该系统将保证国内用户的利益不受国外政策和形势的变化而影响。
2、高并发处理能力、覆盖区域范围大
系统具有高并发处理能力；系统覆盖中国大陆所有地区和海区，与电信蜂窝网络或集群网络相比为真正意义上的无缝隙覆盖。
3、双向通信功能
北斗导航系统具备双向通讯能力，监控中心可与移动目标进行数字报文通信。移动目标通过相应的终端，将报告信息反馈到监控中心。
4、快速定位、精密授时
北斗导航定位系统的定位与授时性能与GPS相当。其定位精度一般为几十米，采用差分定位技术，可将定位精度提高到5m以内。
5、发展前景广阔
随着北斗系统建设，北斗系统发展成为具有全球导航能力的卫星定位系统，定位体制变为全球无源定位，而且具有区域短消息通信能力，并且通信能力与容量也将逐步提高，届时，北斗系统在水利监测平台上的应用必将有更广阔的前景。
2任务与功能
2.1 实现任务
水文自动测报系统是流域和水库洪水调度系统的一个重要子系统，水文测报技术涉及现代通信、传感器、电子、计算机、气象、水文、地理、等多种学科领域，主要解决水情信息的自动采集、传输、处理及信息服务等有关问题。30年来其技术的发展为我困的防汛抗旱和发电兴利创造了巨大的社会与经济效益。
基于北斗卫星导航系统的水利监管系统能为水文水资源的合理利用、水土保持、水利建设与管理、农村水利、防汛抗旱等方面发挥监控管理和指导作用，为相关水利部门提供城市水文管理、生态水文监管、河道水库建设与管理、农村供排水管理、水文监测、防汛抗旱管理等多种服务；为各级水利相关部门进行实时调度和重大决策提供信息支持，一旦发生重大旱涝灾害或生态灾难，能迅速预警、定位灾害中心，实时紧急减灾措施。
基于北斗卫星导航定位系统的水利监控管理系统的实现任务归纳如下：
1、水文水资源监测
在水利系统中，由于洪涝、干旱和风暴潮等自然灾害频繁发生，传统方法完全由人工测量，存在一定危险性，而且缺乏合理性，在效率上也无法达到较高的水准。基于北斗卫星导航系统的水利监管系统则针对地域、地形和气候等复杂条件，建设覆盖主要江河湖泊的水文监测系统，快速可靠的采集和传输水情、雨情等各类灾情信息，保障防灾抗灾救灾指挥信息传达最大限度的减少灾害损失，能够成为灾情预警等方面的重要手段。
2、生态建设及水土保持问题
生态建设规划需要调查评价土地利用现状、典型样点水土流失状况、地面坡度等数据，以往取得这些数据主要依靠外业常规测量或借助地形图资料，存在问题是外业常规测量费时费钱，且地形图资料不能反映最新地形地貌状况。在水土保持工程的施工放样中，以往采用经纬仪、水准仪、皮尺、罗盘等，操作比较繁琐，在地形条件复杂的区域，施工放样相当困难，精度难以保证。在工程验收时由于水土保持生态工程的特殊性，以往的验收大部分采用现场抽样查看的形式，对实施工程的图斑、位置无法精确测量和定位。在日常的对水土流失及生态环境的动态监测问题更是十分困难，用传统方法几乎无从下手。
基于北斗卫星导航系统的水利监管系统能利用系统的精确授时，精确定位及数据报文传输等功能实时的对水文水情等多方面实施全天24小时监控，在生态建设及生态监测方面的整个过程中给予建设者和有关部门以最全面的数据信息以便实时决策参考。
3、水利建设及管理
水利建设及管理，包括了水利水电勘测、物探、工程地质调查、航道维护等方面，其中数据统计是关键，传统的手工统计，效率低、准确度差，而且资料涵盖范围、涵盖深度有限。基于北斗卫星导航系统的水利监管系统能够在精确定位、航道草测、航道清障、航道导航及航道改槽等方面进行数据统计，为相关水利部门提供完善的各类水利数据的统计，从而辅助水利部门科学管理和科学决策。
4、其他
在农村水利中的农田水利干渠闸门位置确定及寻检维护、农田灌溉面积确定、征费及农村节水直至大坝变形监测等问题都是传统的水利工作无法解决的问题，而基于北斗卫星导航系统的水利监管系统则通过其强大监管功能将以上问题一一解决。
2.2 功能需求
基于北斗卫星导航定位系统的水利监控管理系统的功能需求主要归纳如下：
2.2.1 气象水文数据的实时采集
数据采集系统通过对卫星发送数据采集请求信息，即可通过水利监管系统的专用通信终端对其发送定位指令，远端的卫星终端收到指令后，便自动将当地水利设施的具体位置及相关信息使用北斗卫星通讯链路实时传回。
2.2.2 水利水情信息实时查询
如果某个水利部门想查询当地的水文信息，即可通过水利监管系统的地方水利部门专用北斗通信终端对其发送查询指令，远端的卫星终端收到指令后，便自动将该地的水文水情使用北斗卫星通讯链路传回，管理平台的用户专用通信终端收到后即可在大屏幕上可视化显示该信息。
2.2.3数据的实时传输
在水文监测等监测任务执行过程中，水利监管系统能通过北斗卫星定位导航系统将被监测终端所在区域的实时环境，发送至监测终端。同时，用监测端也能将收集到的待分析的环境数据信息发送给水利监管系统，当发现异常时水利监管系统利用地理信息系统，可以指定该区域内的相关部门接收端口的工作人员，向其发送数据分析结果，或利用监控中心北斗卫星通信专用通信终端的通播功能向该区域的一个或几个相关部门，或者全部的各级政府和各类部门群发分析结果。
2.2.4电子地图
监控中心的数据库系统配置有包含全国陆地、海洋地理信息及交通相关信息的电子地图系统，并能在地图上动态显示监控及救援车辆和人员的具体位置及经纬度；
2.2.5 路线规划
该系统能基于电子地图进行动态和可视化路线规划，并将设定的路线数据发送给救援车辆和人员装载的用户终端，实时控制救援的车辆和人员按指定路线行驶。一旦受控救援的车辆和人员偏离指定路线，或者作业车辆和人员超速驾驶或超时驾驶或越界，系统便会自动报警。
2.2.6 修改远端测站参数
可远程监控远端测站的工作状态，并可修改远端测站的工作参数。
2.2.7终端设备安装、维护简易
远端监测站使用的用户终端集成度高、外型小巧，安装简便；终端功耗小，适用于太阳能电池供电；终端设计抗恶劣环境，维护简易，可在无人值守状态下工作。
2.2.8接收报警信息
该监控系统可接收来自各气象水文监测站或观测人员的报警信号，通过北斗卫星系统定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生灾害的地区迅速进行紧急援助或制定相应对策。
2.2.9 通信回执
预警系统的回执确认体制保证数据传输的可靠性，远端测站向中心站发送数据时，可以选择使用运营中心和中心站通信终端提供的各
类回执信息，如发送成功/失败确认、接收成功/失败确认等，便于相应子系统及时确定下一步处理措施，直到全部数据准确无误地发送完成。
2.2.10 实时通信
该监控管理系统可以对各气象水文监测站、观测人员或救灾的车辆和人员发送各种信息，实现各车辆和人员与指挥中心间的通讯，进行统一指挥调度。
2.2.11数据库查询
该监控管理系统配置有功能强大的数据库系统，能将实时数据自动入库，并具有强大的数据库查询功能，能对所有车辆和人员的历史数据进行查询，通过数据库中表的关联可以实现可视化的查询功能。
2.2.12历史数据回放
该监控管理系统能将某一或某一组车辆和人员的历史数据在地理信息系统中进行轨迹回放、并支持相关信息查询和打印输出。
2.2.13数据分发和共享
数据通信系统支持将监控中心的数据分发到各分监控中心，同时支持其他远程监控节点在授权范围之内进行信息共享。
2.2.14 短信通信
该监控管理系统利用北斗卫星通信链路实现各用户终端间的短消息通信，并通过作业安全管理系统接入的GPRS网或CDMA网，
可实现各用户终端与GSM或CDMA的手机进行短消息通信。
3性能指标要求
3.1中心基本技术要求
3.1.1 功能要求
1、数据采集功能
1)利用各种气象水文数据采集终端进行区域的监测管理，利
用地理信息系统即“GIS”的强大功能进行收集、分析、处
理资料。
2)具有接收各北斗终端的位置信息和状态信息功能。
2、数据处理功能
1)对原始观测数据基于GIS气象水文资源基础数据库系统进
行合理性检验；
2)接收通过VPN方式从北斗卫星地面总站传来的北斗终端
位置和状态信息，进行数据合理性检验和信号完好性检验；
3)通过监控中心从北斗卫星地面总站送来的北斗终端监视信
息流，对其进行处理，更新控制台组态显示，形成打印数
据和日志文件。
3、数据存储功能
1)对于系统运转过程中产生的观测原始数据、上报数据信息、
控制信息、系统运行信息、监控信息等信息进行数据存储
和冗余备份；
2)存储本地控制台的操作日志等控制信息，存储日志和监控
报表。
4、数据通信功能
1)将系统监控中心的数据分发到各分监控中心；
2)同时支持其它远程监控节点在授权范围之内进行信息共
享。
5、监控功能
1)根据获得的监控区域的信息流判断各类信息数据是否正
常，在发现数据异常时，系统中心立即报警，对灾害地点
进行定位，并通过监控中心向当地的水利部门发送救援指
令和定位的灾害地点的位置。
2)当某一监测终端在一定时限内都没有向北斗卫星系统发送
数据信息时，则系统监控中心向相关的气象部门发送巡查
指令，如发现监测站出现故障需要立即修整或更换。
3)具有指挥监控服务中心对北斗终端远程监测和控制功能，
当接收到中心控制指令时，北斗终端能够自动响应命令，
并将指令执行的结果在指令响应的时间内上报中心。
6、北斗终端、中心及移动网络间短信护法互转功能
1)通过北斗终端，实现终端与终端之间中英文符号混合方式
短报文通信；
2)通过中心与移动网关的接口，实现岸上手机与北斗终端间
短报文互联互；
3)通过中心实现对北斗终端的短报文分组群发。
3.1.2 其它技术要求
1.测试性要求
1)具有可测试性，设备设计应留有足够的测试点和测试接口；
2)可方便的通过外接仪器设备完成性能指标测试。
2.硬件要求
中心设备方案设计和硬件配置过程中，应保证单站系统工作的高可靠性和实时性；设备的选型的应系列化、标准化、组合化，具有较好的可维护性、兼容性和可扩充性。
3.软件要求
应用软件设计采用统一的高级语言，具有良好的可扩性、可维护性和可移植性。
4.监控操作台的要求
1)操作台具有良好的人机交互界面；
2)具有良好的抗误操作能力；
3)可对操作者进行身份验证，防止非法人员侵入；
4)采取有效措施防止病毒的侵入。
3.2 接口技术要求
1.与监控中心无线通信终端接口
一路网络接口：RJ45以太网接口，满足TCP/IP传输协议，支持100M /1000M以太网连接。
2.与移动通信无线信道设备接口
一路网络接口，通过站内局域网连接：RJ45以太网接口，满足TCP/IP传输协议。
3.与各外部节点（包括各分监控中心）接口
一路网络接口，通过站内局域网连接：RJ45以太网接口，满足TCP/IP传输协议。
4.数据信息采集设备将采集的数据通过接口RS-232传输给北斗
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），是除美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后，第三个成熟的卫星导航系统。卫星导航系统是重要的空间基础设施，它综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点，相当于一个设置在太空的无线电导航台，可带来巨大的社会经济效益。在测绘、电信、水利、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域会逐步发挥重要作用。 世界上第一个全球卫星导航系统是美国从1973年开始实施的GPS系统，军民两用。但长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号――也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个“大概”。为打破美国的垄断，俄罗斯耗资30多亿美元建起了自己的全球卫星导航系统GLONASS。2002年，欧盟启动了伽利略（Galileo）全球卫星导航定位系统计划，将在2008年投入运营，预计投资36亿欧元。2003年，我国与欧盟签署了有关伽利略计划的合作协定，目前双方合作项目已有14个。我国自上世纪80年代引进首台GPS接收机以来，已成为GPS应用大国。作为一个拥有广阔领土和海域的国家，中国有能力也有必要拥有自己的全球定位系统。 北斗卫星导航定位系统的系统构成有：由两颗地球静止卫星(800E和1400E)、一颗在轨备份卫星(110.50E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达20纳秒的同步精度，水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。其精度与GPS相当。工作频率为2491.75MHz，系统容纳的最大用户数达每小时540000户，短报文通信一次可传送多达120个汉字的信息（GPS不具备此项功能），精密授时的精度达20纳秒。 2007年2月3日，第四颗试验“北斗星”在西昌成功发射。 这一系统目前共有四颗导航定位卫星，其发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日，第三颗是备用卫星。 2007年2月3日，北斗导航试验卫星升空。 中国向着努力开发一个堪与美国GPS系统和欧洲伽利略系统(Galileo)媲美的定位系统又迈进了一步。“北斗”导航卫星通过“长征三号甲”运载火箭成功发射，凸显中国政府发展航天工业的决心。此前数周，中国用一种由导弹发射的“动能拦截器”击毁了一颗老化气象卫星，美国对此表示担忧。 北斗卫星导航定位系统——英文名为“Compass”——的计划一直处于保密状态，官方一再拒绝透露意图。不过，最近的卫星发射，似乎是要加强一个相对不很精确的系统，该系统以2000年至2003年发射的三颗北斗卫星为基础。今年初将发射两颗地球静止卫星，使北斗卫星导航系统到2008年能够覆盖中国全境和邻近国家部分区域。北斗卫星导航系统最终将通过由30颗非静止轨道卫星组成的卫星“星座”，扩展到覆盖全球。它将类似于美国的GPS系统（全球定位系统）和欧洲的伽利略卫星网络。 更为精确的定位，对于中国军队来说将是一项重大财富。扩展后的北斗卫星导航系统，将使用与伽利略系统相同的无线电频率，可能也会与GPS系统相同，在战时使敌方更难以干扰网络。 北斗卫星导航系统的开发，可能会对伽利略系统的商业成功构成挑战。虽然中国是伽利略项目的合作方之一，中国政府和企业在相关设施及商业应用研究方面投入了2亿欧元（合2.6亿美元），但中国正成为该 项目的一个潜在竞争者。
网址：https://www.doczj.com/doc/265842793.html, 北斗gps卫星定位系统定位原理 北斗卫星定位系统哪家好？北斗卫星定位系统的原理是什么？八杰科技为您解答。 定位原理 35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。 由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。 事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成
网址：https://www.doczj.com/doc/265842793.html, 若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。 卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗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。 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。 每颗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。 卫星导航原理 踪卫星的轨道位置和系统时间。位于地面的主控站与其运控段一起，至少每天一次对每颗卫星注入校正数据。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出的，可在几个星期内保持有效。 卫星导航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是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。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。
北斗、Galileo、GLONASS、GPS定位导航系统对比 世界有四大定位导航系统，分别是中国的北斗卫星定位系统、欧盟的Galieo、俄罗斯的GLONASS、美国人的GPS定位系统。 1.GPS 2.GLONASS全球导航卫星系统 GLONASS的起步晚于GPS9年。从前苏联 1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星开始，到1996年，13年时间内历经周折，虽然遭遇了苏联的解体，由俄罗斯接替部署，但始终没有终止或中断GLONASS卫星的发射。1995年初只有16颗GLONASS卫星在轨工作，1995年进行了三次成功发射，将9颗卫星送入轨道，完成了24颗工作卫星加1颗备用卫星的布局。经过数据加载、调整和检验，已于 1996年1月18日．整个系统正常运行。 1卫星星座 GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道，轨道面间的夹角为120度，轨道倾角 64．8度，轨道的偏心率为o．01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高度19100km，绕地运行周期约11小时15分，地迹重复周期8天，轨道同步周期17困。 由于GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角，所以在高纬度(50度以上)地区的可视性较好。 每颗GLONASS卫星上装有艳原子钟以产生卫星上高稳定时标，并向所有星载设备的处理提供同步信号。星载计算机将从地面控制站接收到的专用信息进行处理，生成导航电文向用户广播。导航电文包括：
①星历参数；②星钟相对于GLONASS时的偏移值；③时间标记； ④GLONA SS历书。 GLONASS卫星向空间发射两种载波信号。L1频率为 1.602— 1.616MHz．L2频率为 1．246— 1．256MHz为民用，L2供军用。 2．地面探制系统 地面控制站组包括一个系统控制中心，一个指令跟踪站，网络分布于俄罗斯境内。 CTS跟踪着GLoNAs5可视卫星，它遥测所有卫星，进行测距数据的采集和处理，并向各卫星发送控制指令和导航信息。 3用户设备 接收GUNASS卫星信号并测量其伪距和速度，同时从卫星信号中选出并处理导航电文。 接收机中的计算机对所有输入数据处理并算出位置坐标的三个分旦、速度矢量的三个分量和时间。利用两个独立的卫星定位系统进行导航和定位测量，可有效地削弱美俄两国对各自定位系统的可能控制，提高定位的可靠性和安全性。 4伐罗斯联邦政府对GLONA5S系统的使用政策 早在1991年俄罗斯首先宣称；GLoNAs5系统可供国防民间使用、不带任何限制，也不计划对用户收费．该系统将在完全布满星座后遵照已公布的性能运行至少15年。民用的标准精度通道(csA)精度数据为：
北斗卫星导航系统 （一）概述 北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。 随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。 卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗系统更好地服务全球、造福人类。 （二）发展历程 20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供
服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。 （三）发展目标 建设世界一流的卫星导航系统，满足国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。 （四）建设原则 中国坚持“自主、开放、兼容、渐进”的原则建设和发展北斗系统。 ——自主。坚持自主建设、发展和运行北斗系统，具备向全球用户独立提供卫星导航服务的能力。 ——开放。免费提供公开的卫星导航服务，鼓励开展全方位、多层次、高水平的国际合作与交流。 ——兼容。提倡与其他卫星导航系统开展兼容与互操作，鼓励国际合作与交流，致力于为用户提供更好的服务。 ——渐进。分步骤推进北斗系统建设发展，持续提升北斗系统服务性能，不断推动卫星导航产业全面、协调和可持续发展。 （五）发展计划 目前，我国正在实施北斗三号系统建设。根据系统建设总体规划，2018年底，完成19颗卫星发射组网，完成基本系统建设，向全球提
中国北斗卫星导航系统 （2016年6月） 中华人民共和国 国务院新闻办公室 目录 前言 一、发展目标与原则 二、持续建设和发展北斗系统 三、提供可靠安全的卫星导航服务 四、推动北斗系统应用与产业化发展 五、积极促进国际合作与交流 结束语
前言 北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。 20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。 随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。 卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗系统更好地服务全球、造福人类。 一、发展目标与原则 中国高度重视北斗系统建设，将北斗系统列为国家科技重大专项，支撑国家创新发展战略。 （一）发展目标 建设世界一流的卫星导航系统，满足国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。 （二）发展原则 中国坚持“自主、开放、兼容、渐进”的原则建设和发展北斗系统。 ——自主。坚持自主建设、发展和运行北斗系统，具备向全球用户独立提供卫星导航服务的能力。 ——开放。免费提供公开的卫星导航服务，鼓励开展全方位、多层次、高水平的国际合作与交流。 ——兼容。提倡与其他卫星导航系统开展兼容与互操作，鼓励国际合作与交流，致力于为用户提供更好的服务。
xxxx导航系统定位原理及其应用 北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日， 2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥?双保险?作用。北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。北斗一号系统的基本功能包括： 定位、通信（短消息）和授时。北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。 其工作原理如下： ?北斗一号?卫星定位系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
北斗卫星导航系统常识 简介 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
北斗卫星导航系统常识简介一、北斗卫星导航系统现状 中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。 2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。北斗
北斗卫星定位系统工作原理 北斗卫星定位系统是全球卫星定位系统的一种，他工作的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当北斗卫星行为系统的卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。北斗卫星定位系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于30 0m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0. 1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，
其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。可见北斗卫星定位系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。 工作原理1 北斗卫星定位系统接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及北斗卫星定位系统信息，如卫星状况等。 北斗卫星定位系统接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精
北斗二号卫星导航系统介绍及应用 南京工业大学工业工程 北斗二号卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS ,是继美全球定位系统(GPS 和俄 GLONASS 之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度 10m ,授时精度优于 100ns 。 2012年 12月 27日,北斗二号系统空间信号接口控制文件正式版正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。 北斗二号卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括 5颗静止轨道卫星和 30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国 GPS 、俄罗斯 GLONASS 、欧盟 GALILEO 等其他卫星导航系统兼容的终端组成。 北斗二号卫星导航系统是在北斗一号的基础上建设的卫星导航系统, 但其并不是北斗一号的简单延伸, 完整构成的北斗二号卫星导航系统是一个类似于 GPS 和GLONASS 的全球导航系统。 一.研发背景 1. 重要的战略意义 战略意义一:建设北斗卫星导航系统, 是提高我国国际地位的重要载体战略意义二:是促进和推动经济社会发展的强大动力。战略意义三:是推动我国信息化建设的重要保证。战略意义四:是应对重大自然灾害的生命保障。战略意义五:是增强武器效能,维护国家安全的根本命脉 v 战略意义七:是我国履行航天国家国际责任的需要。战略意义八:对提升中国航天的能力, 推动航天强国建设意义重大。 2. 北斗一号卫星导航系统及其不足
北斗卫星导航系统 ——世界第三套全球卫星导航系统 工程总投资：100亿元 工程期限：1994年——2020年 北京时间2007年2月3日凌晨零时28分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。 北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），
是继美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）定位系统之后世界第三个成熟的卫星导航系统。 该系统分为“北斗一代”和“北斗二代”，分别由4颗（两颗工作卫星、两颗备用卫星）和35颗北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，其精度与GPS相当。中国在2000年至2007年先后发射了四颗“北斗一号”卫星，这种区域性(中国境内)的卫星导航定位系统，正在为中国陆地交通、航海、森林防火等领域提供着良好服务。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造,四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 日期火箭卫星轨道 2000年10月31日长征三号甲北斗-1A 地球静止轨道140°E 2000年12月21日长征三号甲北斗-1B GEO 80°E 2003年05月25日长征三号甲北斗-1C GEO 110.5°E 第三颗是备用卫星 2007年02月03日长征三号甲北斗-1D GEO 86°E 第四颗是备用卫星 2007年04月14日长征三号甲北斗-2A 中地球轨道(21500KM) 北斗二代首颗卫星
军用新型北斗卫星导航手持机 北斗卫星导航系统的历史 我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制工作，但由于多种原因而夭折。在自行研制“子午仪”定位设备方面起步较晚，以致后来使用的大量设备中，基本上依赖进口。70年代后期以来，国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体制研究。先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统方案，以及多星的全球系统的设想，并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是由于种种原因，这些方案和设想都没能够得到实现。 1983年，“两弹一星”功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，经过分析和初步实地试验，证明效果良好，这一系统被称为“双星定位系统”。双星定位导航系统为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”。 双星定位导航系统是一种全天候、高精度、区域性的卫星导航定位系统，可实现快速导航定位、双向简短报文通信和定时授时3大功能，其中后两项功能是全球定位系统(GPS)所不能提供的，且其定位精度在我国地区与GPS定位精度相当。整个系统由两颗地球同步卫星(分别定点于东经80度和东经140度36000公里赤道上空)、中心控制系统、标校系统和用户机4大部分组成，各部分间由出站链路(即地面中心至卫星至用户链路)和入站链路(即用户机至卫星
阅读下面的文字，完成各题。 材料一： 材料二： 2005年，当时正在建设的北斗二号系统的“原子钟”突遇问题。 原子钟就如同一块“手表”，为卫星导航用户提供精确的时间信息服务。事实上，高精度的时间基准技术是卫星导航系统最核心的技术， 直接决定着系统导航定位精度，对整个工程成败起着决定性作用，其重要性如同人的心脏。 当时还想引进，但人家就不给你。因为这是个高精度的东西，他 们要对我们进行技术控制。没有原子钟，这个系统基本上就是空中楼阁。 国外的技术封锁，坚定了科研人员自力更生的信念。大家有了一 个共识，核心关键技术必须要自已突破，不能受制于人。当时北斗人 有一句话，“六七十年代有原子弹，我们北斗人一定要有我们自己的原子钟”。 他们成立了三支队伍同时开展研发，并在基础理论、材料、工程 等领域同步推进。就这样，仅仅用了两年的时间，科研团队就攻克了
原子钟这个最大技术屏障。不仅如此，现在用在北斗三号上的原子钟，已提升到每300万年才会出现1秒误差的精度，完全满足了我国的定位精度要求。 （摘编自“央视网”）材料三： 2018年7月29日9时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火费，以“一箭双星”的方式成功发射第33、34颗北斗导航卫星。 这是北斗三号全球组网卫星的第四次发射。两颗卫星均属于中圆 地球轨道卫星，是我国北斗三号系统第9、10颗组网卫星。 根据计划，2018年年底前将建成由18颗北斗三号卫星组成的基本系统，为“一带一路”沿线国家提供服务。从这次发射开始，北斗 卫星组网发射进入前所未有的高密度期。 （摘编自“新华网”）材料四： 据俄罗斯《劳动报》网站2018年8月26日报道，中国已与美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的“格洛纳斯”全球卫星导航系统 展开激烈竞争。今年北斗系统将开始向“一带一路”沿线国家和地区 提供基本导航服务。两年之后，北斗将向全球提供导航服务。 报道认为，中国对太空领先地位的积极争夺令美国等太空强国感 到不安。尽管中国每年对太空项目的60亿美元投入与美国的400亿美元相差甚远，但中国发射的卫星数量却与美国不相上下。此外，中
北斗导航定位系统如何定位和通信 对于北斗导航，目前来说只有行业相关的人对此导航系统有所了解，普通人们在生活中了解的并不多，这主要是因为人们普遍使用gps导航系统，北斗导航定位系统普及性比较低，所以人们知道了解的并不多。但是，北斗导航定位系统，目前正在不断的向前发展，不管是专业领域的发展，也在不停的向民用领域延伸发展。 1、北斗导航定位系统的组成 北斗导航定位系统是自主研发的全球四大导航之一，此系统主要是由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端主要有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端主要包括主控站和注入站以及监测站等若干个地面站。 简单的来说，卫星导航技术主要是利用一组导航卫星，来对地面、海洋和空间用户进行精准的定位。北斗导航定位系统具有全时空、全天候、高精度、连续实时地提供导航、定位和授时的特点，已成为应用广泛的导航定位技术。 2、一代北斗导航定位系统的工作过程 北斗卫星一代导航系统的工作过程是：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，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。 3、北斗导航定位系统的四大功能 1）北斗短报文通信功能：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送多达120个汉字的信息。目前在远洋航行中有重要的应用价值。 2）精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。
3）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)。 4）工作频率：2491.75MHz。 系统容纳的最大用户数：每小时540000户。 4、二代北斗导航定位系统 第二代“北斗”卫星导航定位系统需要发射35颗卫星，相比GPS，多出11颗卫星。“北斗“卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务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。授权服务则主要的是军事用途，将向授权用户提供更安全与更高精度的定位，测速，授时服务。 5、北斗导航定位系统的未来 目前我国的导航市场主要是gps的天下，随着北斗的发展，更多的北斗+gps 产品出现，这对于用户来说是具有重大的好处，可以获得更加精准的定位导航服务。作为北斗导航定位系统的专业的服务者，我们莱特不仅提供北斗导航定位设备，短报文通信设备，主要也在提供更多的导航教学设备，为北斗教学提供更有利的支持。
北斗卫星导航系统- 简介 北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国独立发 展、自主运行，并与世界其他卫星导航系统兼容互用的全球卫星导航系统。 北斗卫星导航系统既能提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还具备短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是中国国家安全、经济和社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。 北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号两代导航系统。其中北斗一号用于中国及其周边 地区的区域导航系统，北斗二号是类似美国GPS的全球卫星导航系统。[1] 北斗卫星导航系统建设目标是：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，形成完善的中国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。[2] 三步走 按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则，北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体如下： 第一步，2000年建成北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。 第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。 第三步，2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。[3][4] 北斗卫星导航系统- 系统组成
北斗导航卫星应用战略图 北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号的2代系统，由空间段，地面段，用户段三部分 组成。 空间段 空间段包括五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星。地球静止轨道卫星分别位于东经5 8.75度、80度、110.5度、140度和160度。非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗同步 轨道卫星组成。 地面站 地面段包括主控站、卫星导航注入站和监测站等若干个地面站。 主控站主要任务是收集各个监测站段观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文和差分完好性信息，完成任务规划与调度，实现系统运行管理与控制等。 注入站主要任务是在主控站的统一调度下，完成卫星导航电文、差分完好性信息注入和有效载荷段控制管理。 监测站接收导航卫星信号，发送给主控站，实现对卫星段跟踪、监测，为卫星轨道确定和时间同步提供观测资料。 用户段 用户段包括北斗系统用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。系统采用卫星无线电测
北斗卫星导航系统常识简介 一、北斗卫星导航系统现状 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度米/秒，授时精度10纳秒。 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。 2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之
后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。 北斗产业应用前景广阔，预计到2020年，仅北斗卫星导航市场将达到年产值4000亿元人民币，年复合增长率达到40%以上。”中国科学院院士、中国工程院院士、著名测量与遥感学家李德仁介绍说 二、卫星定位原理 北斗卫星导航系统35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。 由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫
中国北斗定位系统与美国GPS比较 学院空间科学与技术学院 专业空间科学与技术 学生姓名杜苏 学号1513122924 老师张华副教授
一、全球卫星定位系统介绍 GPS系统概念全球定位系统（NA VSTARGPS，Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System，以下简称GPS）是一个中距离圆型轨道卫星定位系统。 该系统是由美国政府于20世纪70年代开始进行研制于1994年全面建成，原是美国国防部为了军事定时、定位与导航的目的所发展，希望以卫星导航为基础的技术可构成主要的无线电导航系统，未来并能满足下一个世纪的应用。第一颗GPS卫星在1978年发射，首十颗卫星称为BLOCKI试验型卫星，从1989年到1993年所发射的卫星称为BLOCKII/IIA量产型卫星，第二十四颗BLOCKII/IIA卫星在1994年发射后，GPS已达到初步操作能力（Initial Operational Capability，IOC），24颗GPS卫星提供全世界24小时全天候的定位与导航信息。 美国空军太空司令部于1995年4月27号宣布GPS已达到完整操作能力（Full Operational Capability），将BLOCKI卫星加以汰换而24颗卫星全部为BLOCKII/IIA卫星，之后又发射四颗BLOCKIIA及一颗BLOCKIIR卫星，成功地满足军事实务的操作。由于此技术的迅速发展，使得民间应用的需求与日遽增，对于传统导航方式更有革命性的影响。 全球卫星定位系统实际上是由24颗卫星所组成，其中有3颗为备用卫星，这些卫星分布于距地表20,200公里的上空，而且分属于6个轨道面；卫星轨道面倾斜角为55度﹐提供全球全天候﹐每秒一次﹐持续不断的定位讯号。这些卫星每11小时58分环绕地球一次，即
北斗卫星导航系统位置报告/短报文型终端通用规 范（预） 2014.08.14 1 范围 本通用规范规定了北斗卫星导航系统位置报告/短报文型终端（简称为北斗通信终端）的技术要求（包括一般要求、功能要求、性能要求、环境适应性要求）、试验方法、检验规则、以及包装、运输和储存等要求。 本标准适用于北斗通信终端的研制、生产和使用，也是制定北斗通信终端产品标准、检验产品质量和产品应用选型的依据。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ?GB/T 191 包装储运图示标志 ?GB 2312—1980 信息交换用汉字编码字符集基本集 ?GB/T 2828.1—2003 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 ?GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码) ?GB/T 4857.5 包装运输包装件跌落试验方法 ?GB/T 5080.1—1986 设备可靠性试验总要求 ?GB/T 5080.7—1986 设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案 ?GB/T 5296.1—1997 消费品使用说明总则 ?GB/T 12267—1990 船用导航设备通用要求和试验方法 ?GB/T 12858—1991 地面无线电导航设备环境要求和试验方法 ?GB/T 13384—2008 机电产品包装通用技术条件 ?GB 15702—1995 电子海图技术规范
?GB 15842—1995 移动通信设备安全要求和试验方法 ?GB/T 17626.3—2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 3 术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1.1 北斗卫星导航系统 BeiDou navigation satellite system 中国的全球卫星导航系统，简称北斗系统（BeiDou）。具有卫星无线电测定（RDSS）和卫星无线电导航（RNSS）两种业务，可以提供导航、定位、授时、位置报告和短报文服务。 3.1.2 北斗终端 BeiDou terminal 北斗系统各种用户应用终端的总称。北斗终端按照应用北斗卫星业务的不同服务模式，分为北斗RDSS终端和北斗RNSS终端两种类型；按其用途主要分为导航型终端、测量型终端、定时型终端和位置报告/短报文型终端。 3.1.3 北斗RDSS终端 BeiDou RDSS terminal 利用北斗RDSS业务，可以提供定位、导航、定时、位置报告和短报文通信全部或部分功能的终端。 3.1.4 指挥管理型终端 command and management terminal 利用北斗RDSS业务兼收下属用户的定位和通讯信息的多用户地址码，一般具有用户信息管理、通播、组播、单播、查询、调阅、指挥调度和管理功能的北斗通信终端。
北斗导航系统是如何定位的？ 从来没有那个事物像GPS 那样改变了人类的生活，你能想象没有GPS 的生活情境吗？打开GPS，地球上空的卫星在几分钟之内就会锁定你的位置，它还会告诉你行进的速度、所处位置的海拔高度……一切的一切，在习以为常之后，你是否觉得都这些是理所当然？
全球定位系统（GPS），最早由美国政府与70 年代建设，前身是一套专为美军研制的定位系统，出于军用考量，为防止敌方通过定位信号截获美军的位置，定位系统被设定为单向传输，即GPS 终端只接受卫星信号而不向外发射信号，这一特性也为GPS 的民用领域奠定了基础。
目前，世界上可以提供精确定位的全球定位系统共有四种：美国的GPS 定位系统、俄罗斯的格洛纳斯（Glonass）定位系统、中国的北斗定位系统、欧盟的伽利略定位系统。目前美国的GPS 定位系统最为成熟，覆盖面也最广。
以美国GPS 系统为例，主要由三部分组成：空间星座，包括21 颗工作卫星和3 颗备用卫星；地面监控系统，包括1 个主控站、3 个注入站和5 个监控站组成；用户设备，即GPS 接收机，主要作用是从GPS 卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置及时间。
24 颗卫星均匀分布在 6 个轨道平面上，即每个平面上4 颗卫星。各个轨道面都被设定为特定的角度。这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻，每个接收机至少可以接收到4 颗卫星的信号。没颗卫星每时每刻都在向全球播报自己的位置信号。
既然GPS 接收端不向卫星发送任何信息，只是被动的接收卫星数据，而卫星只是在播报自己的位置，那么GPS 系统是如何通过这些数据来确定用户的位置的？在这里，就不得不提定位系统中的重中之重——原子钟与GPS 芯片。
北斗卫星导航系统概述 00钟恩彬 引言 自从 1960 年美国发射第一颗导航卫星并于1964年组成美国海军导航卫星系 统(NNSS)以来，导航卫星经过了从多普勒定位技术到伪码扩频测距定位，从间断、部分覆盖导航到全天候、全天时、全覆盖导航，从单纯广播式导航到通信导航融合 技术的发展，其中运行了近二十年的美国 GPS 系统是卫星导航技术发展 的结晶。随着卫星导航系统应用价值的不断扩展， GPS 也暴露了一些不足，比如，GPS 能够解决单一用户的精确定位导航问题，但由于它是广播式的导航，用户不能与导航卫星建立通信，定位信息不能传输给用户中心，这一缺点使得它若在战场上运用时虽然能给导弹导航，但不能向指挥中心回传打击效果。我国充分吸收 GPS 的经验，于上世纪 80 年代开始研究设计自己的卫星导航系统—北斗卫星导 航系统。截至目前，我国已经发射了 16 颗组网卫星，基本实现了亚太区域覆盖，我们很快就将用上国产的北斗终端设备了。在此背景下，本文将主要从北斗卫星导航系统的基本原理、与其它系统的比较两个方面简要介绍北斗卫星导航系统。 一、北斗卫星导航系统的基本原理 卫星定位说白了就是测出几颗卫星到定位点的距离，然后在建立的三维空间坐标系中以这些距离为半径画几个球，球的交点即为定位点的坐标，至于导航就是选定一个参考点，测算出它的坐标，引导用户到该参考坐标点就是导航。 关键的问题是如何测量出实时的距离，这就需要利用电磁波在卫星与用户之间的来回传播来测算。不过实际的系统远不止这么简单，例如必须保证发射和接受同步，这就好比要使卫星和用户接收机同时开始播放同一首歌，这时站在接收机旁的人会停到两个版本的歌声，滞后的就是来自卫星的歌声，这个时延乘上光速 c 即为卫星到定位点的距离，当然，这个时延的测量也必须用精准的时钟。为了保证这些，电磁波上必须加载复杂的导航电文。导航电文不是由卫星单独产生的，而要有地面主控站来控制完成，所以为了不受制于人，我国决定开发自己的卫星导航系统。 北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端组成，空间端包括 35 颗组网卫星，其中 5 颗为静止轨道 (GEO)卫星，地面端主要有主控站、注入站