北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成課件講解

項(xiàng)目一北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用目錄北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)三種不同精度的定位技術(shù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在高鐵施工測(cè)量項(xiàng)目中的應(yīng)用一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成未對(duì)外提供服務(wù)BDS2012GLONASS2009GPS1994一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)三步走發(fā)展戰(zhàn)略：2000年年底，建成北斗一號(hào)系統(tǒng)，向中國(guó)提供服務(wù)；2012年年底，建成北斗二號(hào)系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；2020年，建成北斗三號(hào)系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成采用雙星進(jìn)行有源定位；全天候提供區(qū)域?qū)Ш?、定位、授時(shí)和通信等功能的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。1、北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成2、北斗一號(hào)系統(tǒng)建立

1983年我國(guó)的陳芳允院士提出“雙星定位”的構(gòu)想

1989年演示性試驗(yàn)成功

1994年國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)2000年10月31日和12月21日，兩顆“北斗一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射成功；

2003年5月25日，第三顆“北斗一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射成功；

2003年6月1日，“北斗運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)”正式開(kāi)通，標(biāo)志著我國(guó)擁有了自己的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成空間部分3課衛(wèi)星（1顆備用）地面控制管理部分用戶接收機(jī)用戶指揮機(jī)北斗一號(hào)導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成3、北斗一號(hào)雙星定位原理“雙星定位”：以2顆在軌衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心，各以測(cè)定的衛(wèi)星至用戶終端的距離為半徑，形成2個(gè)球面，用戶終端將位于這2個(gè)球面交線的圓弧上。地面中心站配有電子高程地圖，提供一個(gè)以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。用數(shù)學(xué)方法求解圓弧與地球表面的交點(diǎn)即可獲得用戶的位置。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成4、北斗一號(hào)導(dǎo)航定位系統(tǒng)特點(diǎn)定位原理：有源導(dǎo)航定位，雙星定位系統(tǒng)。兩顆衛(wèi)星同時(shí)進(jìn)行雙向通信，接收衛(wèi)星信號(hào)，且發(fā)射應(yīng)答信號(hào)。用戶不能自己處理觀測(cè)數(shù)據(jù)獲得接收機(jī)的導(dǎo)航定位解，需要依靠地面中心站來(lái)計(jì)算，用戶的三維位置由地面中心站計(jì)算出后，經(jīng)衛(wèi)星廣播信號(hào)發(fā)給用戶。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成缺點(diǎn)：不能覆蓋兩極地區(qū)，赤道附近定位精度差，只能二維主動(dòng)式定位，且需提供用戶高程數(shù)據(jù)，不能滿足高動(dòng)態(tài)和保密的軍事用戶要求，用戶數(shù)量受一定限制。GPS、GLONASS等定位系統(tǒng)為被動(dòng)式測(cè)距（只接收衛(wèi)星信號(hào)，而不發(fā)射任何信號(hào)），隱蔽性好；用戶可自行處理觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行導(dǎo)航或定位。4、北斗一號(hào)導(dǎo)航定位系統(tǒng)特點(diǎn)一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成為了使我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的性能有實(shí)質(zhì)性的提高，研制組建第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的原理與GPS相同，但是又從導(dǎo)航體制、測(cè)距方法、衛(wèi)星星座、信號(hào)結(jié)構(gòu)及接收機(jī)等方面進(jìn)行全面改進(jìn)。衛(wèi)星星座計(jì)劃由GEO衛(wèi)星，IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星組成。5、北斗二號(hào)衛(wèi)星定位系統(tǒng)GEO衛(wèi)星MEO衛(wèi)星一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成5顆相隔60o的地球靜止軌道衛(wèi)星3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星(IGSO星)24顆分布在3個(gè)軌道面內(nèi)傾角為55°的中高度圓軌道衛(wèi)星(MEO衛(wèi)星)。6、北斗二號(hào)衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星星座一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成2020年7月31日，習(xí)近平總書(shū)記向世界宣布北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通，標(biāo)志著北斗“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略圓滿完成，北斗邁進(jìn)全球服務(wù)新時(shí)代。7、北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成7、北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成北斗系統(tǒng)特點(diǎn)：1）北斗系統(tǒng)空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力強(qiáng)，尤其低緯度地區(qū)性能優(yōu)勢(shì)更為明顯。2）北斗系統(tǒng)提供多個(gè)頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號(hào)，能夠通過(guò)多頻信號(hào)組合使用等方式提高服務(wù)精度。3）北斗系統(tǒng)創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信能力，具備定位導(dǎo)航授時(shí)、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位、短報(bào)文通信和國(guó)際搜救等多種服務(wù)能力。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成8、北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成星座GEO衛(wèi)星（5顆）MEO衛(wèi)星（30顆）北斗系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星等組成。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成地面段由主控站、上行注入站和監(jiān)測(cè)站組成。8、北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成用戶段用戶段由北斗用戶終端以及與其他GNSS兼容的終端組成。

8、北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成R500全能型手簿T300

GNSS接收機(jī)一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成20北斗時(shí)（BDT）溯源到協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC（NTSC），與UTC的時(shí)間偏差小于100納秒。BDT的起算歷元時(shí)間是2006年1月1日零時(shí)零分零秒（UTC）。BDT與GPS時(shí)和Galileo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，BDT與GPS時(shí)和Galileo時(shí)的時(shí)差將會(huì)被監(jiān)測(cè)和發(fā)播。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成北斗系統(tǒng)采用中國(guó)2000大地坐標(biāo)系統(tǒng)（CGS2000）原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心；X軸指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點(diǎn)。21Y軸與Z、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。Z軸指向歷元2000.0的地球參考極的方向。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成四、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)信號(hào)特征載波Carrier測(cè)距碼Code導(dǎo)航電文MessageD1、D2導(dǎo)航電文：本衛(wèi)星基本導(dǎo)航信息、全部衛(wèi)星歷書(shū)信息及與其他系統(tǒng)時(shí)間同步信息。D2導(dǎo)航電文還包括：北斗系統(tǒng)完好性及差分信息，格網(wǎng)點(diǎn)電離層信息。L波段可運(yùn)載調(diào)制信號(hào)的高頻振蕩波用于測(cè)定衛(wèi)星至接收機(jī)間距離的二進(jìn)制碼北斗衛(wèi)星信號(hào)分量：B1:1559.052~1591.788MHzB2:1166.22~1217.37MHzB3:1250.618~1286.423MHzCB1I測(cè)距碼：碼速率2.046Mc/s碼長(zhǎng)2046CB3I測(cè)距碼：碼速率10.23Mc/s碼長(zhǎng)2046B1C、B2a測(cè)距碼：采用分層碼結(jié)構(gòu)，由主碼和子碼相異或構(gòu)成一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成四、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)信號(hào)特征北斗三號(hào)具備導(dǎo)航定位和通信數(shù)傳兩大功能，可提供定位導(dǎo)航授時(shí)、全球短報(bào)文通信、區(qū)域短報(bào)文通信、國(guó)際搜救、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位共7類服務(wù)，是功能強(qiáng)大的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。全球范圍定位精度優(yōu)于10米、測(cè)速精度優(yōu)于0.2米/秒、授時(shí)精度優(yōu)于20納秒、服務(wù)可用性優(yōu)于99%，亞太地區(qū)性能更優(yōu)。一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成五、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)與GPS參數(shù)對(duì)比項(xiàng)目GPS北斗二號(hào)空間組成24顆衛(wèi)星分布6個(gè)軌道5顆靜止和30顆非靜止地面組成主控站、監(jiān)測(cè)站、注入站主控站、監(jiān)測(cè)站、注入站定位精度民用10米，軍用5-6米民用10米，軍用5-6米測(cè)速精度0.1米/秒0.2米/秒授時(shí)精度30納秒50納秒用戶設(shè)備GPS接收機(jī)與GPS、GLONASS、GALILEO等兼容功能定位、導(dǎo)航、測(cè)速、授時(shí)定位、導(dǎo)航、測(cè)速、授時(shí)、短報(bào)文通信覆蓋范圍全球亞太（2012）-全球（2020）服務(wù)時(shí)段全天候全天候一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成按參考點(diǎn)是否具有參考基準(zhǔn)絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）相對(duì)定位動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位靜態(tài)絕對(duì)定位動(dòng)態(tài)相對(duì)定位靜態(tài)相對(duì)定位二、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位方法絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）：獨(dú)立確定待定點(diǎn)在坐標(biāo)系中的絕對(duì)位置的方法稱為單點(diǎn)定位，也稱為絕對(duì)定位。優(yōu)點(diǎn)是只需要用一臺(tái)接收機(jī)即可定位。單點(diǎn)定位的結(jié)果受衛(wèi)星星歷誤差和衛(wèi)星信號(hào)傳播過(guò)程中大氣延遲誤差的影響比較顯著，定位精度低。六、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位方法理論上說(shuō)，利用C/A碼進(jìn)行單點(diǎn)定位精度可以達(dá)到？平面位置的精度為+/-100m高程的精度則為+/-160m精度低，主要用于導(dǎo)航。在車輛、船舶、飛機(jī)的導(dǎo)航，地質(zhì)礦產(chǎn)勘探，暗礁定位，浮標(biāo)觀測(cè)海洋漁業(yè)和低精度測(cè)量等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，在國(guó)防建設(shè)中也有重要的作用。六、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位方法相對(duì)定位：同步跟蹤相同衛(wèi)星信號(hào)的若干臺(tái)接收機(jī)確定待定點(diǎn)相對(duì)位置。通過(guò)對(duì)各站觀測(cè)數(shù)據(jù)求差的方式消除或大幅度削弱衛(wèi)星鐘的時(shí)鐘誤差、衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星信號(hào)在大氣中的傳播誤差，可獲得高精度的相對(duì)位置。相對(duì)定位中觀測(cè)的組織和實(shí)施單點(diǎn)定位更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理也更為麻煩。六、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位方法用途：是精度最高的作業(yè)模式。主要用于大地測(cè)量、控制測(cè)量、變形測(cè)量、工程測(cè)量。精度：可達(dá)到5mm+1ppm相對(duì)定位：同步跟蹤相同衛(wèi)星信號(hào)的若干臺(tái)接收