導(dǎo)航基本理論

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)概述1本次培訓(xùn)主要內(nèi)容衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理GPS的系統(tǒng)組成衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)工作原理23身邊的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)車載導(dǎo)航儀4身邊的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)手持導(dǎo)航儀已知一顆衛(wèi)星的位置和接收器到它的距離，就可以確定接收器在一個(gè)球面上。~2萬km1.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理d1d2已知兩顆衛(wèi)星的位置和接收器到它們的距離，就可以確定接收器在一個(gè)環(huán)上。d3在太空中！如果知道三顆衛(wèi)星的位置和接收器到它們的距離，通?？梢源_定接收器一定位于兩點(diǎn)之一。若排除一點(diǎn)接收器的位置就確定了。1.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理1.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位過程可描述為:圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星連續(xù)向地球表面發(fā)射經(jīng)過編碼調(diào)制的連續(xù)無線電信號(hào)；信號(hào)中含有衛(wèi)星信號(hào)準(zhǔn)確的發(fā)射時(shí)間,以及不同的時(shí)間衛(wèi)星在空間的準(zhǔn)確位置(由衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的星歷參數(shù)和歷書參數(shù)描述)；衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)出的無線電信號(hào),測(cè)量信號(hào)的到達(dá)時(shí)間,計(jì)算衛(wèi)星和用戶之間的距離；用導(dǎo)航算法(最小二乘法或?yàn)V波估計(jì)方法)解算得到用戶的位置。91.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理理想定位模型101.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理理想定位模型111.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理實(shí)際定位模型121.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理實(shí)際定位模型132.GPS的系統(tǒng)組成GPS系統(tǒng)由三部分組成空間部分地面控制部分用戶設(shè)備部分14這三部分有各自獨(dú)立的功能和作用，對(duì)于整個(gè)全球定位系統(tǒng)來說，它們都是不可缺少的。2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分GPS的空間部分的組成GPS衛(wèi)星星座166個(gè)軌道面平均軌道高度20200km軌道傾角55周期11h58min（顧及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前4min重復(fù)一次）2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分GPS衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)星座：21+321顆正式的工作衛(wèi)星+3顆活動(dòng)的備用衛(wèi)星保證在每天24小時(shí)的任何時(shí)刻，在高度角15以上，能夠同時(shí)觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星當(dāng)前星座：28顆172.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分182.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分GPS衛(wèi)星的地面軌跡192.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分GPS衛(wèi)星作用：接收、存儲(chǔ)導(dǎo)航電文生成用于導(dǎo)航定位的信號(hào)（測(cè)距碼、載波）發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號(hào)（采用雙相調(diào)制法調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和導(dǎo)航電文）接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測(cè)核暴等。主要設(shè)備太陽能電池板原子鐘（2臺(tái)銫鐘、2臺(tái)銣鐘）信號(hào)生成與發(fā)射裝置

20Slide21GPS衛(wèi)星結(jié)構(gòu)雙葉對(duì)日定向太陽能電池帆板，全長5.33m，接受日光面積7.2m2。采用鋁蜂巢結(jié)構(gòu)，主體呈柱形，直徑為1.5m多波束定向天線，這是一種由12個(gè)單元構(gòu)成的成形波束螺旋天線陣，能發(fā)射L1和L2波段的信號(hào)，其波束方向圖能覆蓋約半個(gè)地球。在星體兩端面上裝有全向遙測(cè)遙控天線，用于與地面監(jiān)控網(wǎng)通信。GPS衛(wèi)星結(jié)構(gòu)Slide22GPS衛(wèi)星迄今已設(shè)計(jì)了三代。第一代Block1型用于系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，稱實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，共研制和發(fā)射了11顆，設(shè)計(jì)壽命5年，現(xiàn)已停止工作。第二代Block2和2A型衛(wèi)星稱為工作衛(wèi)星，共研制了28顆，設(shè)計(jì)壽命7.5年，從1989年初到1994年上半年發(fā)射完畢。第三代Block2R和2F型衛(wèi)星預(yù)計(jì)20顆，以取代第二代衛(wèi)星，改善全球定位系統(tǒng)。2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分GPS衛(wèi)星類型試驗(yàn)衛(wèi)星：BlockⅠ工作衛(wèi)星：BlockⅡBlockⅡ：存儲(chǔ)星歷能力為14天，具有SA和AS地能力BlockⅡA（Advanced）：衛(wèi)星間可相互通訊，存儲(chǔ)星歷能力為180天，SV35和SV36帶有激光反射棱鏡BlockⅡR（Replacement/Replenishment）：衛(wèi)星間可相互跟蹤相互通訊BlockⅡF（FollowOn）：新一代的GPS衛(wèi)星,增設(shè)第三民用頻率232.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的空間部分24BlockIIRBlockIIABlockIIABlockIIRBlockIIFBlockIIR不同類型的GPS衛(wèi)星2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分地面監(jiān)控部分（GroundSegment）組成主控站：1個(gè)監(jiān)測(cè)站：5個(gè)注入站：3個(gè)通訊與輔助系統(tǒng)252.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分地面監(jiān)控部分（GroundSegment）（續(xù)）26科羅拉多阿松森群島（大西洋）迭戈加西亞（印度洋）卡瓦加蘭（太平洋）夏威夷（太平洋）2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分監(jiān)測(cè)站（5個(gè)）作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集氣象信息，并將所收集到的數(shù)據(jù)傳送給主控站。地點(diǎn)：夏威夷、主控站及三個(gè)注入站。272.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分主控站（1個(gè)）作用：管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，收集各監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)，編制導(dǎo)航電文，送往注入站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星，監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，向衛(wèi)星發(fā)送控制指令；衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理。地點(diǎn)：美國科羅拉多州法爾孔空軍基地。282.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分注入站（3個(gè)）作用：將導(dǎo)航電文注入GPS衛(wèi)星。地點(diǎn)：阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）和卡瓦加蘭（太平洋）29接收機(jī)調(diào)制解調(diào)器銫鐘氣象傳感器監(jiān)測(cè)站觀測(cè)星歷與時(shí)鐘主控站計(jì)算誤差編算注入導(dǎo)航電文調(diào)制解調(diào)器高功率放大器指令發(fā)生器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部設(shè)備注入站數(shù)據(jù)處理機(jī)數(shù)據(jù)處理機(jī)L1L2S波段GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分負(fù)責(zé)監(jiān)控全球定位系統(tǒng)的工作：監(jiān)測(cè)衛(wèi)星是否正常工作，是否沿預(yù)定的軌道運(yùn)行跟蹤計(jì)算衛(wèi)星的軌道參數(shù)并發(fā)送給衛(wèi)星，由衛(wèi)星通過導(dǎo)航電文發(fā)送給用戶保持各顆衛(wèi)星的時(shí)間同步必要時(shí)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行調(diào)度2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的用戶部分組成用戶接收設(shè)備接收設(shè)備GPS信號(hào)接收機(jī)其它儀器設(shè)備32用戶部分組成GPS信號(hào)接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備GPS接收機(jī)接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的無線電設(shè)備GPS接收機(jī)的組成天線、接收機(jī)、處理器、控制顯示單元、電源GPS接收機(jī)的作用接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號(hào)，以獲得必要的定位信息和觀測(cè)量，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理而完成定位工作2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的用戶部分3、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——概述信號(hào)傳輸體制的內(nèi)涵多路接入方式：TDMA、FDMA和CDMA信號(hào)調(diào)制體制：BPSK、QPSK和BOC等導(dǎo)航偽碼信號(hào)：C碼和P碼導(dǎo)航電文343、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——概述GPS衛(wèi)星信號(hào)的組成部分載波（Carrier）L1L2測(cè)距碼（RangingCode）C/A碼（目前只被調(diào)制在L1上）P(Y)碼（被分別調(diào)制在L1和L2上）衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文（Message）GPS衛(wèi)星信號(hào)的生成關(guān)鍵設(shè)備–

原子鐘353、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——載波GPS衛(wèi)星的基準(zhǔn)頻率f0由衛(wèi)星上的原子鐘直接產(chǎn)生頻率為10.23MHz衛(wèi)星信號(hào)的所有成分均是該基準(zhǔn)頻率的倍頻或分頻363、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——載波作用搭載其它調(diào)制信號(hào)測(cè)距測(cè)定多普勒頻移類型目前L1–

頻率：154f0=1575.43MHz；波長：19.03cmL2–

頻率：120f0=1227.60MHz；波長：24.42cm現(xiàn)代化后增加L5–

頻率：115f0=1176.45MHz；波長：25.48cm373、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——載波特點(diǎn)所選擇的頻率有利于測(cè)定多普勒頻移所選擇的頻率有利于減弱信號(hào)所受的電離層折射影響選擇兩個(gè)頻率可以較好地消除信號(hào)的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號(hào)的頻率有關(guān)）383、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——測(cè)距碼作用測(cè)距性質(zhì)為偽隨機(jī)噪聲碼（PRN－PseudoRandomNoise）不同的碼（包括未對(duì)齊的同一組碼）間的相關(guān)系數(shù)為0或1/n（n為碼元數(shù)）對(duì)齊的同一組碼間的相關(guān)系數(shù)為1393、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——測(cè)距碼類型目前C/A碼（Coarse/AcquisitionCode）–

粗碼/捕獲碼；碼率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含碼元數(shù)：1023；碼元寬度：293.05m；僅被調(diào)制在L1上P（Y）碼（PreciseCode）–

精碼；碼率：10.23MHz；周期：7天；1周期含碼元數(shù)：6187104000000；碼元寬度：29.30m；被調(diào)制在L1和L2上現(xiàn)代化后在L2上調(diào)制C/A碼在L1和L2增加調(diào)制M碼403、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文作用：向用戶提供衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘參數(shù)、衛(wèi)星狀態(tài)信息及其它信息基本結(jié)構(gòu)413、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文遙測(cè)字（TLM–TelemetryWord）每一子幀的第1個(gè)字用作捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)交接字（HOW–HandOverWord）每一子幀的第2個(gè)字主要內(nèi)容：Z計(jì)數(shù)423、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文第一數(shù)據(jù)塊第1子幀的第3~10個(gè)字內(nèi)容：WN–GPS周L2所調(diào)制測(cè)距碼標(biāo)識(shí)符–

“10”表示C/A碼，“01”表示P(Y)碼傳輸參數(shù)N–URATGD–

信號(hào)在衛(wèi)星內(nèi)部的時(shí)延星鐘數(shù)據(jù)齡期AODC星鐘改正參數(shù)a0（鐘偏），a1（鐘速），a2（鐘漂）433、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文第二數(shù)據(jù)塊第2、3子幀的第3~10個(gè)字內(nèi)容該發(fā)送信號(hào)衛(wèi)星的星歷－廣播星歷星歷參數(shù)443、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文第三數(shù)據(jù)塊第4、5子幀的第3~10個(gè)字內(nèi)容：所有衛(wèi)星歷書（概略星歷）第三數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容每12.5分鐘重復(fù)一次453、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多路接入方式1：TDMA在GPS最初設(shè)計(jì)階段，曾經(jīng)考慮采用時(shí)分多址（TDMA）方式來傳送C/A碼信號(hào)和P碼（精密碼）信號(hào)；具體接入方式是先傳送C/A碼信號(hào)的全部或部分周期，然后傳送P碼信號(hào)的一部分。存在問題：民用用戶不能接入軍用P碼信號(hào)；時(shí)分方式可能引起載波相位的不連續(xù)；時(shí)分接入方式也可能改變民用信號(hào)的自相關(guān)和互相關(guān)特性。以上結(jié)論并不是絕對(duì)的，在GPS現(xiàn)代化中在L2C中重新啟用了TDMA方式。463、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多路接入方式2：FDMAGLONASS采用FDMA方式，不同衛(wèi)星信號(hào)調(diào)制在不同的載頻上。FDMA的缺點(diǎn)：前端復(fù)雜，接收機(jī)體積大且造價(jià)昂貴，是GLONASS市場(chǎng)占有率低的一個(gè)重要因素。FDMA的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)選碼更容易473、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多路接入方式3：CDMA衛(wèi)星導(dǎo)航上最常用的多路接入方式，同一載頻上同時(shí)傳送多路衛(wèi)星信號(hào)，不同衛(wèi)星采用不同的偽碼來區(qū)分。CDMA的缺點(diǎn)：要選用互相關(guān)特性良好的偽碼，相對(duì)于FDMA方式，存在一定的難度。CDMA的優(yōu)點(diǎn)：是衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的多路接入方式。483、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種調(diào)制方式1、BPSK調(diào)制（雙相移相鍵控調(diào)制）493、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種調(diào)制方式2、BPSK調(diào)制與QPSK調(diào)制503、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種調(diào)制方式2、BPSK/QPSK調(diào)制信號(hào)頻譜碼率越快、主瓣越寬頻譜都是線狀譜軍民碼頻譜中心頻點(diǎn)相重合513、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種調(diào)制方式3、BOC調(diào)制（二相載波偏移）偏移載波調(diào)制（OffsetCarrier）是指通過使用一組子載波波形來調(diào)制二進(jìn)制偽隨機(jī)碼信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)頻譜分離的方法。它可將偽碼信號(hào)頻譜搬移至工作頻段內(nèi)的任何子載頻上，從而實(shí)現(xiàn)頻譜分離。在偏移載波調(diào)制時(shí)，如果使用二進(jìn)制方波作為子載波波形，則調(diào)制方式即稱為二相偏移載波調(diào)制（BinaryOffsetCarrier—BOC）523、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種調(diào)制方式3、BOC調(diào)制（二相載波偏移）BOC調(diào)制包括兩個(gè)定制參數(shù)，一般記為BOC(fs,fc)，其中為fs為子載波頻率，fc為偽碼碼率，下面以BOC(10.23,5.115)調(diào)制方式進(jìn)行介紹。在該調(diào)制方式下，偽碼以5.115Mbps碼率播發(fā)，子載波以10.23Mbps碼率播發(fā)，也即每個(gè)偽碼碼片包含4個(gè)子載波碼元。533、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種調(diào)制方式3、BOC調(diào)制（二相載波偏移）通過BOC調(diào)制，軍碼功率譜的主要部分不再集中在頻帶中央，而是分布在頻帶兩側(cè)，正好和民碼功率譜的主要部分相錯(cuò)開，這樣就實(shí)現(xiàn)了軍碼和民碼的頻譜分離，使系統(tǒng)抗干擾性能大大提高。BOC調(diào)制軍碼的功率譜為543、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種電文編排方式1、基于固定幀格式的電文數(shù)據(jù)以50Hz速率發(fā)送每幀數(shù)據(jù)5個(gè)子幀，每個(gè)子幀300bit；1～3號(hào)子幀30sec重復(fù)一次；而4～5號(hào)子幀有25個(gè)頁面，即一條完整的導(dǎo)航電文需要25幀組成，播完耗時(shí)12.5min每個(gè)分幀都包含單獨(dú)的校驗(yàn)bit553、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種電文編排方式2、基于信息分類的導(dǎo)航電文基于信息分類的導(dǎo)航電文以數(shù)據(jù)塊為單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含300BIT數(shù)據(jù)，發(fā)送時(shí)間為12s(25bps)。按照發(fā)送內(nèi)容的不同，構(gòu)成不同類型的數(shù)據(jù)塊。導(dǎo)航電文生成過程中根據(jù)需要生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，然后按照順序發(fā)送。563、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種電文編排方式3、兩種導(dǎo)航電文格式比較首次定位時(shí)間方法二大于方法一，主要原因：基于信息分類的導(dǎo)航電文速率只有25bps，而基于固定幀格式的導(dǎo)航電文為50bps。對(duì)于民用用戶，不過分追求首次定位時(shí)間。通信利用率：基于固定幀格式的導(dǎo)航電文約為87％基于信息分類的導(dǎo)航電文約97％。基于信息分類的導(dǎo)航電文的靈活性更高。573、衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳輸體制

——多種電文編排方式4、糾錯(cuò)編碼問題以前GPS導(dǎo)航電文傳送之前沒有采用糾錯(cuò)編碼。但在GPS現(xiàn)代化和Galileo中，為了提高系統(tǒng)的性能，采用了（2,1,7）卷積編碼。優(yōu)點(diǎn)是譯碼可達(dá)5.1～5.3dB，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速率加倍（數(shù)據(jù)傳送效率為50%）。另外，還可采用線性分組碼，如BCH編碼，一般情況下數(shù)據(jù)傳送效率高于卷積碼，但譯碼增益要低于卷積碼。584、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)美國： GPS俄羅斯: GLONASS歐盟： GALILEO中國：

北斗（Beidou,Compass）594、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GLONASS系統(tǒng)GLONASS是由蘇聯(lián)開始研制后由俄羅斯繼續(xù)完善的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GLONASS由俄羅斯國防部管理和操作。GLONASS主要功能和原理與GPS相似，為用戶提供位置、速度和時(shí)間信息。提供軍用和民用兩種服務(wù)。

GLONASS起步較GPS晚9年，全星座正常運(yùn)行晚3年。于1996年1月正式建成并投入使用；但受技術(shù)水平的限制，GLONASS衛(wèi)星的壽命短，先后有40顆衛(wèi)星退出服務(wù)；2004年1月在軌衛(wèi)星11顆，10顆正常工作。2010年在軌衛(wèi)星22顆，能覆蓋俄羅斯全境，2011年12月達(dá)到系統(tǒng)滿能力運(yùn)行所需的24顆要求?？偟膩碚f，由于技術(shù)和俄羅斯經(jīng)濟(jì)的原因，GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)基本上一直處于降效運(yùn)行狀態(tài)。604、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GLONASS系統(tǒng)614、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GLONASS系統(tǒng)624、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GLONASS系統(tǒng)634、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GLONASS系統(tǒng)644、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GLONASS系統(tǒng)信號(hào)傳輸體制直接序列擴(kuò)頻軍、民信號(hào)使用不同偽碼雙頻信號(hào)傳輸（L1，L2）L1：CA碼、P碼 QPSKL2：P碼 BPSK各衛(wèi)星間頻分多址654、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GLONASS系統(tǒng)664、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GALILEO系統(tǒng)674、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GALILEO系統(tǒng)684、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GALILEO系統(tǒng)694、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GALILEO系統(tǒng)服務(wù)內(nèi)容導(dǎo)航定位：普通用戶10米，特殊用戶1米授時(shí)：33ns通信：利用現(xiàn)有的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)搜索救援704、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——GALILEO系統(tǒng)GALILEO信號(hào)體制直接序列擴(kuò)頻各衛(wèi)星之間碼分多址（CDMA）三個(gè)載波頻段，均在L波段，其中一些與GPS和GLONASS將來所用頻段重合具體信號(hào)格式尚未確定714、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)

我國衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)起步較晚，2000年以前主要依賴于GPS系統(tǒng)和GLONASS系統(tǒng)，對(duì)我國政治、經(jīng)濟(jì)和軍事戰(zhàn)略產(chǎn)生了極大的制約。為了擺脫這種不利局面，從1983年陳芳允院士提出雙星定位構(gòu)想起，到1995年正式立項(xiàng)建設(shè)，經(jīng)過十多年的努力，2000年系統(tǒng)正式建成投入使用，標(biāo)志著我國衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)期。北斗一號(hào)系統(tǒng)是我國第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它能提供快速定位、簡短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)三項(xiàng)服務(wù)。作為我國自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，“北斗一號(hào)”系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)域覆蓋我國和周邊地區(qū)，對(duì)于保證我軍在導(dǎo)航定位方面不依賴于美國的GPS或俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)，對(duì)于我軍實(shí)現(xiàn)新時(shí)期軍事戰(zhàn)略都具有重要意義。72

2000年十月和十二月，中國兩次成功發(fā)射“北斗”導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星（一代），為中國“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

“北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星”由中國航天科技集團(tuán)空間技術(shù)研究院研制。一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)目前是由定位于赤道上空的兩顆地球同步衛(wèi)星、地面中心站、用戶終端三部分組成的。定位可以由用戶終端向中心站發(fā)出請(qǐng)求，中心站對(duì)其進(jìn)行定位后將位置信息廣播出去由該用戶獲取，也可以由中心站主動(dòng)進(jìn)行指定用戶的定位，定位后不將位置信息發(fā)送給用戶，而由中心站保存。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在國際電信聯(lián)盟登記的頻段為衛(wèi)星無線電定位業(yè)務(wù)頻段，上行為L頻段（頻率1610～1626．5MHz），下行為S頻段（頻率2483．5～2500MHz）；登記的衛(wèi)星位置為赤道面東經(jīng)80度、140度和110．5度（最后一個(gè)為備份星星位）。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)目的：快速定位、實(shí)時(shí)導(dǎo)航，簡短通訊，精密授時(shí)由兩顆地球同步軌道衛(wèi)星組成星座，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)簡單4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)定位原理以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個(gè)球面，用戶機(jī)必然位于這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。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)快速定位；

地面中心站發(fā)出的測(cè)距信號(hào)（具體為格式化的幀結(jié)構(gòu)及其偽碼）含有時(shí)間信息，經(jīng)過衛(wèi)星-用戶終端站-衛(wèi)星，再回到中心站，由出入站信號(hào)的時(shí)間差可計(jì)算出距離。

優(yōu)先級(jí)最高的用戶，從用戶終端站發(fā)射應(yīng)答信號(hào)到用戶終端站到定位結(jié)果，可在1s之內(nèi)完成。定位精度高，一般為幾十米，可提高到10m以內(nèi)。實(shí)時(shí)導(dǎo)航；簡短通信；北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報(bào)文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個(gè)漢字的短報(bào)文信息。精密授時(shí)。根據(jù)不同的精度要求,利用授時(shí)終端,完成與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)之間的時(shí)間和頻率同步,提供100ns（單向授時(shí)）和20ns（雙向授時(shí)）的時(shí)間同步精度。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)定位工作主要在中心站完成，屬于主動(dòng)式導(dǎo)航定位系統(tǒng)二維導(dǎo)航和定位，高程結(jié)果需要由其他途徑獲得主要的優(yōu)勢(shì)在于軍用：通訊、集團(tuán)用戶的調(diào)度和派遣地面中心站用戶S1S2DS1DS2D1D24、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)處理中心可以：利用北斗用戶的實(shí)時(shí)運(yùn)行軌跡和相關(guān)地圖對(duì)動(dòng)態(tài)用戶進(jìn)行導(dǎo)航和交通管制遙測(cè)北斗用戶接收機(jī)的工作狀態(tài)，報(bào)警用戶收發(fā)機(jī)的故障，識(shí)別用戶身份，控制用戶使用響應(yīng)并回復(fù)集團(tuán)用戶對(duì)下屬用戶的定位審查4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)一代北斗的特點(diǎn)

"北斗"具有定位和通信雙重作用,具備的短信通訊功能就是GPS所不具備的。

"北斗"定位精度20米左右。目前"北斗"終端價(jià)格已經(jīng)趨于GPS終端價(jià)格。

.采用接收終端不需鋪設(shè)地面基站。災(zāi)難中心的船只一秒鐘就可以發(fā)出信息。一代北斗的不足北斗一號(hào)系統(tǒng)屬于有源定位系統(tǒng)，系統(tǒng)容量有限，定位終端比較復(fù)雜。北斗一號(hào)系統(tǒng)屬于區(qū)域定位系統(tǒng)，目前只能為中國以及周邊地區(qū)提供定位服務(wù)，與GPS的全球定位相差甚遠(yuǎn)。定位精度低，定位精度最高20米，而GPS可以到10米以內(nèi)。由于采用衛(wèi)星無線電測(cè)定體制，用戶終端機(jī)工作時(shí)要發(fā)送無線電信號(hào)，會(huì)被敵方無線電偵測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)，不適合軍用。無法在高速移動(dòng)平臺(tái)上使用，且與GPS完善成熟的運(yùn)營相比，未來處于不斷完善之中。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號(hào)”系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)按照三步走的總體規(guī)劃分步實(shí)施：第一步，1994年啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)，2000年形成區(qū)域有源服務(wù)能力；第二步，2004年啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，2012年形成區(qū)域無源服務(wù)能力；第三步，2020年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成全球無源服務(wù)能力。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)-建設(shè)原則北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，以應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為根本目標(biāo)，不僅要建成系統(tǒng)，更要用好系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益，遵循以下建設(shè)原則：開放性北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用將對(duì)全世界開放，為全球用戶提供高質(zhì)量的免費(fèi)服務(wù)，積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作，促進(jìn)各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自主性中國將自主建設(shè)和運(yùn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可獨(dú)立為全球用戶提供服務(wù)。兼容性在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際委員會(huì)（ICG）和國際電聯(lián)（ITU）框架下，使北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與世界各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容與互操作，使所有用戶都能享受到衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展的成果。漸進(jìn)性中國將積極穩(wěn)妥地推進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，不斷完善服務(wù)質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)各階段的無縫銜接。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)-工程任務(wù)主要任務(wù)：

研制生產(chǎn)5顆GEO衛(wèi)星和30顆Non-GEO衛(wèi)星，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用CZ-3A系列運(yùn)載火箭發(fā)射共35顆衛(wèi)星，西安衛(wèi)星測(cè)控中心提供衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)與運(yùn)行測(cè)控支持。

2012年形成區(qū)域無源服務(wù)能力2020年形成全球無源服務(wù)能力4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)系統(tǒng)組成：空間段：由5顆GEO衛(wèi)星和30顆Non-GEO衛(wèi)星組成Non-GEO衛(wèi)星GEO衛(wèi)星星座4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)系統(tǒng)組成：地面段：由主控站、上行注入站和監(jiān)測(cè)站組成北斗系統(tǒng)地面段4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)系統(tǒng)組成：用戶段：由北斗用戶終端以及與其它GNSS兼容的終端組成北斗系統(tǒng)的用戶終端4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)：北斗時(shí)（BDT）溯源到協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC（NTSC），與UTC的時(shí)間偏差小于100納秒。BDT的起算歷元時(shí)間是2006年1月1日零時(shí)零分零秒（UTC）。BDT與GPS時(shí)和Galileo時(shí)的互操作在北斗設(shè)計(jì)時(shí)間系統(tǒng)時(shí)已經(jīng)考慮，BDT與GPS時(shí)和Galileo時(shí)的時(shí)差將會(huì)被監(jiān)測(cè)和發(fā)播。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)：北斗系統(tǒng)采用中國2000大地坐標(biāo)系（CGS2000）。CGS2000與國際地球參考框架ITRF的一致性約為5個(gè)厘米。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)全球服務(wù)開放服務(wù)：定位精度:10m測(cè)速精度:0.2m/s授時(shí)精度:20ns授權(quán)服務(wù)

區(qū)域服務(wù)廣域差分服務(wù)定位精度:1m短報(bào)文通信服務(wù)4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號(hào)”系統(tǒng)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)前情況簡介發(fā)展階段：北斗一號(hào)：2000年開始應(yīng)用：3顆GEO星，提供RDSS有源定位功能；北斗二號(hào)一期：2005年開始建設(shè)，2012年完成星座布局、開始區(qū)域系統(tǒng)應(yīng)用，提供RNSS＋RDSS定位；北斗二號(hào)二期：2010年開始建設(shè)，2020年預(yù)計(jì)完成建設(shè)，覆蓋全球；當(dāng)前衛(wèi)星系統(tǒng)狀態(tài)北斗二號(hào)一期：12＋2顆星；5顆GEO、5顆IGSO、4顆MEO；已發(fā)射12顆衛(wèi)星，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12；可以覆蓋東西方向：關(guān)島到中東；南北：澳洲到俄羅斯；RNSS業(yè)務(wù)：12顆星提供無源定位業(yè)務(wù)（類似GPS）；RDSS業(yè)務(wù)：5顆GEO提供有源定位業(yè)務(wù)（通信體制）；北斗導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)前情況簡介北斗一號(hào)/北斗二號(hào)一期RDSS業(yè)務(wù)（有源）S波段（衛(wèi)星到用戶）頻率：2491.75

±4.08MHzL波段（用戶到衛(wèi)星）頻率：1615.68±4.08MHz定位精度：在標(biāo)校站覆蓋區(qū)定位精度可達(dá)20米通信：最多120個(gè)漢字的雙向報(bào)文通信授時(shí)精度：100ns（單向授時(shí)），20ns（雙向授時(shí)）北斗二號(hào)一期RNSS業(yè)務(wù)（無源）L波段3個(gè)頻點(diǎn)：B1頻點(diǎn)1561.098MHz，C碼2.046Mcps，P碼2.046McpsB2頻點(diǎn)1207.14MHz，C碼2.046Mcps，P碼10.23McpsB3頻點(diǎn)1268.52MHz，C碼10.23Mcps，P碼10.23Mcps定位精度：10m測(cè)速精度：0.2m/s授時(shí)精度：10ns北斗導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)前情況簡介北斗導(dǎo)航應(yīng)用情況：軍用：B1、B2、B3頻點(diǎn)，P碼；通用機(jī)型應(yīng)用；平臺(tái)分類：手持、車載、指揮等應(yīng)用；功能：定位、定向、導(dǎo)航等通用應(yīng)用；性能分類：準(zhǔn)靜態(tài)（行走、汽車）、低動(dòng)態(tài)、高動(dòng)態(tài)；不抗干擾、抗窄帶干擾、抗寬帶干擾；武器平臺(tái)專用裝備應(yīng)用；彈載平臺(tái)：炮彈、火箭彈、制導(dǎo)炸彈、導(dǎo)彈。。。。。。機(jī)載平臺(tái)、特殊裝備平臺(tái)等；民用：B1、B2頻點(diǎn)，C碼；消費(fèi)領(lǐng)域：手機(jī)、個(gè)人轎車、個(gè)人多媒體終端等；行業(yè)領(lǐng)域：交通運(yùn)輸、武警公安、應(yīng)急救災(zāi)、國土測(cè)量、電力電信移動(dòng)等領(lǐng)域；“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的軍事功能與GPS類似，如：飛機(jī)、導(dǎo)彈、水面艦艇和潛艇的定位導(dǎo)航；彈道導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)發(fā)射車、自行火炮與多管火箭發(fā)射車等武器載具發(fā)射位置的快速定位，以縮短