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北斗卫星导航系统

发布时间:2015-12-12 14:13   作者:湖北省测绘地理信息

湖北省测绘局北斗卫星导航系统﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施 的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS[1-2],与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统,并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2011年12月27日起提供连续导航定位与授时服务。 
 
  北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)、欧盟“伽利略”(GALILEO)等其他卫星导航系统兼容的终端组成。 
 
 
  中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星(其中,北斗-1A已经结束任务),将在系统组网和试验基础上,逐步扩展为全球卫星导航系统。 
 
 
  北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。 
 
 
  北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 
 
 
  湖北省测绘局该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。[3]中国以后生产定位服务设备的产商,都将会提供对GPS和北斗系统的支持,会提高定位的精确度。而北斗系统特有的短报文服务功能将收费,这个功能的实用性还有待观察。 
 
 
  系统服务 
 
  北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位,导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 
 
 
  北斗导航终端与GPS、“伽利略”和“格洛纳斯”相比,优势在于短信服务和导航结合,增加了通讯功能; 全天候快速定位,极少的通信盲区,精度与GPS相当。向全世界提供的服务都是免费的,在提供无源定位导航和授时等服务时,用户数量没有限制,且与GPS兼容;特别适合集团用户大范围监控与管理,以及无依托地区数据采集用户数据传输应用;独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计,可同时解决“我在哪?”和“你在哪?”;自主系统,高强度加密设计,安全、可靠、稳定,适合关键部门应用。 
 
 
  湖北省测绘局中国计划2012年左右,“北斗”系统将覆盖亚太地区,2020年左右覆盖全球。我国正在实施北斗卫星导航系统建设,已成功发射十六颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 
 
 
  实际应用 
 
  军用功能 
 
 
  “北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似,如:飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航;弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位,以缩短反应时间;人员搜救、水上排雷定位等。 
 
 
  这项功能用在军事上,意味着可主动进行各级部队的定位,也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统,除了可供自身定位导航外,高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置,并传递相关命令,对任务的执行有相当大的助益。换言之,大陆可利用“北斗”卫星导航定位系统执行部队指挥与管制及战场管理。 
 
 
  民用功能 
 
 
  个人位置服务 
 
 
  当你进入不熟悉的地方时,你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。 
 
 
  气象应用 
 
 
  北斗导航卫星气象应用的开展,可以促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测,也可以提高空间天气预警业务水平,提升我国气象防灾减灾的能力。 
 
 
  除此之外,北斗导航卫星系统的气象应用对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展也具有重要的影响。 
 
 
  道路交通管理 
 
 
  卫星导航将有利于减缓交通阻塞,提升道路交通管理水平。通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机,车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。 
 
 
  铁路智能交通 
 
 
  湖北省测绘局卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如,在铁路运输领域,通过安装卫星导航终端设备,可极大缩短列车行驶间隔时间,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可靠、高精度的定位、测速、授时服务,促进铁路交通的现代化,实现传统调度向智能交通管理的转型。 
 
 
  海运和水运 
 
 
  海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一,也是卫星导航最早应用的领域之一。目前在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星导航终端设备,使海上和水路运输更为高效和安全。北斗卫星导航系统将在任何天气条件下,为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时,北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。 
 
 
  航空运输 
 
 
  当飞机在机场跑道着陆时,最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势,可实时确定飞机的瞬时位置,有效减小飞机之间的安全距离,甚至在大雾天气情况下,可以实现自动盲降,极大提高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的有效结合,将为航空运输提供更多的安全保障。 
 
 
  应急救援 
 
 
  卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时,救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统除导航定位外,还具备短报文通信功能,通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况,有效缩短救援搜寻时间,提高抢险救灾时效,大大减少人民生命财产损失。 
 
 
  工作过程 
 
  湖北省测绘局首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信号,经卫星转发回中心控制 系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号,然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。 对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟:即从中心控制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户,用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;和从中心控制发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和,从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又可知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标,这个坐标经加密由出站信号发送给用户。 
 
 
  四大功能 
 
  短报文通信:北斗系统用户终端具有双向报文通信功能,用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息。 
 
 
  可以达到一次传送达120个汉字的信息。在远洋航行中有重要的应用价值。 
 
 
  精密授时:北斗系统具有精密授时功能,可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。 
 
 
  定位精度:水平精度100米(1σ),设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率:2491.75MHz。 
 
 
  系统容纳的最大用户数:540000户/小时
 
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