北斗卫星导航系统构成课件讲解

项目一北斗卫星导航系统构成及应用目录北斗卫星导航定位系统组成北斗卫星导航系统三种不同精度的定位技术北斗卫星导航系统在高铁施工测量项目中的应用一、北斗卫星导航定位系统组成未对外提供服务BDS2012GLONASS2009GPS1994一、北斗卫星导航定位系统组成世界四大卫星导航系统北斗卫星导航系统三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务。一、北斗卫星导航定位系统组成采用双星进行有源定位；全天候提供区域导航、定位、授时和通信等功能的卫星定位系统。1、北斗一号卫星导航定位系统一、北斗卫星导航定位系统组成2、北斗一号系统建立

1983年我国的陈芳允院士提出“双星定位”的构想

1989年演示性试验成功

1994年国家批准建设第一代卫星导航定位系统2000年10月31日和12月21日，两颗“北斗一号”卫星发射成功；

2003年5月25日，第三颗“北斗一号”卫星发射成功；

2003年6月1日，“北斗运营服务平台”正式开通，标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航系统。一、北斗卫星导航定位系统组成空间部分3课卫星（1颗备用）地面控制管理部分用户接收机用户指挥机北斗一号导航系统构成一、北斗卫星导航定位系统组成3、北斗一号双星定位原理“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。一、北斗卫星导航定位系统组成4、北斗一号导航定位系统特点定位原理：有源导航定位，双星定位系统。两颗卫星同时进行双向通信，接收卫星信号，且发射应答信号。用户不能自己处理观测数据获得接收机的导航定位解，需要依靠地面中心站来计算，用户的三维位置由地面中心站计算出后，经卫星广播信号发给用户。一、北斗卫星导航定位系统组成缺点：不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保密的军事用户要求，用户数量受一定限制。GPS、GLONASS等定位系统为被动式测距（只接收卫星信号，而不发射任何信号），隐蔽性好；用户可自行处理观测数据，进行导航或定位。4、北斗一号导航定位系统特点一、北斗卫星导航定位系统组成为了使我国的卫星导航定位系统的性能有实质性的提高，研制组建第二代北斗卫星导航定位系统。北斗卫星定位系统的原理与GPS相同，但是又从导航体制、测距方法、卫星星座、信号结构及接收机等方面进行全面改进。卫星星座计划由GEO卫星，IGSO卫星和MEO卫星组成。5、北斗二号卫星定位系统GEO卫星MEO卫星一、北斗卫星导航定位系统组成5颗相隔60º的地球静止轨道卫星3颗倾斜地球同步轨道卫星(IGSO星)24颗分布在3个轨道面内倾角为55°的中高度圆轨道卫星(MEO卫星)。6、北斗二号卫星定位系统卫星星座一、北斗卫星导航定位系统组成2020年7月31日，习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通，标志着北斗“三步走”发展战略圆满完成，北斗迈进全球服务新时代。7、北斗三号全球卫星导航系统组成一、北斗卫星导航定位系统组成7、北斗三号全球卫星导航系统组成北斗系统特点：1）北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能优势更为明显。2）北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。3）北斗系统创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。一、北斗卫星导航定位系统组成8、北斗三号全球卫星导航系统组成星座GEO卫星（5颗）MEO卫星（30颗）北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。一、北斗卫星导航定位系统组成地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。8、北斗三号全球卫星导航系统组成一、北斗卫星导航定位系统组成用户段用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼容的终端组成。

8、北斗三号全球卫星导航系统组成R500全能型手簿T300

GNSS接收机一、北斗卫星导航定位系统组成20北斗时（BDT）溯源到协调世界时UTC（NTSC），与UTC的时间偏差小于100纳秒。BDT的起算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。BDT与GPS时和Galileo时的互操作在北斗设计时间系统时已经考虑，BDT与GPS时和Galileo时的时差将会被监测和发播。一、北斗卫星导航定位系统组成北斗系统采用中国2000大地坐标系统（CGS2000）原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；X轴指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点。21Y轴与Z、X轴构成右手正交坐标系。Z轴指向历元2000.0的地球参考极的方向。一、北斗卫星导航定位系统组成四、北斗导航定位系统信号特征载波Carrier测距码Code导航电文MessageD1、D2导航电文：本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息及与其他系统时间同步信息。D2导航电文还包括：北斗系统完好性及差分信息，格网点电离层信息。L波段可运载调制信号的高频振荡波用于测定卫星至接收机间距离的二进制码北斗卫星信号分量：B1:1559.052~1591.788MHzB2:1166.22~1217.37MHzB3:1250.618~1286.423MHzCB1I测距码：码速率2.046Mc/s码长2046CB3I测距码：码速率10.23Mc/s码长2046B1C、B2a测距码：采用分层码结构，由主码和子码相异或构成一、北斗卫星导航定位系统组成四、北斗导航定位系统信号特征北斗三号具备导航定位和通信数传两大功能，可提供定位导航授时、全球短报文通信、区域短报文通信、国际搜救、星基增强、地基增强、精密单点定位共7类服务，是功能强大的全球卫星导航系统。全球范围定位精度优于10米、测速精度优于0.2米/秒、授时精度优于20纳秒、服务可用性优于99%，亚太地区性能更优。一、北斗卫星导航定位系统组成五、北斗导航定位系统与GPS参数对比项目GPS北斗二号空间组成24颗卫星分布6个轨道5颗静止和30颗非静止地面组成主控站、监测站、注入站主控站、监测站、注入站定位精度民用10米，军用5-6米民用10米，军用5-6米测速精度0.1米/秒0.2米/秒授时精度30纳秒50纳秒用户设备GPS接收机与GPS、GLONASS、GALILEO等兼容功能定位、导航、测速、授时定位、导航、测速、授时、短报文通信覆盖范围全球亚太（2012）-全球（2020）服务时段全天候全天候一、北斗卫星导航定位系统组成按参考点是否具有参考基准绝对定位（单点定位）相对定位动态绝对定位静态绝对定位动态相对定位静态相对定位二、北斗导航定位系统定位方法绝对定位（单点定位）：独立确定待定点在坐标系中的绝对位置的方法称为单点定位，也称为绝对定位。优点是只需要用一台接收机即可定位。单点定位的结果受卫星星历误差和卫星信号传播过程中大气延迟误差的影响比较显著，定位精度低。六、北斗导航定位系统定位方法理论上说，利用C/A码进行单点定位精度可以达到？平面位置的精度为+/-100m高程的精度则为+/-160m精度低，主要用于导航。在车辆、船舶、飞机的导航，地质矿产勘探，暗礁定位，浮标观测海洋渔业和低精度测量等领域中有着广泛的应用，在国防建设中也有重要的作用。六、北斗导航定位系统定位方法相对定位：同步跟踪相同卫星信号的若干台接收机确定待定点相对位置。通过对各站观测数据求差的方式消除或大幅度削弱卫星钟的时钟误差、卫星星历误差、卫星信号在大气中的传播误差，可获得高精度的相对位置。相对定位中观测的组织和实施单点定位更为复杂，数据处理也更为麻烦。六、北斗导航定位系统定位方法用途：是精度最高的作业模式。主要用于大地测量、控制测量、变形测量、工程测量。精度：可达到5mm+1ppm相对定位：同步跟踪相同卫星信号的若干台接收