北斗導(dǎo)航系統(tǒng)

1、“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”講座之前請(qǐng)大家先到本樓一樓正門前觀看演示北斗導(dǎo)航系統(tǒng)引言1714年，英閾閾曾熟賞了雨離英任何人能出在海上找出30海哩IE圉度之方法，在那畤雨離英露可是一肇不得了的財(cái)富。衛(wèi)星定位是利用已知人造衛(wèi)星在空間軌道上的坐標(biāo)，從而確定觀測(cè)者的位置，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)的定位導(dǎo)航功能。國(guó)外有 GPSGPS（美國(guó)），GLONASSGLONASS 俄羅斯）和伽里略系統(tǒng)（歐盟開(kāi)發(fā)中，我國(guó)參與）雙星定位是衛(wèi)星無(wú)線電定位的一種，它利用兩顆地球同步衛(wèi)星及相應(yīng)的地面設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種運(yùn)動(dòng)載體或固定位置的精確導(dǎo)航定位或雙向數(shù)據(jù)通信。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱北斗系統(tǒng)）是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、軍民共用的區(qū)域性導(dǎo)航

2、系統(tǒng)， 可以為我國(guó)全境及周邊地區(qū)的用戶提供全天候、 全天時(shí)的衛(wèi)星定位、通信和授時(shí)服務(wù)。北斗一號(hào)雙星定位系統(tǒng)二十年的研制歷程北斗雙星定位系統(tǒng)的組成及工作原理北斗雙星定位系統(tǒng)的應(yīng)用前景北斗衛(wèi)星定位用戶機(jī)的功能與特點(diǎn)-,北斗一號(hào)雙星定位系統(tǒng)二十年的研制歷程19841984 年我國(guó)成功發(fā)射了同步衛(wèi)星；國(guó)內(nèi)醞釀“快速定位通訊系統(tǒng)”19851985 年美國(guó) GEOSTARGEOSTAR 司想與我國(guó)一起合作搞 GEOSTARGEOSTAR 統(tǒng)，但要在中國(guó)建一基站，論證過(guò)程中（國(guó)內(nèi)誰(shuí)出經(jīng)費(fèi)等問(wèn)題），GEOSTAGEOSTA 公司倒閉，但是我國(guó)從中獲得 GEOSTARGEOSTAR 統(tǒng)的一些資料。1986-19

3、86-19871987 年航天部想與鐵道部合作，未果；19861986 年三月，航天部“七五”立項(xiàng)，五院副院長(zhǎng)戚發(fā)韌負(fù)責(zé)雙星定位系統(tǒng)的方案論證工作。19871987 年，做雙星定位系統(tǒng)的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)；8989 年 1111 月完成關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)；19901990 年，做雙星定位系統(tǒng)的地面實(shí)驗(yàn)，9292 年完成方案論證；9595 年 1212 月通過(guò)方案實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收；20002000 年底北斗系統(tǒng)正式建成（兩顆衛(wèi)星）；20012001 完成系統(tǒng)測(cè)試并通過(guò)國(guó)家主管部門驗(yàn)收；20022002 年系統(tǒng)進(jìn)入試運(yùn)行階段，并在建成北斗民用網(wǎng)管中心后開(kāi)始面向我國(guó)民用用戶提供服務(wù)；20032003 年 5 5 月 2525

4、日，隨著第三顆北斗衛(wèi)星的順利發(fā)射升空并進(jìn)入預(yù)定軌道，北斗系統(tǒng) 2+12+1 的地球同步衛(wèi)星星座布滿， 標(biāo)志著北斗系統(tǒng)進(jìn)入全網(wǎng)運(yùn)行階段， 可以為我國(guó)水利、石油、林業(yè)、鐵路、交通、航運(yùn)等行業(yè)用戶提供穩(wěn)定、可靠、連續(xù)的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。:，北斗雙星定位系統(tǒng)的組成及工作原理北斗雙星定位系統(tǒng)主要由三部分組成，即空間衛(wèi)星部分、 地面中心控制站部分和用戶終端部分。這三個(gè)部分合起來(lái)共同實(shí)現(xiàn)定位功能，缺一不可。空間衛(wèi)星部分包括三顆北斗一號(hào)地球同步衛(wèi)星（其中一顆為備份星），每顆衛(wèi)星上的主要載荷是對(duì)地天線和變頻轉(zhuǎn)發(fā)器，執(zhí)行地面中心站與用戶之間的雙向無(wú)線電中繼任務(wù)。地面中心控制站的任務(wù)是監(jiān)視同步衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所有北斗用戶提供

5、定位計(jì)算和信息交換服務(wù)。用戶終端用來(lái)接收中心控制站經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的測(cè)距詢問(wèn)信號(hào)，變頻后連同注入的用戶標(biāo)識(shí)符、通信電文、氣壓測(cè)高數(shù)據(jù)等再發(fā)給衛(wèi)星而送入中心控制站，最后用戶再接收中心控制站計(jì)算結(jié)果，完成定位和通信等功能。它的定位原理是：以2 2顆衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心，各以測(cè)定的本星至用戶機(jī)距離為半徑， 形成2 2個(gè)球面， 用戶機(jī)必然位于這2 2個(gè)球面交線的圓弧上。電子高程地圖提供的是一個(gè)以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。求解圓弧線與地球表面交點(diǎn)即可獲得用戶位置與GPS全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)的比較北斗雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的定位、導(dǎo)航、通信平臺(tái)，在運(yùn)營(yíng)中不受國(guó)際環(huán)境的影響，具

6、有廣泛的政治意義和軍事意義。北斗雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)在覆蓋區(qū)域內(nèi)，不僅具備 GPSffiGPSffi 同的定位導(dǎo)航功能，還具數(shù)據(jù)通信（短信）功能，可在其他通信設(shè)備無(wú)法覆蓋的區(qū)域自由通信，如沙漠、草原、遠(yuǎn)離陸地的海域等。北斗雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)比 GPSMGPSM 有更小的觀察死角。北斗雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的星座由地球同步衛(wèi)星組成，與地面同步于 3.63.6 萬(wàn)公里赤道的上空（GPS&GPS&2 2 萬(wàn)公里上空）。北斗雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)是主動(dòng)式定位體制，其定位計(jì)算由地面控制中心來(lái)完成，結(jié)果傳給用戶。地面中心可對(duì)用戶實(shí)施監(jiān)控（也可由地面中心協(xié)同集團(tuán)用戶的指揮用戶機(jī)來(lái)完成），這一特點(diǎn)在空難、海難等

7、救險(xiǎn)方面的作用顯得尤為突出。北斗雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)可以提供精確授時(shí)。預(yù)計(jì)放號(hào)（用戶數(shù)）二百余萬(wàn)，這是由用戶與地面控制中心通信占用信道資源所決定的。與其它通訊方式的比較:項(xiàng)目?jī)?nèi)容UHFGSMINMARSAT-C北斗系統(tǒng)通訊網(wǎng)力式專用方式公眾無(wú)線網(wǎng)靜止衛(wèi)星三顆靜止衛(wèi)星三顆覆蠱范圍小，不加轉(zhuǎn)發(fā)僅30-50KM大（限于布網(wǎng)地區(qū)）全世界全國(guó)（同時(shí)具有定位功能）通訊方式及時(shí)延點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)時(shí)短消息方式有時(shí)延存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)長(zhǎng)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)短傳輸速率300BPS-19.2KBPS9.6KBPS600BPS8KBPS設(shè)備費(fèi)用低低高中通訊費(fèi)用低低高中三，北斗雙星定位系統(tǒng)的應(yīng)用前景3.3.1 1 船舶定位船舶配備北斗船載用戶終

8、端，用戶建有船舶監(jiān)控指揮中心，實(shí)現(xiàn)船岸間的雙向文字通信，位置及作業(yè)信息通過(guò)北斗衛(wèi)星雙向通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)。船舶指揮中心通過(guò)地面公眾網(wǎng)絡(luò)接入神州天鴻網(wǎng)管中心，接收神州天鴻船載用戶終端發(fā)回的船位報(bào)告、文字、表格等通信內(nèi)容，實(shí)施監(jiān)控船舶狀態(tài)；也可以向神州天鴻船載用戶終端發(fā)送命令、通信電文等?；蛘呃弥笓]機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)方式， 接收神州天鴻船載用戶終端發(fā)回的船位報(bào)告、文字、表格等通信內(nèi)容，實(shí)施監(jiān)控船舶狀態(tài),向船載用戶終端發(fā)送命令、通信電文等。北斗系統(tǒng)的廣播功能支持遇險(xiǎn)報(bào)警、航行警報(bào)、氣象預(yù)報(bào)等安全信息及其他信息的廣播，接收對(duì)象可以設(shè)定為全體船舶、某區(qū)域內(nèi)的船舶、具有某種共同屬性的船舶、某一船隊(duì)網(wǎng)船舶等。精密

9、授時(shí)： 北斗系統(tǒng)的精密授時(shí)功能可以為海上船舶提供時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)， 以保證全網(wǎng)通訊和數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)間上保持一致。3.3.3.3.1 1 北斗系統(tǒng)在油田、管道領(lǐng)域的應(yīng)用模式主要為利用北斗3.23.2 林業(yè)防火指揮一個(gè)完整的林業(yè)防火管理信息系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星終端、北斗空間衛(wèi)星及地面中心站和防火指揮中心三部分；適用的北斗衛(wèi)星終端設(shè)備主要有機(jī)載、車載和手持三種類型，分別安裝配發(fā)到防火直升機(jī)、防火巡檢車輛和撲火隊(duì)員，由飛機(jī)、汽車供電系統(tǒng)和可充電電池供電。3.33.3 油田管道監(jiān)控北斗衛(wèi)星的通信功能，結(jié)合油、氣井或閥門數(shù)據(jù)采集模塊和控制軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管道閥門狀態(tài)信息的采集、傳輸和處理。天然氣管道閥室工作狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

10、分為四部分：通信部分為北斗終端，每個(gè)閥室一臺(tái)，調(diào)度中心一臺(tái)，以點(diǎn)到點(diǎn)方式通信；采集、控制部分使用采集模塊直接讀取業(yè)務(wù)參數(shù)，并控制終端通信；電源部分包括太陽(yáng)能板和蓄電池，為北斗終端和采集部分供電；調(diào)度室后臺(tái)軟件對(duì)采集信息進(jìn)行處理、顯示和控制。3.3.23.3.2 主要功能定時(shí)采集、傳輸油氣井或管道閥門狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)警、報(bào)警，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并采取相應(yīng)措施。主動(dòng)控制遠(yuǎn)端測(cè)站，指令相應(yīng)測(cè)站點(diǎn)上報(bào)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵油氣井或閥室的重點(diǎn)監(jiān)控?？梢赃h(yuǎn)程控制閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)，應(yīng)對(duì)突發(fā)事故。可以遠(yuǎn)程變更閥室自動(dòng)/人工工作狀態(tài)， 滿足生產(chǎn)作業(yè)方式需要。3.43.4 列車全程監(jiān)控3.4.3.4.1

11、1 北斗系統(tǒng)鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用模式主要為利用北斗的定位、通信功能，結(jié)合 GPSGPS 和機(jī)車數(shù)據(jù)采集模塊和控制軟件系統(tǒng)達(dá)成鐵路機(jī)車位置、狀態(tài)信息的采集、傳輸和處理。 鐵路機(jī)車到站報(bào)點(diǎn)系統(tǒng)共分為四個(gè)部分：通信部分主要由北斗終端和神州天鴻網(wǎng)管中心組成通信鏈路， 使鐵路機(jī)車和調(diào)度中心之間信息互通；定位部分由 GPGP 酸備和北斗終端組成,GPSGPS主要定位工具，北斗作為緊急備用手段；數(shù)據(jù)采集部分采集機(jī)車時(shí)速、限速、機(jī)車信號(hào)、機(jī)車工況、信號(hào)機(jī)編號(hào)、信號(hào)機(jī)類型、公里標(biāo)、總重、計(jì)長(zhǎng)、輛數(shù)、車次類型、車次、交路號(hào)、車站號(hào)、司機(jī)3.53.5 水文測(cè)報(bào)通信水文野外測(cè)站由北斗終端與水情子系統(tǒng)相連接構(gòu)成， 布放

12、在野外各水情采集點(diǎn)； 水情監(jiān)控中心指揮機(jī)終端相連接構(gòu)成監(jiān)控中心站。 野外測(cè)站將本地水情數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心號(hào)、副司機(jī)號(hào)、機(jī)車號(hào)、機(jī)車類型、管壓、預(yù)留等機(jī)車相關(guān)信息；后臺(tái)調(diào)度軟件將采集到的鐵路機(jī)車位置、 狀態(tài)信息進(jìn)行處理加工， 以電子地圖的直觀方式顯示，并且可以以運(yùn)行圖專業(yè)方式顯示和打印。3.4.23.4.2 主要功能實(shí)時(shí)采集、傳輸機(jī)車位置、狀態(tài)信息。通過(guò)調(diào)度中心實(shí)時(shí)監(jiān)控和掌握列車在途和到站信息，記錄、顯示運(yùn)輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)，自動(dòng)繪制行車運(yùn)行圖。實(shí)時(shí)掌握列車在途運(yùn)行和到發(fā)作業(yè)信息，將列車的運(yùn)行速度、到站時(shí)間、列車狀況等信息實(shí)時(shí)發(fā)送到調(diào)度中心，為列車調(diào)度提供可靠的決策信息支持。實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度命令，實(shí)現(xiàn)行車作

13、業(yè)管理的信息化和調(diào)度集中化。站，由監(jiān)控中心站對(duì)遠(yuǎn)端測(cè)站發(fā)送相應(yīng)的回執(zhí)確認(rèn)信息，遠(yuǎn)端測(cè)站根據(jù)不同的回執(zhí)確認(rèn)信息采取相應(yīng)的行動(dòng)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠或重新發(fā)送水情數(shù)據(jù)；監(jiān)控中心站所發(fā)出的指令或信息以廣播方式播發(fā)至所有野外測(cè)站或單獨(dú)發(fā)送到某一指定測(cè)站。 在此過(guò)程中， 神州天鴻網(wǎng)絡(luò)管理中心對(duì)所有測(cè)站發(fā)送的水情數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，用戶可通過(guò)登錄到神州天鴻網(wǎng)絡(luò)管理中心下載相應(yīng)的水情數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)水情數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，包括水位、流量、降水量等水文要素；自動(dòng)測(cè)站自動(dòng)完成各類水文數(shù)據(jù)的采集，然后通過(guò)北斗終端將所有數(shù)據(jù)發(fā)回到中心站，由中心站完成統(tǒng)一處理和統(tǒng)計(jì)；自動(dòng)測(cè)站可設(shè)定為自動(dòng)定時(shí)報(bào)、增量報(bào)等。GISGIS 顯示及測(cè)站狀態(tài)顯示，通

14、過(guò)將遠(yuǎn)端測(cè)站相關(guān)狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)與電子地圖顯示相結(jié)合，可以在數(shù)據(jù)控制中心為用戶提供直觀的視圖顯示功能，將遠(yuǎn)端測(cè)站的位置以及工作狀態(tài)在電子地圖上直觀地顯示。四，北斗衛(wèi)星定位用戶機(jī)的功能與特點(diǎn)國(guó)人通信生產(chǎn)的雙星定位用戶終端機(jī)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同主要分為四種類型：車載式、艦/船載式、手持型、監(jiān)測(cè)通信型。這幾種用戶終端機(jī)適用于不同的場(chǎng)合，滿足用戶的定位、導(dǎo)航、通信、監(jiān)測(cè)等多方面的需求。北斗用戶機(jī)的特點(diǎn),能提供晝夜 2424 小時(shí)全天時(shí)的功能服務(wù)。 利用同步軌道衛(wèi)星完成全球所需區(qū)域覆蓋，從地面觀察，它永遠(yuǎn)懸在空中某一點(diǎn)，所以晝夜 2424 小時(shí)提供定位、導(dǎo)航、通信和授時(shí)服務(wù)。,在戰(zhàn)略應(yīng)用上，由于是自主獨(dú)立運(yùn)行體系，特別適用于軍事應(yīng)用上的安全可靠性，可以打破外國(guó)封鎖，保證國(guó)防安全。,實(shí)現(xiàn)中心監(jiān)控。系統(tǒng)提供了中心監(jiān)控的功能，數(shù)據(jù)處理集中在地面中心站，測(cè)站的所有服務(wù)項(xiàng)目都在地面中心站完成