評論(0

北斗衛星導航系統

標籤: 暫無標籤

北斗衛星導航系統(英文簡稱「COMPASS」,中文音譯名稱「BD」或「Beidou」)是中國自主建設、獨立運行,並與世界其他衛星導航系統兼容共用的全球衛星導航系統,可在全球範圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務,併兼具短報文通信能力。與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐洲的伽利略並稱為全球四大衛星定位系統。2011年12月27日,北斗衛星導航系統開始試運行服務。2020年左右,北斗衛星導航系統將形成全球覆蓋能力。

1 北斗衛星導航系統 -簡介

北斗衛星導航系統北斗衛星導航系統

北斗衛星導航系統﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中國獨立發展、自主運行,並與世界其他衛星導航系統兼容互用的全球衛星導航系統。

北斗衛星導航系統既能提供高精度、高可靠的定位、導航和授時服務,還具備短報文通信、差分服務和完好性服務特色,是中國國家安全、經濟和社會發展不可或缺的重大空間信息基礎設施。

北斗衛星導航系統包括北斗一號和北斗二號兩代導航系統。其中北斗一號用於中國及其周邊地區的區域導航系統,北斗二號是類似美國GPS的全球衛星導航系統。

北斗衛星導航系統建設目標是:建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠的覆蓋全球的北斗衛星導航系統,促進衛星導航產業鏈形成,形成完善的中國衛星導航應用產業支撐、推廣和保障體系,推動衛星導航在國民經濟社會各行業的廣泛應用。

三步走

按照「質量、安全、應用、效益」的總要求,堅持「自主、開放、兼容、漸進」的發展原則,北斗衛星導航系統按照「三步走」的發展戰略穩步推進。具體如下:

第一步,2000年建成北斗衛星導航試驗系統,使中國成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。 
第二步,建設北斗衛星導航系統,2012年左右形成覆蓋亞太大部分地區的服務能力。  
第三步,2020年左右,北斗衛星導航系統形成全球覆蓋能力。

2 北斗衛星導航系統 -系統組成

(圖)北斗導航衛星應用戰略圖北斗導航衛星應用戰略圖

北斗衛星導航系統包括北斗一號和北斗二號的2代系統,由空間段,地面段,用戶段三部分組成。

空間段

空間段包括五顆靜止軌道衛星和三十顆非靜止軌道衛星。地球靜止軌道衛星分別位於東經58.75度、80度、110.5度、140度和160度。非靜止軌道衛星由27顆中圓軌道衛星和3顆同步軌道衛星組成。

地面站

地面段包括主控站、衛星導航注入站和監測站等若干個地面站。

主控站主要任務是收集各個監測站段觀測數據,進行數據處理,生成衛星導航電文和差分完好性信息,完成任務規劃與調度,實現系統運行管理與控制等。

注入站主要任務是在主控站的統一調度下,完成衛星導航電文、差分完好性信息注入和有效載荷段控制管理。

監測站接收導航衛星信號,發送給主控站,實現對衛星段跟蹤、監測,為衛星軌道確定和時間同步提供觀測資料。

用戶段

用戶段包括北斗系統用戶終端以及與其他衛星導航系統兼容的終端。系統採用衛星無線電測定(RDSS)與衛星無線電導航(RNSS)集成體制,既能像GPS、GLONASS、GALILEO系統一樣,為用戶提供衛星無線電導航服務,又具有位置報告以及短報文通信功能。

3 北斗衛星導航系統 -導航信息

系統在L、S頻段發播導航信號,L頻段B1、B2和B3三個頻點上發射開放和授權服務信號。

B1:1559.052MHz-1591.788MHz

B2:1166.22MHz-1217.37MHz

B3:1250.618MHz-1286.423MHz

4 北斗衛星導航系統 -系統服務

北斗衛星導航系統致力於向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務,包括開放服務和授權服務兩種方式。

開放服務

是向全球免費提供定位、測速和授時服務,定位精度10米,測速精度0.2米/秒,授時精度10納秒。

授權服務

是為有高精度、高可靠衛星導航需求的用戶,提供定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。

5 北斗衛星導航系統 -建設原則

邊防官兵在風雪中用北斗終端機上報信息邊防官兵在風雪中用北斗終端機上報信息

北斗衛星導航系統的建設與發展,以應用推廣和產業發展為根本目標,不僅要建成系統,更要用好系統,強調質量、安全、應用、效益,遵循以下建設原則:

開放性

北斗衛星導航系統的建設、發展和應用將對全世界開放,為全球用戶提供高質量的免費服務,積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作,促進各衛星導航系統間的兼容與互操作,推動衛星導航技術與產業的發展。

自主性

中國將自主建設和運行北斗衛星導航系統,北斗衛星導航系統可獨立為全球用戶提供服務。

兼容性

在全球衛星導航系統國際委員會(ICG)和國際電聯(ITU)框架下,使北斗衛星導航系統與世界各衛星導航系統實現兼容與互操作,使所有用戶都能享受到衛星導航發展的成果。

漸進性

中國將積極穩妥地推進北斗衛星導航系統的建設與發展,不斷完善服務質量,並實現各階段的無縫銜接。

6 北斗衛星導航系統 -工作過程

北斗一號

首先由中心控制系統向衛星I和衛星II同時發送詢問信號,經衛星轉發器向服務區內的用戶廣播。用戶響應其中一顆衛星的詢問信號,並同時向兩顆衛星發送響應信號,經衛星轉發回中心控制系統。中心控制系統接收並解調用戶發來的信號,然後根據用戶的申請服務內容進行相應的數據處理。

對定位申請,中心控制系統測出兩個時間延遲:即從中心控制系統發出詢問信號,經某一顆衛星轉發到達用戶,用戶發出定位響應信號,經同一顆衛星轉發回中心控制系統的延遲;和從中心控制發出詢問信號,經上述同一衛星到達用戶,用戶發出響應信號,經另一顆衛星轉發回中心控制系統的延遲。由於中心控制系統和兩顆衛星的位置均是已知的,因此由上面兩個延遲量可以算出用戶到第一顆衛星的距離,以及用戶到兩顆衛星距離之和,從而知道用戶處於一個以第一顆衛星為球心的一個球面,和以兩顆衛星為焦點的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統從存儲在計算機內的數字化地形圖查尋到用戶高程值,又可知道用戶處於某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統可最終計算出用戶所在點的三維坐標,這個坐標經加密由出站信號發送給用戶。 新聞 >國內時政更多新聞">[5]

北斗二號

空間段衛星接收地面運控系統上行注入的導航電文及參數,並且連續向地面用戶發播衛星導航信號,用戶接收到至少4顆衛星信號后,進行偽距測量和定位解算,最後得到定位結果。同時為了保持地面運控系統各站之間時間同步,以及地面站與衛星之間時間同步,通過站間和星地時間比對觀測與處理完成地面站間和衛星與地面站間時間同步。分佈國土內的監測站負責對其可視範圍內的衛星進行監測,採集各類觀測數據后將其發送至主控站,由主控站完成衛星軌道精密確定及其它導航參數的確定、廣域差分信息和完好性信息處理,形成上行注入的導航電文及參數。

7 北斗衛星導航系統 -系統優勢

混合軌道

北斗導航軌道是個特殊的混合軌道,可提供更多的可見衛星的數目,衛星一多,導航定位的精度就越高,能支持更長的連續觀測的時間和更高精度的導航數據。北斗衛星導航系統開放服務可以向全球免費提供定位、測速和授時服務,定位精度10米,測速精度0.2米/秒,授時精度10納秒。

通訊功能

北斗衛星導航系統和美國GPS、俄羅斯GLONASS相比,增加了通訊功能,一次可傳送多達120個漢字的信息。

位置報告

用戶與用戶之間可以實現數據交換。到了信息中心,可以自動算出發射時間和位置,信息量比GPS更多。

模式兼容

北斗全球定位系統功能具備與GPS、GALILEO廣泛的互操作性。北斗多模用戶機可以接收北斗、GPS、GALILEO信號,並且實現多種原理的位置報告,穩定性更高。

8 北斗衛星導航系統 -功用

北斗的主要用途有四個方面:

1、 導航與通信的集成增強了導航能力和搜索救援能力,可實現用戶信息共享和信息交換;

2.、多系統兼容服務,可以實現公開服務相互兼容,必要時提供多系統監測信息和差分改正信息;

3.、提供雙向授時授權服務;

4、 以雙向偽距時間同步方法擺脫衛星時間同步與精密軌道之間的依賴關係。

9 北斗衛星導航系統 -應用展望

北斗導航衛星的戰略應用北斗導航衛星的軍事應用

北斗衛星導航系統的建成,可促進中國自主衛星導航事業的發展,使中國在衛星應用方面擺脫對國外衛星導航系統的依賴,並帶動一大批高技術產業,形成新的經濟增長點。

北斗導航系統的應用具有廣泛的應用潛力。比如公安保衛、遇險搶救、海岸緝私、巡邏搜索、囚車與運鈔車監控、環境數據收集、各種災害的預報與監測、交通管制、遠距離輸電以及個人旅遊、娛樂等諸多方面都有著廣大的潛在用戶。

10 北斗衛星導航系統 -面臨挑戰

北斗衛星導航系統需與GPS、GLONASS和GALILEO激烈競爭,面臨諸多挑戰。

部署進度

四大全球系統部署的時間進度是個重大考驗,捷足先登是成功的第一步。GPS在這方面遙遙領先,GLONASS正在恢復建設中,Galileo遭遇資金困境,北斗系統若要搶佔市場,在系統部署方面面臨挑戰。

衛星性能

導航衛星設計和研製水平決定著系統的性能,北斗衛星設計已經達到國外導航衛星水平,在未來發展中要不斷自主創新,爭取在國際導航衛星研製領域處於領先地位。

系統發展

面向未來,衛星導航系統需要持續的發展建設,以滿足用戶更高的使用要求;需要國家持續的經費投入、人才培養、產業推廣,以確保北斗衛星導航系統在未來發展與國際競爭中佔據優勢地位。

11 北斗衛星導航系統 -對比GPS

以下內容為北斗一號系統與美國GPS的對比:

覆蓋範圍
(圖)北斗導航衛星定位原理圖北斗導航衛星定位原理圖

北斗導航系統是覆蓋中國本土的區域導航系統。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統。

衛星數量和軌道特性

北斗導航系統是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛星顆衛星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛星,軌道赤道傾角55°,軌道面赤道角距60°。

定位原理

北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統解算,供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。

實時性

「北斗一號」用戶的定位申請要送回中心控制系統,中心控制系統解算出用戶的三維位置數據之後再發回用戶,時間延遲變長,因此對於高速運動體,就加大了定位的誤差。 新聞 >國內時政更多新聞">[5]

定位精度

北斗導航系統三維定位精度約幾十米,授時精度約100ns。gps三維定位精度p碼目前己由16m提高到6m,c/a碼目前己由25-100m提高到12m,授時精度日前約20ns。

用戶容量

北斗導航系統由於是主動雙向測距的詢問--應答系統,用戶設備與地球同步衛星之間不僅要接收地面中心控制系統的詢問信號,還要求用戶設備向同步衛星發射應答信號,這樣,系統的用戶容量取決於用戶允許的通道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率。因此,北斗導航系統的用戶設備容量是有限的。gps是單向測距系統,用戶設備只要接收導航衛星發出的導航電文即可進行測距定位,因此gps的用戶設備容量是無限的。

生存能力

和所有導航定位衛星系統一樣,「北斗一號」基於中心控制系統和衛星的工作,但是「北斗一號」對中心控制系統的依賴性明顯要大很多,因為定位解算在那裡而不是由用戶設備完成的。為了彌補這種系統易損性,gps正在發展星際橫向數據鏈技術,使萬一主控站被毀后gps衛星可以獨立運行。而「北斗一號」系統從原理上排除了這種可能。 新聞 >國內時政更多新聞">[5]

12 北斗衛星導航系統 -衛星發射記錄

2010年11月1日1日零時26分長征三號丙運載火箭成功將第六顆北斗導航衛星送入太空2010年11月1日1日零時26分長征三號丙運載火箭成功將第六顆北斗導航衛星送入太空

北斗一號導航定位衛星的發射時間分別為:

2000年10月31日 ,西昌衛星發射中心成功發射北斗導航試驗衛星北斗-1A。

2000年12月21日 ,西昌衛星發射中心成功發射北斗導航試驗衛星北斗-1B。

2003年5月25日 ,西昌衛星發射中心成功發射北斗備用衛星北斗-1C。

2007年 2月3日 ,西昌衛星發射中心成功發射北斗導航試驗衛星北斗-1D。

北斗二號導航定位衛星的發射時間分別為:

2007年4月14日4時11分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭,成功將一顆北斗導航衛星(二代)送入太空。

2009年4月15日15日零時16分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭,成功將第2顆北斗導航衛星送入預定軌道。

2010年1月17日0時12分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭成功發射第三顆北斗導航衛星。

2010年6月2日23時53分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭,成功將第四顆北斗導航衛星送入太空預定軌道。

2010年8月1日5時30分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭,成功發射第五顆北斗導航衛星,並將衛星送入太空預定轉移軌道。

2010年11月1日零時26分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭,將第六顆北斗導航衛星成功送入太空。

2010年12月18日凌晨4時20分,長征三號甲運載火箭在西昌衛星發射中心點火升空。火箭飛行832.1秒后,成功將第七顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道。

2011年4月10日凌晨4點47分,在西昌衛星發射中心,第八顆北斗導航衛星被送入太空。這是一顆傾斜地球同步軌道衛星。這次發射是2011年北斗導航系統組網衛星的第一次發射,也是中國「十二五」期間的首次航天發射。

2011年7月27日5時44分,第九顆北斗導航衛星在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭成功發射並送入太空預定轉移軌道,這是北斗導航系統組網的第四顆傾斜地球同步軌道衛星。

2011年12月2日清晨5時07分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭,將中國第十顆北斗導航衛星成功送入太空預定轉移軌道。

2012年2月25日凌晨0時12分,中國在西昌衛星發射中心成功發射第十一顆北斗導航衛星。2012年中國將陸續發射多顆北斗導航組網衛星,在年底完成亞太部分地區組網。

2012年9月19日凌晨3時10分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號乙」運載火箭,以「一箭雙星」方式,將第14和第15顆北斗導航衛星成功發射升空並送入預定轉移軌道。

2012年10月25日23時33分,中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭,成功將第16顆北斗導航衛星發射升空並送入預定轉移軌道。這是一顆地球靜止軌道衛星,它與先期發射的15顆北斗導航衛星組網運行,形成區域服務能力。根據計劃,北斗衛星導航系統將於2013年初向亞太大部分地區提供正式服務

13 北斗衛星導航系統 -服務運行

2011年12月27日起,北斗衛星導航系統開始向中國及周邊地區提供連續的導航定位和授時服務的試運行服務。北斗系統試運行服務期間主要性能服務區為東經84度到160度,南緯55度到北緯55度之間的大部分區域;位置精度可達平面25米、高程30米;測速精度達到每秒0.4米;授時精度達50納秒。

2013年上半年,北斗衛星導航系將向亞太大部分地區正式提供服務。 

返回首頁·更多精彩
上一篇[轉腰涮胯]    下一篇 [四種三昧]

相關評論

同義詞:暫無同義詞