第三講 北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)概述

1、主講：周建鄭主講：周建鄭2一、建設(shè)原則一、建設(shè)原則二、系統(tǒng)構(gòu)成二、系統(tǒng)構(gòu)成三、覆蓋范圍三、覆蓋范圍四、坐標(biāo)系統(tǒng)四、坐標(biāo)系統(tǒng)五、時(shí)間系統(tǒng)五、時(shí)間系統(tǒng)六、定位原理六、定位原理七、系統(tǒng)功能七、系統(tǒng)功能3 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：1.1.開(kāi)放性。開(kāi)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(kāi)放，為全球用戶(hù)提供高質(zhì)量的免費(fèi)服務(wù)，積極與世界各國(guó)開(kāi)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。2.2.自主性。自主性。中國(guó)將自主建設(shè)和運(yùn)行北斗衛(wèi)

2、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(hù)提供服務(wù)。4u第一步第一步北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng) 北斗第一階段北斗第一階段4 2000年以來(lái)，成功發(fā)射年以來(lái)，成功發(fā)射3顆顆GEO衛(wèi)星，建成北斗衛(wèi)星，建成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠提供基本的定位、授時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠提供基本的定位、授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)。和短報(bào)文通信服務(wù)。2000年年10月月31日日140E2000年年12月月21日日80E2003年年5月月25日日110.5E5部分組件地面中心控制系統(tǒng)1個(gè)配有電子高程圖的地面中心、網(wǎng)管中心，測(cè)軌站、測(cè)高站和數(shù)十個(gè)分布在全國(guó)的地面參考站空間部分兩顆經(jīng)差為60度的地球靜止

3、衛(wèi)星、一顆備用衛(wèi)星，衛(wèi)星高度為36000km用戶(hù)終端帶有定向天線(xiàn)的收發(fā)器6 作為全球系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首先在作為全球系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首先在2012年左年左右覆蓋亞太地區(qū)，并將在右覆蓋亞太地區(qū)，并將在2020年前覆蓋全球年前覆蓋全球。 北斗系統(tǒng)第二階段北斗系統(tǒng)第二階段 北斗系統(tǒng)第三階段北斗系統(tǒng)第三階段2012年左右年左右 2020年前年前u第二步第二步全球系統(tǒng)全球系統(tǒng)67部分組件作用地面中心控制系統(tǒng)同北斗一號(hào)監(jiān)測(cè)、調(diào)控空間部分5顆GEO+5顆IGSO+4顆MEO3顆GEO位于84E，140E和160E；3顆IGSO,位于118E, 傾斜角55播發(fā)測(cè)距碼和導(dǎo)航電文用戶(hù)終端接收機(jī)3D定位；

4、對(duì)GPS和BD系統(tǒng)自身的增強(qiáng)；短消息通訊。8北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋中國(guó)本土的區(qū)域蓋中國(guó)本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，覆蓋范導(dǎo)航系統(tǒng)，覆蓋范圍東經(jīng)約圍東經(jīng)約70140，北緯，北緯555。北斗衛(wèi)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)東南星系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)東南亞實(shí)現(xiàn)全覆蓋。亞實(shí)現(xiàn)全覆蓋。9ZXYIERS首子午面赤道面0,0,0IERS極定義：定義：符合IERS條件橢球常數(shù)：長(zhǎng)半軸： a = 6378137.0 m扁 率： f = 1/298.257222101地心引力常數(shù)： GM = 3986004.418108m3s-2地球角速度： = 7292115.010-11rad s-110 CGCS2000CGCS2000通

5、過(guò)通過(guò)國(guó)國(guó)家家GPSGPS大地網(wǎng)大地網(wǎng)的的25002500多點(diǎn)多點(diǎn)的坐標(biāo)的坐標(biāo)和速度（歷元和速度（歷元2000.02000.0）實(shí)現(xiàn)，）實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)精度：坐其實(shí)現(xiàn)精度：坐標(biāo)標(biāo)cmcm級(jí)級(jí)；速度精速度精度：度：mm/yrmm/yr級(jí)。級(jí)。11 北斗的監(jiān)測(cè)站通北斗的監(jiān)測(cè)站通 過(guò)過(guò)GPSGPS聯(lián)測(cè)聯(lián)測(cè)納入納入 CGCS2000 CGCS2000 坐標(biāo)系。坐標(biāo)系。衛(wèi)星定軌衛(wèi)星定軌計(jì)算用監(jiān)測(cè)計(jì)算用監(jiān)測(cè)站的坐標(biāo)。站的坐標(biāo)。用戶(hù)用軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶(hù)用軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行定位和導(dǎo)航定位和導(dǎo)航，得到，得到CGCS2000CGCS2000坐標(biāo)。坐標(biāo)。監(jiān)測(cè)站GPS聯(lián)測(cè)監(jiān)測(cè)站坐 標(biāo)衛(wèi)星軌道用戶(hù)導(dǎo)航 定 位1212u北斗時(shí)（北斗

6、時(shí)（BDT）溯源到協(xié)調(diào)世界時(shí)）溯源到協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC（NTSC），），與與UTC的時(shí)間偏差小于的時(shí)間偏差小于100納秒。納秒。BDT的起算歷元時(shí)的起算歷元時(shí)間是間是2006年年1月月1日零時(shí)零分零秒（日零時(shí)零分零秒（UTC）。）。uBDT與與GPS時(shí)和時(shí)和Galileo時(shí)的互操作在北斗設(shè)計(jì)時(shí)間系時(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，統(tǒng)時(shí)已經(jīng)考慮，BDT 與與GPS時(shí)和時(shí)和Galileo時(shí)的時(shí)差將時(shí)的時(shí)差將會(huì)被監(jiān)測(cè)和發(fā)播。會(huì)被監(jiān)測(cè)和發(fā)播。13 衛(wèi)星至用戶(hù)間的距離測(cè)量是基于衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間與到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間之差，稱(chēng)為偽距。為了計(jì)算用戶(hù)的三維位置和接收機(jī)時(shí)鐘偏差，偽距測(cè)量要求至少接收來(lái)自4顆衛(wèi)星

7、的信號(hào)。 由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，使得民用的定位精度只有數(shù)十米量級(jí)。為提高定位精度，普遍采用差分定位技術(shù)（如DGPS、DGNSS），建立地面基準(zhǔn)站 (差分臺(tái))進(jìn)行衛(wèi)星觀測(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。14短報(bào)文通信：北斗系統(tǒng)用戶(hù)終端具有雙向報(bào)文通信功能，短報(bào)文通信：北斗系統(tǒng)用戶(hù)終端具有雙向報(bào)文通信功能，用戶(hù)可以一次傳送用戶(hù)可以一次傳送40-60個(gè)漢字的短報(bào)文信息。個(gè)漢字的短報(bào)文信息?？梢赃_(dá)到一次傳送達(dá)可以達(dá)到一次傳送達(dá)120個(gè)漢字的信息。在遠(yuǎn)洋航行中有重要的應(yīng)用個(gè)漢字的信息。在遠(yuǎn)洋航行中有重要的應(yīng)用價(jià)值。價(jià)值。精密授時(shí)：北斗系統(tǒng)具有精密授時(shí)功能，可向用戶(hù)提供精密授時(shí)：北斗系統(tǒng)具有精密授時(shí)功能，可向用戶(hù)提供20ns-100ns時(shí)間同步精度。時(shí)間同步精度。定位精度：水平精度