北斗系统0的基础知识（专家分析: 北斗卫星导航与通信系统的起源与发展）

摘要

北斗卫星导航系统是在我国正在开发的自行开发和独立开发的全球卫星定位和通信系统（BDS）. 该系统由三部分组成: 空间部分，地面部分和用户部分. 该空间部分包括5颗对地静止卫星和30颗非对地静止卫星. 地面部分包括几个地面站，例如主控站，注入站和监视站. 用户细分包括北斗用户终端和与其他卫星导航系统兼容的终端. 它可以为全球和全天候的所有用户提供高精度，高可靠性的定位，导航和计时服务，并具有短消息通信功能. 定位精度为10米，速度测量精度为0.2米/秒，计时精度为10纳秒. 从多个角度探讨了北斗卫星通信系统.

首先，北斗卫星导航通信系统的起源和发展

我国的北斗卫星导航系统起源于1980年代中期，目前处于研究阶段. 当时，它被认为主要是出于战略需要而开发的. 已经执行了三步计划. 第一步是卫星导航的试验阶段，第二步是国内和亚太地区的导航服务，第三步是全天候服务的全球覆盖. 第一代导航系统“北斗卫星导航测试系统”于1995年正式开始工程开发，并于2003年正式开始提供相对完善的区域卫星导航. 2003年之后，第二代“北斗卫星导航系统”开始建设. 它计划于2020年完成并覆盖全球. 它总共包括35颗卫星. 2012年12月27日，北斗卫星导航系统正式为亚太大部分地区提供区域服务. 到目前为止，整个系统已经使用了16颗卫星.

1. “北斗一号”卫星定位系统，又称双星定位系统，是我国第一代独立卫星导航定位系统. 该系统的两颗工作卫星已于2000年10月和2000年12月成功发射. 所有地面应用系统设备均已安装，并且该系统已初步完成. 它于2003年1月1日正式投入使用，第三颗“北斗一号”导航定位卫星（备用星）于2003年5月成功发射，为系统的更可靠运行提供了保证. “北斗一号”系统的完成标志着中国已成为继美国（GPS）和（GLONASS）之后拥有独立卫星导航系统的第三大国家. 这一制度的建立将对中国的国防和经济建设发挥积极作用.

“北斗一号”系统是一种新型的全天候区域卫星导航和定位系统. 该系统由三颗（两颗工作卫星，一颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号），地面部分（主要由地面控制中心和北斗用户终端）组成.

“北斗一号”系统的服务区覆盖东经70度至东经145度，北纬5度至北纬55度，覆盖我国及周边地区，包括战略敏感地区，例如台湾海峡和南沙. 系统在服务区域提供三项服务.

（1）定位（导航）: 快速确定用户所在位置的地理位置，并向用户和主管部门提供导航信息. 标准学校站覆盖范围内的定位精度可达20米，非标准学校站覆盖范围内的定位精度优于100米.

（2）通信: 用户和用户，用户以及中央控制系统可以实现多达120个汉字的双向数字短消息通信gps导航工作原理，并且可以通过海关站与Internet和移动通信系统进行通信.

（3）定时: 中央控制系统定期广播定时信息，以为定时用户提供延时校正值. 定时精度可以达到100ns（单向定时）和20ns（双向定时）.

“北斗一号”采用三球相交测量原理进行定位: 以两个同步卫星为球心，从卫星到用户接收天线的距离为形成两个球的半径. 两个球相交形成一个圆. 该圆垂直于赤道平面. 在地球不规则球的基础上增加用户的仰角，以获得“增加的”不规则球；圆和不规则球相交得到两个点，分别位于北半球和南半球，以北半球的点为准. 这是用户机器的位置. 以上定位解决方案已在地面中心站完成.

“北斗一号”导航测试卫星系统在中国及其周边地区具有定位，定时，消息传送和GPS广域差分功能

功能，并已在测绘，电信，水利，交通，渔业，勘探，森林防火和国家安全等许多领域逐渐发挥重要作用.

与GPS系统相比，“北斗一号”卫星导航系统具有卫星少，投资少，用户设备操作简单的优点. 它还可以实现特定目的的各种目的，例如导航和定位，通信和定时. 目前，我国陆海空交通导航定位的时机需求. 缺点是无法覆盖极地地区，赤道附近的定位精度较差，只能进行二维主动定位，并且需要提供用户仰角数据，不能满足高度动态和机密的军事用户的需求，用户数量是有限的.

2. “北斗二号”卫星导航系统: 2004年8月31日，我国建立了具有自主知识产权的“北斗二号”卫星导航系统，并于2008年左右完成. 组成“北斗二号”卫星导航系统的空间部分. 5颗对地静止卫星和30颗非对地静止卫星. 它提供两种服务模式，即开放服务和授权服务. 公开服务是在服务区内免费提供定位，速度和计时服务. 定位精度为10米，计时精度为50纳秒，速度测量精度为每秒0.2米. 授权服务旨在为授权用户提供更安全的定位，速度测量，定时和通信服务以及系统完整性信息.

北斗二号卫星导航系统克服了“北斗一号”系统的缺点，具有通信功能. 它的建设目标是为中国及周边地区的军事和民用用户提供陆，海，空导航和定位服务. 为促进卫星定位，导航和授时功能的应用，为航空航天用户提供定位和轨道确定的方法，满足武器制导的需要，并满足导航和定位信息交换的需求. “北斗”全球卫星导航系统建成后，我国军方还将拥有独立的全球卫星导航手段，车辆，个人士兵，轮船甚至高速飞机和导弹都可以使用. 可以预见，“北斗”将成为具有重要战略意义的力量倍增器.

二，北斗卫星导航通信系统的基本工作原理

1. 北斗第一代卫星定位原理: 北斗导航系统是一种主动式双向测距的二维导航. 地面中心控制系统解决了该问题，并为用户提供了三维定位数据. GPS是一种被动伪码单向测距三维导航. 用户设备独立地解决其自己的三维定位数据. “北斗一号”的工作原理带来两个问题. 一是用户在定位时失去了隐身，这在军事上是非常不利的. 另一方面，由于设备必须包含发射器，因此重量，价格和功耗都处于不利地位.

2. 第二代北斗卫星导航系统的基本工作原理是: 空域卫星接收地面操作和控制系统向上游注入的导航信息和参数，并连续向地面用户广播卫星导航信号. 用户接收到至少4个卫星信号后，进行伪距测量和定位解，最后获得定位结果. 同时，为了维持地面操作与控制系统的站之间的时间同步以及地面站与卫星之间的时间同步，完成了地面站与卫星与地面站之间的时间同步. 通过对站间观测和处理以及星际时间的比较. 在该国分布的监测站负责监测其可见范围内的卫星，收集各种观测数据并将其发送到主控制站. 主控站完成对卫星轨道和其他导航参数的精确确定，处理广域差分信息和完整性信息，形成导航消息和向上游注入的参数.

北斗卫星导航系统经过19年的发展，尽管第二代北斗导航系统仍是区域性卫星导航系统，但服务范围比北斗导航测试系统大得多. 它具有连续的实时三维定位和速度测量功能. 在增强服务的基础上，进一步提供了RDSS功能和信号功率增强服务. 当前，卫星导航定位的应用范围和产业在不断扩大，全国卫星导航应用市场的规模正以每两年翻一番的速度快速增长. 该系统已广泛应用于测绘，渔业，交通，电信，水利，森林防火，relief灾和国家安全等领域，并产生了显着的经济和社会效益，特别是四川汶川的地震relief灾. 青海玉树发挥了非常重要的作用.

三，北斗卫星导航通信系统技术服务特点及技术应用范围1，可以在信号盲区发送短消息: 北斗卫星导航系统还具有空间定位，时间基准定时和短消息通信功能: 它解决了海洋用地的问题，以及在通信阻塞区域应急救援和救灾应急指挥中的定位和通信问题. 据统计，在汶川救援中，搜救部队利用北斗的技术应用范围发送了74万条短信，并搭建了地震救援指挥平台，可以显示位置信息，保持调度信息的顺利传递.

2. 船舶动态监控的特点: 北斗最大的民用领域是目前的海洋渔业应用终端，已经在海洋渔业领域形成规模，网络用户数已超过百万. 北斗可以有效地帮助实施渔船的动态监测，紧急救援和防灾. 北斗在海洋渔业中的应用还包括发布渔船天气预报和警告，以及提供渔业信息.

3. 高精度测量功能: 高精度测量是北斗系统用户终端之一. 此非常敏感. 在厘米水平以下，它可以感觉到变形. 一辆重型卡车驶过桥. 桥梁多少变形？肉眼无法判断出这种微小的变形，高精度测量可以准确地告诉您. 它还可以监视邻国的军事动态. 提供提前时间进行紧急准备.

4. 车辆管理: 北斗还可以管理“私家车使用”. 假期期间，所有配备“北斗”系统的公交车都放置在该单元中. 例如，在周六和周日，如果有人要驾驶公务车，则该车中的系统会提醒“今天是休息日，如果要使用，则需要办理手续. ”汽车启动后，监管系统会自动生成信息，并将其发送给监管系统的主管.

5. 高清定时: 向地球报告最准确的时间是卫星导航系统提供的主要功能之一. 通过北斗自主设备计时对国家安全水平具有重要意义. 具有相关芯片的“北斗手表”可用于实现北斗计时. 时间精度为十分之一秒，并且不需要进行时间调整.

6. 共存与兼容: 北斗导航与GPS共存，相辅相成. 与北斗和GPS终端兼容，类似于“一机两卡”手机，可以自动打开导航器以提高定位精度.

7. 北斗作战指挥控制区负责国家安全. 不能替代: 军事行动作战指挥，高精度和先进的武器导航等. 如果使用GPS，则相当于打开或瘫痪了您的军事行动（因为GPS属于美国，他可以控制您的使用并使其行动瘫痪，因此必须使用独特的导航系统来控制国家安全1.军事领域

北斗卫星导航定位系统的军事功能类似于GPS，例如: 飞机，导弹，水面舰艇和潜艇的定位和导航；以及发射武器运载工具gps导航工作原理，例如弹道导弹机动运载火箭，自行火炮和多枚火箭运载火箭. 快速定位，缩短反应时间；人员搜索和救援，水雷清除定位等. 此功能在军事中使用，这意味着它可以主动部署各个级别的部队. 也就是说，一旦各级部队都装备了“北斗”卫星导航定位系统，除了自己的定位导航外，高层指挥也可以随时通过. “北斗”系统掌握了部队的位置并传送有关命令，这对执行任务有很大帮助. 换句话说，“北斗”卫星导航定位系统可用于执行部队指挥控制和战场管理.

2. 民用领域

（1）个人位置服务

进入陌生的地方时，您可以使用配备北斗卫星导航芯片的手机或汽车卫星导航设备来查找要走的路线.

（2）气象应用服务

北斗导航卫星气象应用的启动，可以促进我国的天气分析和数值天气预报，气候变化监测与预报，还可以提高空间气象预警业务水平，增强我国的气象防灾减灾能力.

（3）管理

卫星导航将有助于减轻交通拥堵并改善管理. 通过在车辆上安装卫星导航和数据，可以在几秒钟内将车辆的位置信息自动转发到中心站. 此位置信息可用于管理.

（4）铁路智能交通

卫星导航将促进传统运输方式的升级和改造. 例如，在铁路运输领域，安装卫星导航终端设备可以大大缩短火车运行时间，降低运输成本，有效提高运输效率. 未来，北斗卫星导航系统将提供高度可靠，高精度的定位，速度测量和计时服务，促进铁路交通的现代化，并实现传统调度向智能交通管理的转变.

（5）航运和水上运输

海上运输和水上运输是世界上最广泛的运输方法之一，也是卫星导航的最早应用之一. 目前，在世界海洋，河流和湖泊中航行的大多数类型的船舶都配备了卫星导航终端设备，这使海上和水上运输更加有效和安全. 北斗卫星导航系统将为在任何天气条件下在水上航行的船舶提供导航和定位以及安全保障. 同时，北斗卫星导航系统独特的短信通讯功能将支持各种新业务的发展.

（6）航空运输

当飞机降落在机场跑道上时，最基本的要求是确保飞机之间的安全距离. 利用卫星导航的优势进行精确的定位和速度测量，可以实时确定飞机的瞬时位置，有效地减小了飞机之间的安全距离，即使在大雾天气也可以实现自动盲降，大大提高了飞行安全和机场运营效率. 通过将北斗卫星导航系统与其他系统有效地结合在一起，它将为航空运输提供更多的安全性.

（7）紧急救援

卫星导航已广泛用于人口稀少的地区（如沙漠，山脉和海洋）的搜索和救援. 在发生地震和洪水等重大灾害时，成功进行救援的关键是及时了解灾难情况并迅速到达救援现场. 除导航和定位外，北斗卫星导航系统还具有短信通讯功能. 卫星导航终端设备可以及时报告位置和灾情，有效缩短救援搜救时间，提高了救援和救灾的及时性，大大减少了人员伤亡和财产损失.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-249061-1.html