GNSS原理及应用

系统空间卫星部分由2000年10月31日、12月21日和2003年5月25日分别发射的三颗“北斗一号”导航定位卫星组成，其中，两颗为工作卫星，一颗为备用卫星。首先，北斗导航系统用的在轨卫星颗数比gps更多，北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，而gps空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。全球定位系统是以卫星为基础的测时定位、导航系统，由分布在与赤道面夹角为55°的6 个轨道上的24 颗工作卫星和3 颗备用卫星组成[3]，可为航天、航空、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的或离线的空间定位数据。

• 主要设备：原子钟（2 台铯钟、2 台铷钟）、信号生成与发射装置武汉大学信号生成与发射装置• 类型• 试验卫星：Block Ⅰ• 工作卫星：Block Ⅱ– Block Ⅱ– Block ⅡA– Block ⅡR– Block ⅡF （新一代的GPS 卫星）1.3.2 GPS 的系统组成— 地面控制部分 GPS 的地面控制部分（地面监测系统） 组成：主控站（1 个）、跟踪站（5 个）和注入站（3 个） 作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。武汉大学1.3.2 GPS 的系统组成— 地面控制部分（续） 主控站（1 个） 作用： 收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态； 通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令； 卫星维护与异常情况的处理。 地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。 跟踪站（5 个） 作用 ： 接收卫星数据 ， 采集气象信息 ， 并将所收集到的数据传送给主控站 。武汉大学作用 ： 接收卫星数据 ， 采集气象信息 ， 并将所收集到的数据传送给主控站 。

 地点： 注入站（3 个） 作用：将导航电文注入GPS 卫星。 地点：阿松森群岛（）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。地点：阿松森群岛（）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。1.3.3 GPS 的系统组成— 用户设备部分 用户设备部分 - GPS 信号接收机及相关设备 接收、跟踪、变换和测量GPS 信号的设备 多数采用石英钟武汉大学1.4 GPS 的信号结构 GPS 信号的基本组成部分（信号分量） 载波（Carrier Phase ） 测距码（Ranging Code ） 导航电文（Navigation Message/Data Message ） 载波 作用：搭载其它信号，也可用于测量（测距）。 类型 目前武汉大学 目前 L1 ：频率：1575.43MHz ，波长：19cm L2 ：频率：1227.60MHz ，波长：24cm 现代化后 增加L5 ：1176.45MHz ，波长：26cm1.5 GPS 的信号结构（续） 测距码 伪随机噪声码 – PRN 码 目前 C/A （C1 ） 码速：1.023MHz 码元长度：300m P(Y)1 、 P(Y)2 ( 精码，没开放) 码速：10.23MHz 码元长度 ：30m武汉大学码元长度 ：30m 现代化后M1 、M2 （军用码) 导航电文 码速：50bps 内容： 广播星历（导航信息） 卫星钟改正 历书（概略星历） 电离层信息 卫星健康状况1.6 美国政府的GPS 政策 SPS 与PPS SPS – 标准定位服务，使用C/A 码，民用 PPS – 精密定位服务，可使用P 码，军用 SA （已于2000 年5 月1 日取消） Selective Availability – 选择可用性：人为降低普通用户的测量精度。

 方法 ε 技术：轨道加绕（长周期，慢变化） δ 技术 ： 星钟加绕 （ 高频抖动 短周期 快变化 ）武汉大学 δ 技术 ： 星钟加绕 （ 高频抖动 ， 短周期 ， 快变化 ） AS – Anti-Spoofing 反电子欺骗 – P 码加密，P+W->Y GPS 现代化 提高信号质量 在L2 上增加C/A 码 增加第三民用频率L5 增加2 个军用码：M1 ，M2 局部关闭1.7 GPS 接收机 作用 基本单元 天线单元 接收单元（频率维持通常采用石英钟） 信号通道 类型：（多路复用，序惯，多通道）；（码相关通道，平方通道） 存储器 计算与显控武汉大学计算与显控 电源 类型 依用途：大地型（测地型）、导航型与授（守）时型 依能否接收测距码（伪距码）：与 依接收伪距码的种类：P 码与C/A 码 依接收不同频率载波的数量：单频与双频 GPS 接收机的几个重要的物理与几何特性 天线相位中心 接收钟差 接收机信号通道间的延迟基本原则系统基本描述基本原则系统基本描述第二章 北斗发展概述武汉大学系统部署应用系统部署应用 开放性 自主性 兼容性2.1 基本原则武汉大学 兼容性 渐进性162.1基本原则 自主性中国将独立自主地发展和运行北斗卫星导航系统。

北斗系统能够独立为全球用户提供服务，武汉大学17北斗系统能够独立为全球用户提供服务，尤其是将为亚太地区提供更高质量的服务。2.1基本原则 兼容性北斗系统将致力于实现与其他卫星导航系统的兼容和互操作。武汉大学18航系 兼容 操作2.1 基本原则 渐进性北斗卫星导航系统将依据中国的技术和经济发展实际，遵循循序渐进的模式建设武汉大学19进的模式建设。北斗系统将通过改进系统性能，确保系统建设阶段平稳过渡，为用户提供长期连续的服务。2.2系统描述 系统组成 信号特征 时间系统武汉大学20 时间系统 坐标系统 服务和性能系统组成 空间段5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星武汉大学星座GEO 卫星MEO 卫星21地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。系统组成 地面段武汉大学22用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼容的终端组成。 用户段系统组成武汉大学北斗系统的用户终端23 用户段系统组成用户终端研制进展顺利，相关的政策和标准也在研究和制定当中。武汉大学24北斗系统民用信号ICD文件（1.0版本）的技术准备已完成gnss应用与方法，北斗系统民用信号ICD文件及其更新将逐步在北斗系统政府网站上发布。

信号特征 频段B1: 1559.052~1591.788MHzB2: 1166.22~1217.37MHzB3: 1250.618~1286.423MHz截至 星座 信号 （ 实际发射 ）武汉大学25截至 星座 信号 （ 实际发射 ）2012 年 5GEO+5IGSO+4MEO（区域服务）主要是北斗系统第二阶段信号（区域服务）主要是北斗系统第二阶段信号2020 年 5GEO+3IGSO+27MEO（全球服务）主要是北斗系统第三阶段信号（全球服务）主要是北斗系统第三阶段信号 北斗系统第二阶段信号信号特征信号中心频点信号中心频点(MHz)码速率(cps)带宽(MHz)调制方式 服务类型放武汉大学26B1(I)1561.0982.0464.092 QPSK开 放B1(Q) 2.046 授权B2(I)1207.142.04624 QPSK开放B2(Q) 10.23 授权B3 1268.52 10.23 24 QPSK 授权 北斗系统第三阶段信号信号中心频点信号中心频点(MHz)码速率(cps)数据/符号速率符号速率 (bps/sps) 调制方式 服务类型B1-C D1575.421.02350/100MBOC(6,1,1/11) 开放B1-C P No50/100BOC （14 2信号特征武汉大学27B1-A 2.046BOC （14 ，2）授权）授权NoB2a D1191.795 10.2325/50AltBOC(15,10 )开放B2a P NoB2b D 50/100B2b P NoB31268.5210.23 500bps QPSK(10) 授权B3-A D2.557550/100BOC(15,2.5) 授权B3-A P No部署步骤 第一步 —— 北斗卫星导航试验系统北斗第一阶段北斗卫星导航试验系统北斗第一阶段2000年以来，成功发射3颗GEO卫星，建成北斗卫星导航试验系统。

是继美国第一个拥有全球卫星定位系统(gps)，苏联第二个拥有全球导航卫星系统(glonass)后，中国成为世界上第三个拥有卫星导航系统的国家，美国gps系统历时16年，耗资120亿美元，由24颗卫星组网，而中国的北斗系统只由两颗卫星组成，在经济上更算，而且中国的北斗系统某些功能超过美国的gps，北斗系统它同时具备定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持。你可能知道北斗系统作为国家重大信息基础设施，解决定位、导航等问题，但你可能不知道——我国计划2018年发射18颗北斗全球系统卫星，服务“一带一路”沿线国家。据悉，此次发射是长征六号火箭的首次发射，其携带的卫星中最大重约150千克，最小的仅100克，后者被称为飞星或芯片式卫星，其大小与手机相当，是目前卫星技术发展的热门前沿领域。

2015年7月25日，两颗我国新一代北斗导航卫星（第18颗、19颗卫星）成功发射，标志着北斗卫星导航系统向全球覆盖的建设目标迈出坚实一步。2017年至2020年为第三阶段，我国将先后发射35颗北斗三号导航卫星(5颗静止轨道卫星＋3颗倾斜地球同步轨道卫星＋27颗中圆轨道卫星)，建成采用无源与有源导航方式相结合的全球卫星导航系统。2017年至2020年为第三阶段，我国将先后发射35颗北斗三号导航卫星（5颗静止轨道卫星+3颗倾斜地球同步轨道卫星+27颗中圆轨道卫星），建成采用无源与有源导航方式相结合的全球卫星导航系统。

GLONASS 系统已有 19 颗卫星在轨正常工作，其中包括 2009 年 12 月 14日发射的3 3 颗 GLONASS 卫星。建 立 ( ( 27+ +3 3) ) 的Galileo 工作星座建 立 ( ( 27+ +3 3) ) 的Galileo 工作星座系 Galileo 系统的卫星星座，是 由30 颗 (27 颗工作卫星 +3 颗在轨备用卫星 ) Galileo 卫星组成的由30 颗 (27 颗工作卫星 +3 颗在轨备用卫星 ) Galileo 卫星组成的 ；这 30颗卫星均匀分布在3 3 个轨道上，Galileo 卫星的轨道高度是；这 30颗卫星均匀分布在3 3 个轨道上，Galileo 卫星的轨道高度是23616k 轨道倾角为 56 0 0 0 0 2005 年Galileo 现状武汉大学36m 23616k m轨 ， 轨道倾角为 56 0 0 0 0 。 2005 年月 2 日 12 月 28 日， 发射了第一颗 带激光后向反射镜阵列带激光后向反射镜阵列( ( 又称为激光反射器) ) 的试验卫星 GIOVE- - A 为了保持 Galileo 卫星的现用频段，欧盟于 2007 年6 6 月采取了紧急措施，而于( ( 又称为激光反射器) ) 的试验卫星 GIOVE- - A 为了保持 Galileo 卫星的现用频段，欧盟于 2007 年6 6 月采取了紧急措施，而于 年 4 2 日 2008 年4 4 月 27 日 成功地发射了GIOVE- -B B 试验卫星。

成功地发射了GIOVE- -B B 试验卫星。Galileo 系统的主要特点是，Galileo 系统的主要特点是， 多载频，多服务，多用户。它除具有与 GPS 系统相同的全球导航定位功能以外，还具有它除具有与 GPS 系统相同的全球导航定位功能以外，还具有 全球搜寻援救功能 为此 每颗Galileo 现状武汉大学372005 年 12 月 28 日，发射了第一颗带激光后向反射镜阵列日，发射了第一颗带激光后向反射镜阵列( ( 又称为激光反射器又称为激光反射器) ) 的试验卫星的试验卫星 GIOVE- -A A。 搜寻援救功能 。 ， 每 为此 ， 每颗Galileo 卫星还装备一种援救，接收来自遇险用户的求援信号，并将它转发给地面援救协调中心；后者组织对遇险用户的援救。与此同时， Galileo 系统还向遇险用户发给援救安排通报，以便遇险用户等待援救。Galileo 卫星还装备一种援救gnss应用与方法，接收来自遇险用户的求援信号，并将它转发给地面援救协调中心；后者组织对遇险用户的援救。与此同时， Galileo 系统还向遇险用户发给援救安排通报，以便遇险用户等待援救。GLONASS 现代化的主要内容是：现代化的主要内容是：① ① 2003 年开始发射GLONASS- - MI 卫星和。

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