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之一。若排除一點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；信號中含有衛(wèi)星信號準確的發(fā)射時間,以及不同的時間衛(wèi)星在空間的準確位置(由衛(wèi)星運動的星歷參數(shù)和歷書參數(shù)描述)；衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收衛(wèi)星發(fā)出的無線電信號,測量信號的到達時間,計算衛(wèi)星和用戶之間的距離；用導(dǎo)航算法(最小二乘法或濾波估計方法)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)航定位原理實際定位模型121.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理實際定位模型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這三部分有各自獨立的功能和作用，對于整個全球定位系統(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)計星座：21+321顆正式的工作衛(wèi)星+3顆活動的備用衛(wèi)星保證在每天24小時的任何時刻，在高度角15以上，能夠同時觀測到4顆以上衛(wèi)星當前星座：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、存儲導(dǎo)航電文生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波）發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙相調(diào)制法調(diào)制在載波上的測距碼和導(dǎo)航電文）接受地面指令，進行相應(yīng)操作其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。主要設(shè)備太陽能電池板原子鐘（2臺銫鐘、2臺銣鐘）信號生成與發(fā)射裝置

20Slide21GPS衛(wèi)星結(jié)構(gòu)雙葉對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，其波束方向圖能覆蓋約半個地球。在星體兩端面上裝有全向遙測遙控天線，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)計了三代。第一代Block1型用于系統(tǒng)實驗，稱實驗衛(wèi)星，共研制和發(fā)射了11顆，設(shè)計壽命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)星類型試驗衛(wèi)星：BlockⅠ工作衛(wèi)星：BlockⅡBlockⅡ：存儲星歷能力為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個監(jiān)測站：5個注入站：3個通訊與輔助系統(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)測站（5個）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：夏威夷、主控站及三個注入站。272.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分主控站（1個）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)星維護與異常情況的處理。地點：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）作用：將導(dǎo)航電文注入GPS衛(wèi)星。地點：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接收機調(diào)制解調(diào)器銫鐘氣象傳感器監(jiān)測站觀測星歷與時鐘主控站計算誤差編算注入導(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)存儲器和外部設(shè)備注入站數(shù)據(jù)處理機數(shù)據(jù)處理機L1L2S波段GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星2.GPS的系統(tǒng)組成

——GPS的地面控制部分負責(zé)監(jiān)控全球定位系統(tǒng)的工作：監(jiān)測衛(wèi)星是否正常工作，是否沿預(yù)定的軌道運行跟蹤計算衛(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)星的時間同步必要時對衛(wèi)星進行調(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信號接收機其它儀器設(shè)備32用戶部分組成GPS信號接收機及相關(guān)設(shè)備GPS接收機接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的無線電設(shè)備GPS接收機的組成天線、接收機、處理器、控制顯示單元、電源GPS接收機的作用接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，以獲得必要的定位信息和觀測量，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)航信號傳輸體制

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

——概述GPS衛(wèi)星信號的組成部分載波（Carrier）L1L2測距碼（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)星信號的生成關(guān)鍵設(shè)備–

原子鐘353、衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳輸體制

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

——載波作用搭載其它調(diào)制信號測距測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)航信號傳輸體制

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

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

——測距碼類型目前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)航信號傳輸體制

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

——衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文第一數(shù)據(jù)塊第1子幀的第3~10個字內(nèi)容：WN–GPS周L2所調(diào)制測距碼標識符–

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

信號在衛(wèi)星內(nèi)部的時延星鐘數(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個字內(nèi)容該發(fā)送信號衛(wèi)星的星歷－廣播星歷星歷參數(shù)443、衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳輸體制

——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)航信號傳輸體制

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

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

——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，同一載頻上同時傳送多路衛(wèi)星信號，不同衛(wèi)星采用不同的偽碼來區(qū)分。CDMA的缺點：要選用互相關(guān)特性良好的偽碼，相對于FDMA方式，存在一定的難度。CDMA的優(yōu)點：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)航信號傳輸體制

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

——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)制二進制偽隨機碼信號從而實現(xiàn)頻譜分離的方法。它可將偽碼信號頻譜搬移至工作頻段內(nèi)的任何子載頻上，從而實現(xiàn)頻譜分離。在偏移載波調(diào)制時，如果使用二進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)，也即每個偽碼碼片包含4個子載波碼元。533、衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳輸體制

——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開，這樣就實現(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個子幀，每個子幀300bit；1～3號子幀30sec重復(fù)一次；而4～5號子幀有25個頁面，即一條完整的導(dǎo)航電文需要25幀組成，播完耗時12.5min每個分幀都包含單獨的校驗bit553、衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳輸體制

——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，每個數(shù)據(jù)塊包含300BIT數(shù)據(jù)，發(fā)送時間為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。對于民用用戶，不過分追求首次定位時間。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％?；谛畔⒎诸惖膶?dǎo)航電文的靈活性更高。573、衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳輸體制

——多種電文編排方式4、糾錯編碼問題以前GPS導(dǎo)航電文傳送之前沒有采用糾錯編碼。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)點是譯碼可達5.1～5.3dB，缺點是數(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月達到系統(tǒng)滿能力運行所需的24顆要求。總的來說，由于技術(shù)和俄羅斯經(jīng)濟的原因，GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)基本上一直處于降效運行狀態(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)信號傳輸體制直接序列擴頻軍、民信號使用不同偽碼雙頻信號傳輸（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：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信號體制直接序列擴頻各衛(wèi)星之間碼分多址（CDMA）三個載波頻段，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”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)，對我國政治、經(jīng)濟和軍事戰(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，標志著我國衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展進入一個新的時期。北斗一號系統(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)字報文通信和授時三項服務(wù)。作為我國自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，“北斗一號”系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)域覆蓋我國和周邊地區(qū)，對于保證我軍在導(dǎo)航定位方面不依賴于美國的GPS或俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)，對于我軍實現(xiàn)新時期軍事戰(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)航試驗衛(wèi)星”由中國航天科技集團空間技術(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)出請求，中心站對其進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進行指定用戶的定位，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”系統(tǒng)目的：快速定位、實時導(dǎo)航，簡短通訊，精密授時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”系統(tǒng)定位原理以2顆衛(wèi)星的已知坐標為圓心，各以測定的本星至用戶機距離為半徑，形成2個球面，用戶機必然位于這2個球面交線的圓弧上。電子高程地圖提供的是一個以地心為球心、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”系統(tǒng)快速定位；

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

優(yōu)先級最高的用戶，從用戶終端站發(fā)射應(yīng)答信號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)。實時導(dǎo)航；簡短通信；北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息。精密授時。根據(jù)不同的精度要求,利用授時終端,完成與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)之間的時間和頻率同步,提供100ns（單向授時）和20ns（雙向授時）的時間同步精度。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗一號”系統(tǒng)定位工作主要在中心站完成，屬于主動式導(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)勢在于軍用：通訊、集團用戶的調(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”系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)處理中心可以：利用北斗用戶的實時運行軌跡和相關(guān)地圖對動態(tài)用戶進行導(dǎo)航和交通管制遙測北斗用戶接收機的工作狀態(tài)，報警用戶收發(fā)機的故障，識別用戶身份，控制用戶使用響應(yīng)并回復(fù)集團用戶對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”系統(tǒng)一代北斗的特點

"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"終端價格已經(jīng)趨于GPS終端價格。

.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。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)星無線電測定體制，用戶終端機工作時要發(fā)送無線電信號，會被敵方無線電偵測設(shè)備發(fā)現(xiàn)，不適合軍用。無法在高速移動平臺上使用，且與GPS完善成熟的運營相比，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”系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)按照三步走的總體規(guī)劃分步實施：第一步，1994年啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(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”系統(tǒng)4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

——“北斗二號”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，不僅要建成系統(tǒng)，更要用好系統(tǒng)，強調(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)用將對全世界開放，為全球用戶提供高質(zhì)量的免費服務(wù)，積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作，促進各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作，推動衛(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（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。漸進性中國將積極穩(wěn)妥地推進北斗衛(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系列運載火箭發(fā)射共35顆衛(wèi)星，西安衛(wèi)星測控中心提供衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)與運行測控支持。

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

——“北斗二號”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”系統(tǒng)時間系統(tǒng)：北斗時（BDT）溯源到協(xié)調(diào)世界時UTC（NTSC），與UTC的時間偏差小于100納秒。BDT的起算歷元時間是2006年1月1日零時零分零秒（UTC）。BDT與GPS時和Galileo時的互操作在北斗設(shè)計時間系統(tǒng)時已經(jīng)考慮，BDT與GPS時和Galileo時的時差將會被監(jiān)測和發(fā)播。4、國內(nèi)外主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

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

——“北斗二號”系統(tǒng)全球服務(wù)開放服務(wù)：定位精度:10m測速精度:0.2m/s授時精度: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”系統(tǒng)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)當前情況簡介發(fā)展階段：北斗一號：2000年開始應(yīng)用：3顆GEO星，提供RDSS有源定位功能；北斗二號一期：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；北斗二號二期：2010年開始建設(shè)，2020年預(yù)計完成建設(shè)，覆蓋全球；當前衛(wèi)星系統(tǒng)狀態(tài)北斗二號一期：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)當前情況簡介北斗一號/北斗二號一期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：在標校站覆蓋區(qū)定位精度可達20米通信：最多120個漢字的雙向報文通信授時精度：100ns（單向授時），20ns（雙向授時）北斗二號一期RNSS業(yè)務(wù)（無源）L波段3個頻點：B1頻點1561.098MHz，C碼2.046Mcps，P碼2.046McpsB2頻點1207.14MHz，C碼2.046Mcps，P碼10.23McpsB3頻點1268.52MHz，C碼10.23Mcps，P碼10.23Mcps定位精度：10m測速精度：0.2m/s授時精度：10ns北斗導(dǎo)航系統(tǒng)當前情況簡介北斗導(dǎo)航應(yīng)用情況：軍用：B1、B2、B3頻點，P碼；通用機型應(yīng)用；平臺分類：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：準靜態(tài)（行走、汽車）、低動態(tài)、高動態(tài)；不抗干擾、抗窄帶干擾、抗寬帶干擾；武器平臺專用裝備應(yīng)用；彈載平臺：炮彈、火箭彈、制導(dǎo)炸彈、導(dǎo)彈。。。。。。機載平臺、特殊裝備平臺等；民用：B1、B2頻點，C碼；消費領(lǐng)域：手機、個人轎車、個人多媒體終端等；行業(yè)領(lǐng)域：交通運輸、武警公安、應(yīng)急救災(zāi)、國土測量、電力電信移動等領(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、導(dǎo)彈、水面艦艇和潛艇的定位導(dǎo)航；彈道導(dǎo)彈機動發(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