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北斗卫星导航系统

  北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS),是除美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。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。

系统介绍

  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。与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。
  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  北斗卫星导航系统示意图干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)、欧洲“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十一颗北斗导航卫星(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。
  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。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。而另外一种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。
  2011年12月27日起,开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。

 

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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。

建设原则

  北斗卫星导航系统的建设与发展,以应用推广和产业发展为根本目标,不仅要建成系统,更要用好系统,强调质量、安全、应用、效益,遵循以下建设原则:

开放性

  北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放,为全球用户提供高质量的免费服务,积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作,促进各卫星导航系统间的兼容与互操作,推动卫星导航技术与产业的发展。

自主性

  中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统,北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。

兼容性

  在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)和国际电联(ITU)框架下,使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作,使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。

渐进性

  中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展,不断完善服务质量,并实现各阶段的无缝衔接。

组网历程

 

日期火箭卫星轨道使用状况系统世代
2000.10.31CZ-3A Y5北斗-1A36,086 x 36,256 km 废弃卫星轨道停止工作北斗一代
2000.12.21CZ-3A Y6北斗-1B35,883 x 36,264 km 废弃卫星轨道停止工作
2003.5.25CZ-3A Y7北斗-1C地球静止轨道 110.5°E正常
2007.2.3CZ-3A Y12北斗-1D35844 x 36365 km 废弃卫星轨道失效
2007.4.14CZ-3A Y13北斗-M1中地球轨道~21500km正常,测试星北斗二代
2009.4.15CZ-3C Y3北斗-G235594 x 36036 km 漂移失效
2010.1.17CZ-3C Y2北斗-G1地球静止轨道 140°E正常
2010.6.2CZ-3C Y4北斗-G3地球静止轨道 84°E正常
2010.8.1CZ-3A Y16北斗-I1倾斜地球同步轨道 倾角55°正常
2010.11.1CZ-3C Y5北斗-G4地球静止轨道 160°E正常
2010.12.18CZ-3A Y18北斗-I2倾斜地球同步轨道 倾角55°正常
2011.4.10CZ-3A Y19北斗-I3倾斜地球同步轨道 倾角55°正常
2011.7.27CZ-3A Y17北斗-I4倾斜地球同步轨道 倾角55°正常
2011.12.2CZ-3A Y23北斗-I5倾斜地球同步轨道 倾角55°正常
2012.2.25CZ-3C Y6北斗-G5地球静止轨道 58.5°E正常
2012.4.CZ-3B北斗-M中地球轨道~21500km即将发射
  北斗卫星导航系统的工作过程是: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。 

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