北斗系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用資料

衛(wèi)星通信與導(dǎo)航大作業(yè)（二）題目：北斗系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用班級(jí)：021212學(xué)號(hào)：02121128姓名：文威威目錄TOC\o"1-3"\h\u3636目錄 I16062第一章北斗系統(tǒng)概述 14049第一節(jié)北斗系統(tǒng)工作原理 122440第二節(jié)北斗系統(tǒng)組成 118532第三節(jié)北斗系統(tǒng)功能 219232第二章北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)及應(yīng)用 312737第一節(jié)北斗系統(tǒng)授時(shí)原理 33135第二節(jié)北斗系統(tǒng)授時(shí)應(yīng)用 319544第二章北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位技術(shù)及應(yīng)用 527970第一節(jié)北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位系統(tǒng)基本原理 514097第二節(jié)北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用 59070第三章北斗系統(tǒng)短報(bào)文通信技術(shù)及應(yīng)用 721165第一節(jié)北斗系統(tǒng)短報(bào)文通信概述 713020第二節(jié)北斗系統(tǒng)短報(bào)文通信應(yīng)用 710165第四章發(fā)展與展望 8北斗系統(tǒng)概述北斗系統(tǒng)工作原理“北斗”是中國(guó)獨(dú)立自主設(shè)計(jì)、建沒(méi)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)．也是聯(lián)合國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)定的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位四大核心供應(yīng)商之一。按照“先區(qū)域，后全球”的總體建設(shè)規(guī)劃，中國(guó)在2003年正式開(kāi)通的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)即北斗一代，成為繼GPS、GLONASS之后，能夠獨(dú)立提供服務(wù)的三大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一。北斗一號(hào)系統(tǒng)定位采用三球交會(huì)測(cè)量原理進(jìn)行定位，地面控制中心根據(jù)用戶設(shè)備主動(dòng)發(fā)送的定位申請(qǐng)信號(hào)，結(jié)合大地高程數(shù)據(jù)解算出用戶所在位置的坐標(biāo)。北斗二號(hào)系統(tǒng)定位將采用多顆衛(wèi)星組成衛(wèi)星陣列，用戶設(shè)備根據(jù)接收到的4顆以上衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)解算出所在位置的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)無(wú)源定位。北斗系統(tǒng)組成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由導(dǎo)航通信衛(wèi)星、地面控制中心和用戶終端三部分組成。其中，導(dǎo)航通信衛(wèi)星主要執(zhí)行地面控制中心和用戶終端間信號(hào)傳遞的中繼服務(wù)；地面控制中心主要負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)送、接收、信息處理以及整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控管理；用戶終端是直接由用戶使用的設(shè)備，主要用于接收地面控制中心經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的出站信號(hào)以及經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)向地面控制中心發(fā)送服務(wù)申請(qǐng)。北斗系統(tǒng)功能北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有快速定位、簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信和精密授時(shí)等三大主要功能。快速定位：確定用戶地理位置，為用戶提供定位導(dǎo)航服務(wù)。報(bào)文通信：為用戶之間提供雙向數(shù)字報(bào)文通信服務(wù)，電文最長(zhǎng)可達(dá)120個(gè)漢字。精密授時(shí)：根據(jù)不同的精度需求，為用戶提供單向和雙向兩種授時(shí)功能，供用戶進(jìn)行時(shí)間同步。第二章北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)及應(yīng)用第一節(jié)北斗系統(tǒng)授時(shí)原理北斗系統(tǒng)授時(shí)可分為單向授時(shí)模式和雙向授時(shí)模式。在單向授時(shí)模式下，用戶機(jī)不需要與地面中心站進(jìn)行交互，但需已知接收機(jī)精密坐標(biāo)，從而可計(jì)算出衛(wèi)星信號(hào)傳輸時(shí)延，經(jīng)修正得出本地精確的時(shí)間。中心控制站精確保持的標(biāo)準(zhǔn)北斗時(shí)間，并定時(shí)播發(fā)授時(shí)信息，為定時(shí)用戶提供時(shí)延修正值。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息經(jīng)過(guò)中心站到衛(wèi)星的上行傳輸延遲、衛(wèi)星到用戶機(jī)的下行延遲以及其它各種延遲(對(duì)流層、電離層等)傳送到用戶機(jī)，用戶機(jī)通過(guò)接收導(dǎo)航電文及相關(guān)信息自主計(jì)算出鐘差并修正本地時(shí)間，使本地時(shí)間和北斗時(shí)間同步，系統(tǒng)設(shè)計(jì)授時(shí)指標(biāo)為100ns。雙向定時(shí)的所有信息處理都在中心控制站進(jìn)行，用戶機(jī)只需把接收的時(shí)標(biāo)信號(hào)返回即可。其無(wú)需知道用戶機(jī)位置和衛(wèi)星位置，通過(guò)來(lái)回雙向傳播時(shí)間除以2的方式獲取，更精確的反映了各種延遲信息，因此其估計(jì)精度較高。在北斗系統(tǒng)中單向定時(shí)精度的系統(tǒng)設(shè)計(jì)值為100ns，雙向定時(shí)為20ns。北斗系統(tǒng)授時(shí)應(yīng)用（1）在電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與完善，基于北斗系統(tǒng)開(kāi)展在電力系統(tǒng)授時(shí)方面的應(yīng)用已是大勢(shì)所趨。目前在電力應(yīng)用領(lǐng)域中的授時(shí)產(chǎn)品主要以全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，GPS)和北斗一代系統(tǒng)為主。GPS系統(tǒng)由美國(guó)軍方控制，對(duì)于國(guó)家安全存在巨大隱患；北斗一代系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)雙向授時(shí)，授時(shí)精度可達(dá)20ns，但其用戶容量受到極大限制，不利于授時(shí)系統(tǒng)的大范圍推廣。北斗二代系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)單向授時(shí)，授時(shí)精度為100ns，可滿足電力領(lǐng)域大多數(shù)的應(yīng)用需求。在AIS(AutomaticIdentificationSystem)岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用AIS系統(tǒng)即船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，是一種工作在甚高頻頻段的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效的提高船舶航行安全。根據(jù)中國(guó)海事局的規(guī)劃，我國(guó)己在沿海、沿江地區(qū)建立了龐大的岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行對(duì)時(shí)間準(zhǔn)確度要求很高，高精度的時(shí)間基準(zhǔn)能有效的保證岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。為保證時(shí)間的準(zhǔn)確度，目前不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外均選擇采用衛(wèi)星授時(shí)技術(shù)，而目前就國(guó)內(nèi)而言大多采用GPS作為衛(wèi)星授時(shí)的時(shí)鐘源。而GPS的時(shí)鐘源的精度是受美國(guó)軍方控制的，因此，采用作為授時(shí)時(shí)鐘源是無(wú)法保證系統(tǒng)的安全性。需要一個(gè)安全、精度高、穩(wěn)定的時(shí)鐘源。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是我國(guó)擁有自主研發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、全天候衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有授時(shí)功能，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位技術(shù)及應(yīng)用北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位系統(tǒng)基本原理衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)）主要包括導(dǎo)航星座、地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)和用戶導(dǎo)航定位設(shè)備（簡(jiǎn)稱(chēng)用戶機(jī)）三大部分。以導(dǎo)航衛(wèi)星為基準(zhǔn)點(diǎn)，用戶通過(guò)接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，測(cè)算出用戶到導(dǎo)航衛(wèi)星之間的距離，根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星每一時(shí)刻的速度和位置，可以確定用戶當(dāng)前的位置和速度。進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航定位至少需要同時(shí)觀測(cè)到4顆衛(wèi)星。用戶通過(guò)導(dǎo)航電文中的星歷表，選擇可以提供最佳幾何圖形的4顆衛(wèi)星；再根據(jù)導(dǎo)航信號(hào)的傳播時(shí)間計(jì)算出用戶到導(dǎo)航衛(wèi)星的距離；通過(guò)查詢(xún)星歷表的相關(guān)參數(shù)計(jì)算出4顆衛(wèi)星的位置。如果用戶攜帶與全球定位系統(tǒng)時(shí)間同步的精確時(shí)鐘，只需要3顆衛(wèi)星就可以完成導(dǎo)航任務(wù)，此時(shí)用戶便處于3個(gè)以衛(wèi)星為球心的圓球交點(diǎn)之上。北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用（1）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在抗震救災(zāi)與應(yīng)急指揮中的應(yīng)用在“5.12”汶川地震后的抗震救災(zāi)工作中，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，保障了抗震救災(zāi)與應(yīng)急指揮的順利進(jìn)行,充分體現(xiàn)了北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)在抗震救災(zāi)應(yīng)用中的不可替代性。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在“5.12”抗震救災(zāi)中的應(yīng)用主要有:為“5.12”抗震救災(zāi)的救援直升機(jī)提供了導(dǎo)航定位;在地震造成通訊中斷、道路損毀的情況下為抗震救災(zāi)提供可靠的通信保障，為災(zāi)區(qū)一線和指揮部建立了實(shí)時(shí)通信通道，把災(zāi)區(qū)的實(shí)時(shí)情況及時(shí)傳回指揮部，在決策、搜救、醫(yī)療等過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為取得5.12抗震救災(zāi)的偉大勝利奠定了決定性的基礎(chǔ);為減災(zāi)防災(zāi)提供遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和災(zāi)情預(yù)警;為社會(huì)大眾提供公共應(yīng)急信息服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在野外地質(zhì)調(diào)查和安全保障中的應(yīng)用北斗一號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)地質(zhì)調(diào)查的安全保障起著重要的應(yīng)用，目前已初步形成了基于北斗一代衛(wèi)星的野外地質(zhì)調(diào)查管理與安全保障技術(shù)體系。“十一五”期間，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局牽頭承擔(dān)了國(guó)家發(fā)改委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目“基于我國(guó)衛(wèi)星的野外地質(zhì)調(diào)查應(yīng)用高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”，研究基于國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星和北斗一代衛(wèi)星的野外地質(zhì)調(diào)查服務(wù)與管理應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)體系，形成了一套服務(wù)于野外地質(zhì)調(diào)查的“雙星野外地質(zhì)調(diào)查服務(wù)與管理系統(tǒng)”。通過(guò)北斗一代衛(wèi)星的定位功能滿足地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域基于位置的服務(wù)需求，利用北斗一代衛(wèi)星的通訊功能實(shí)現(xiàn)野外人員與管理中心之間的實(shí)時(shí)通訊，保障野外人員的作業(yè)安全。北斗系統(tǒng)短報(bào)文通信技術(shù)及應(yīng)用第一節(jié)北斗系統(tǒng)短報(bào)文通信概述北斗衛(wèi)星的短報(bào)文通信功能是美國(guó)GPS和俄羅斯GLONASS都不具備的特殊功能，是全球首個(gè)在定位、授時(shí)之外具備報(bào)文通信為一體的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星短報(bào)文通信具有用戶機(jī)與用戶機(jī)、用戶機(jī)與地面控制中心間雙向數(shù)字報(bào)文通信功能，一般的用戶機(jī)可一次可傳輸36個(gè)漢字，申請(qǐng)核準(zhǔn)的可以達(dá)到傳送120個(gè)漢字或240個(gè)代碼。短報(bào)文不僅可點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向通信，而且其提供的指揮端機(jī)可進(jìn)行一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的廣播傳輸，為各種平臺(tái)應(yīng)用提供了極大便利。北斗系統(tǒng)短報(bào)文通信應(yīng)用北斗系統(tǒng)短報(bào)文通信應(yīng)用前景十分廣闊。

比如可以向緊急救援服務(wù)單位提供移動(dòng)信號(hào)中斷，如地震、災(zāi)難時(shí)的緊急救援的文字信息等?；蛘咛峁┫矚g去偏遠(yuǎn)地區(qū)遠(yuǎn)足的人提供查詢(xún)最近的停車(chē)位、餐廳、旅館等，以及無(wú)信息覆蓋的遇險(xiǎn)情況下的求救服務(wù)等。當(dāng)在無(wú)信號(hào)覆蓋的沙漠、偏遠(yuǎn)山區(qū)、以及海洋等人煙稀少地區(qū)進(jìn)行搜索救援時(shí)，北斗設(shè)備除導(dǎo)航定位外，具備的短報(bào)文通信功能可及時(shí)報(bào)告所處位置和受災(zāi)情況，有