定位，解决我在哪儿的问题。
怎么定位？
指南针
地图
灯塔
卫星导航定位需求—定位
定位是确定在哪儿
无线电定位
手机信号定位
卫星定位
卫星导航定位需求—导航
导航是确定怎么去
导航解决怎么走的问题。规划 路径，安排时间，力求省时省力。
例如从上海瀚文小学到北京天 安门，利用卫星导航可以准确规划 出最优路径，全程约1216公里，开 车前往大概需要13小时24分。
• 大众位置服务市场产业链较长，缺 乏有效的商业模式
• 对国际市场、国际用户需求、导航 产业国际化发展顶层谋划研究不足
北斗系统的发展—用户终端应用
用户终端应用效果较好的环境
空旷地
楼顶高处
电磁辐射弱
北斗系统的发展—用户终端应用
用户终端应用效果差的环境
水面 城市高楼
隧道 树林下
高架 电磁环境复杂
内容概要
卫星定位基本原理—定位原理
导航电文
卫星定位基本原理—计算延时
计算卫星信号传播时间
t0: 卫星发出码信号 t0: 接收机同步产生相同的码信号
Δt = ？
卫星基于电路产生的伪随机码相 位对齐方式实现时间延迟量的计算。
伪随机码（ Pseudo Random Noice，PRN）：
▪ 以等概率产生0和1。 ▪ 具有良好的自相关性。 编码信号移位后与原信号进行异或运算，产生 新序列，自相关函数R判定自相关性：
卫星定位基本原理—系统简介
系统简介
• 美苏空间信息激烈竞争，为卫星 导航系统提供了大量的资金支持。
• 通信技术的发展为卫星信号远距 离传输提供了可能。
• 电子技术进步为卫星的控制、制 造提供了强有力的保证。
• 经济社会的需求是卫星导航系统 持续发展的源动力。
美苏争霸
卫星导航系统有三部分组成：空间 星座部分，地面控制部分，用户终 端设备。
R = (N0 - N1) / (N0 + N1) 完全对齐时，R=1，未对齐时，R接近0。
卫星定位基本原理—定位原理
定位原理
得到卫星和接收机之 间的距离后如何定位？
卫星定位基本原理—定位原理
平面定位原理
卫星定位基本原理—定位原理
定位原理
美国 GPS
俄罗斯 GLONASS
欧盟 伽利略
中国 BDS
北斗卫星导航系统基础知识
内容概要
卫星导航定位需求
What ？什么是导航定位？ why ？为什么需要卫星导航定位？
how ？卫星导航定位怎么实现的？
how ？怎样更好利用导航定位服 务生产生活？
卫星导航定位需求—定位
定位是确定在哪儿
迷路是不知道自己在哪里，不能和已 知的位置建立起方位和距离的联系。
卫星定位基本原理—定位原理
定位误差
三方面的误差：
• 卫星产生的误 差
• 传播路径产生 的误差
• 接收机产生的 误差
卫星定位基本原理—定位原理
定位方程正
伪距定位基本观测方程
Ct
是通过延时计算的星站距离 是真实的星站距离 是时钟偏差引起的误差
星站距离计算 以码相位对齐测出GPS信号时延 以时延计算距离
总共50颗以上卫星。 地球任意一点可以看到5-12颗卫星。 任一卫星的瞬时位置可根据星历计算得到。
黑色 = 可见, 红色 = 不可见, 绿色 = 视线
卫星定位基本原理—定位原理
空间距离交汇定位
(x,y,z)为待求的接收机位置， d为卫星到接收机的距离， (xi,yi,zi)为卫星瞬时位置（由星历计算 得到）。
北斗系统建设原则
北斗系统的发展—北斗三步走
第一步——试验系统，实现从无到有
• 1983年提出发展建设概念。 • 1994年北斗卫星导航系统工程启动，之前历经8年理论论证。 • 2000年发射第一颗卫星。 • 2003年完成试验系统。 最终成果：
成功发射3颗GEO卫星，建成北斗卫星导航试验系统。系统能够提 供基本的定位、授时和短报文通信服务。
• 地面基础设施 欠缺 ， 分散建设 ， 未形成统一基准综合服务基础设施
• 核心应用技术 与国际先进水平差距 较大 ， 自主研发终端性能仍需改进
• 交通 、 电信 、 金融 、 电力 、 物 流等 关键领域 未全部使用中国时频 基准
• 卫星导航行业应用规模总体偏小， 技术和业务的深度融合不足，装备 与系统应用水平较低
2010年1月17日 GEO卫星
卫星
运载火箭
北斗系统的发展—北斗三步走
第三步——全球组网，实现全球服务
2020年建成由35颗卫星（5颗GEO，30颗non-GEO）组成的全球 导航系统。
第二步 2012年
第三步 2020年
北斗系统的发展—系统应用
应用服务领域
北斗系统的发展—机遇与挑战
面临挑战
• 北斗频率资源紧缺 • 北斗卫星时钟稳定性与国际先进水
平有较大差距 • 北斗卫星地面跟踪站仅限国土范围
，几何结构较差 • 北斗具有三种不同的星座（GEO、
IGSO、MEO），但必须有无缝的 运控管理 • GPS已占领全球主要导航市场，而 北斗必须拥有属于自己的市场空间 • 相关政策、法规、标准需要进一步 健全 • 技术创新体系、应用服务体系和产 业推进体系尚不完善，产业环境亟 待优化
2000年10月31日 140E
2000年12月21日 80E
2003年5月25日 110.5E
北斗系统的发展—北斗三步走
第二步——亚太组网，实现亚太区域服务
2012年建成由14颗卫星组成的区域星座，区域服务覆盖亚太 地区，并正式提供服务。
2007年4月14日 MEO卫星
2009年4月15日 GEO卫星
卫星定位 空间距离交会法定位 同步观测4颗以上卫星
卫星定位基本原理—定位原理
提高定位精度
Si Sl
卫星导航定位需求—日常生活
车载导航
运动记录
无处不在的卫 星导航定位
网购物流查询
公交系统
移动商店 公安执勤
卫星导航定位需求—载体导航
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
卫星导航定位需求—工程应用
工程测量
桥梁监测
地球形变测量
内容概要
北斗系统的发展—四大系统
四大导航系统
北斗系统的发展—四大系统
卫星定位基本原理—系统组成
地面控制部分
地面控制部分包括：主控站，上 行注入站和监测站。负责收集由卫 星传回之讯息，并计算卫星星历、 相对距离，大气校正等数据，并向 每颗卫星注入更新的导航电文。
卫星地面控制部分
卫星定位基本原理—定位原理
原理说明
卫星向地面发射电磁波，以光速传播。卫星距地面高度 约为20000km。