北斗卫星定位系统原理
• 用户利用一代“北斗”定位的办法是这样的，首 先是用户向地面中心站发出请求，地面中心站再 发出信号，分别经两颗卫星反射传至用户，地面 中心站通过计算两种途径所需时间即可完成定位。 一代“北斗”与S系统不同，对所有用户位置 的计算不是在卫星上进行，而是在地面中心站完 成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用户 的位置及时间信息，并负责整个系统的监控管理。 • 由于在定位时需要用户终端向定位卫星发送定位 信号，由信号到达定位卫星时间的差值计算用户 位置，所以被称为“有源定位”。
北斗卫星定位系统构成
• 北斗卫星导航定位系统的系统构成有：两颗地球 静止轨道卫星、地面中心站、用户终端。北斗卫 星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”： 以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心，各以测定的卫 星至用户终端的距离为半径，形成2个球面，用户 终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站 配有电子高程地图，提供一个以地心为球心、以 球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。用数 学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户 的位置。
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北斗卫星定位导航系统近代发展
• 一代“北斗”采用的基本技术路线最初来自于陈 芳允先生的“双星定位”设想，正式立项是在 1994年。北斗卫星导航系统由空间卫星、地面控 制中心站和用户终端等3部分构成。空间部分即 “北斗”一号由两颗工作卫星和两颗备份卫星组 成，突出特点是构成系统的空间卫星数目少、用 户终端设备简单、一切复杂性均集中于地面中心 处理站。两颗定位卫星分别发射于2000年10月31 日和12月21日，备份星于2003年5月25日、2007 年02月03日发射。
北斗卫星定位导航系统发射时间
• 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造, 四颗导航定位卫星的发射时间分别为： • 日期 火箭 卫星 轨道 • 2000年10月31日 长征三号甲 北斗-1A 地球静止轨道 140°E • 2000年12月21日 长征三号甲 北斗-1B GEO 80°E • 2003年05月25日 长征三号甲 北斗-1C GEO 110.5°E 第 三颗是备用卫星 • 2007年02月03日 长征三号甲 北斗-1D GEO 86°E 第 四颗是备用卫星 • 2007年04月14日 长征三号甲 北斗-2A 中地球轨道 (21500KM) 北斗二代首颗卫星
北斗卫星定位导航系统历史回顾
• 1983年，“两弹一星”功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同 步定点卫星进行定位导航的设想，经过分析和初步实地试验，证明效果良好， 这一系统被称为“双星定位系统”。双星定位导航系统为我国“九五”列项， 其工程代号取名为“北斗一号”。 双星定位导航系统是一种全天候、高精度、区域性的卫星导航定位系统，可 实现快速导航定位、双向简短报文通信和定时授时3大功能，其中后两项功能 是全球定位系统(GPS)所不能提供的，且其定位精度在我国地区与GPS定位 精度相当。整个系统由两颗地球同步卫星(分别定点于东经80度和东经140度 36000公里赤道上空)、中心控制系统、标校系统和用户机4大部分组成，各部 分间由出站链路(即地面中心至卫星至用户链路)和入站链路(即用户机至卫星 中心站链路)相连接。中心站以特定的频率发射H地球同步卫星分别向各自天 线波束覆盖区域内的所有用户广播。当用户需要进行定位／通信服务时，相 对于接收信号(出站信号)某一帧，提出申请服务项目并发送入站信号，经两颗 卫星转发到地面中心，地面中心接到此信号后，解调出用户发送的信息，测 量出用户至两颗卫星的距离，对定位申请计算用户的地理坐标，由于H颗卫 星的位置是已知的，分别为两球的球心，另一球面是基本参数已确定的地球 参考椭球面3球交会点为测量的用户位置。
北斗卫星导航二代系统
• 继美国的GPS系统升级，俄罗斯的GLONASS系统扩建， 以及欧盟的“伽利略计划”之后，中国也将继续升级自己 的全球卫星导航定位系统——“北斗第二代导航卫星网”。 • “北斗一号导航系统”是区域卫星导航系统，北斗二代卫 星可实现全球的定位与导航。“北斗第二代导航卫星网” 将由５颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供 两种服务方式：开放服务和授权服务。其中5颗静止轨道 卫星，即高度为36000公里的地球同步卫星；5颗静止轨 道卫星在赤道上空的分布为：58.75o E, 80oE, 110.5o E, 140o E and 160o E，提供RNSS和RDSS信号链路。30颗 非静止轨道卫星由27颗中轨（MEO）卫星和3颗倾斜同步 （IGSO）卫星组成，提供RNSS信号链路? 27颗MEO卫 星分布在倾角为55度的三个轨道平面上，每个面上有9颗 卫星，轨道高度为21500公里。
北斗卫星定位导航系统教学
北斗卫星定位导航系统概述
• 北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发的区域性有源三 维卫星定位与通信系统（CNSS），是继美国的全球定位 系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）定位系 统之后世界第三个成熟的卫星导航系统。 • • 该系统分为“北斗一代”和“北斗二代”，分别由4颗 （两颗工作卫星、两颗备用卫星）和35颗北斗定位卫星、 地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。 北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定 位服务，定位精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，其精度 与GPS相当。中国在2000年至2007年先后发射了四颗 “北斗一号”卫星，这种区域性(中国境内)的卫星导航定 位系统，正在为中国陆地交通、航海、森林防火等领域提 供着良好服务。
北斗卫星定位导航历史
• 我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制 工作，但由于多种原因而夭折。在自行研制“子 午仪”定位设备方面起步较晚，以致后来使用的 大量设备中，基本上依赖进口。70年代后期以来， 国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的 体制研究。先后提出过单星、双星、三星和3-5星 的区域性系统方案，以及多星的全球系统的设想， 并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是 由于种种原因，这些方案和设想都没能够得到实 现。