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贡献者：xqh0813 浏览：2585次 创建时间：2009-08-29
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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。
该系统由三颗（两颗工作卫星、一颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒的同步精度，其精度与GPS相当。 2007年2月，第四颗试验“北斗星”，西昌成功发射
北斗导航定位卫星的发射时间分别为：
2000年10月31日；（北斗－1A）
2000年12月21日；（北斗－1B）
2003年5月25日，第三颗是备用卫星。（北斗－1C）
2007年2月3日，北斗导航试验卫星升空。
2009年4月15日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。
中国卫星导航工程中心负责人介绍，这次发射的北斗导航卫星(COMPASS－G2)，是中国北斗卫星导航系统(COMPASS，中文音译名称Bei Dou)建设计划中的第二颗组网卫星，是地球同步静止轨道卫星。
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1 中国北斗导航核心芯片诞生 有望打破GPS垄断
2 北斗卫星导航系统亮相 避免战时依赖美国
3 系统构成与工作原理
4 北斗星导航系统与GPS系统比较
5 北斗应用五大优势
6 未来发展
7 相关内容
北斗导航系统-中国北斗导航核心芯片诞生 有望打破GPS垄断
中国具有自主知识产权的卫星定位系统———北斗导航系统又有阶段性突破。上海复控华龙微系统技术有限公司昨天推出了首颗北斗导航芯片———“领航一号”，主要用于双向接收卫星导航信号。
中国北斗导航卫星工作示意图
北斗导航系统是中国卫星导航事业的重要基础设施，意在打破卫星定位导航应用市场由美国GPS垄断的局面。它可以广泛应用于海陆空交通运输、有线和无线通信、地质勘探、资源调查、森林防火、医疗急救、海上搜救、精密测量、目标监控等领域。
北斗导航系统已经发射成功5颗静止轨道卫星，可以覆盖中国及周边地区。根据计划，到2012年，中国将完成另外30颗非静止轨道卫星，35颗卫星将共同组成网络，覆盖全球。
作为北斗导航系统的重要一环，终端芯片2006年起开始研制。复控华龙和复旦微电子合作，在多个中标单位中第一个拿出了产品。
“这块芯片我们从2006年底就开始研制了。”复旦微电子市场中心总经理刘以非说，“至少已经投入了几千万元。”“现在发布的芯片仍属于‘北斗一代’，其实‘北斗二代’也已经在研发过程中。”复控华龙和复旦微电子的母公司上海市商业投资（集团）有限公司董事长施雷介绍，“北斗一代”目前提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
“美国的全球定位系统（GPS）是一个接收型的定位系统，只转播信号，用户接收就可以做定位了。但‘北斗一代’是双向的，既可以让用户知道目前所处的位置，又可以让别人知道用户的位置。这就给沙漠、海洋救援带来了极大的便利。”施雷表示。
该项目一开始是受总装备部的委托研发，目前为止也多用于勘探或者军事用途。但刘以非表示，早日实现量产，用于民用才是最终目的。
北斗导航系统-北斗卫星导航系统亮相 避免战时依赖美国
通过北斗卫星导航定位系统，可以在大屏幕上清晰地看到远在千里之外的边防巡逻车、水面舰艇的运行轨迹，指挥员还可以与定位目标进行双向的文字、数据交流。在一张分辨率达到0.5米的大分辨率地图上，观众用手指选定目标后，屏幕上立即显示出该目标的精确地理坐标。
北斗卫星导航定位系统显示大屏幕
国产北斗海上搜索定位系统
“北斗”卫星定位示意图
二炮部队三种型号导弹发射训练
解放军总参谋部的一位军官介绍说：“卫星导航定位是指利用卫星导航定位系统提供位置、速度及时间等信息，由此完成对各种目标的定位、导航、监测和管理。通俗地讲，就是在外太空设置一个‘无线电导航台’。”
中国正式开始研制独立自主的卫星导航系统始于1994年。此前，世界上只有美国、俄罗斯和欧洲自主研制生产卫星导航系统。
北斗导航系统-系统构成与工作原理
北斗卫星导航定位系统的系统构成有：由两颗地球静止卫星(800E和1400E)、一颗在轨备份卫星(110.50E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。
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，径卫星转发器项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，径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，又可知道用户出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。
北斗系统四大功能
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。
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：每小时540000户。
北斗导航系统-北斗星导航系统与GPS系统比较
一、覆盖范围：北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。
二、卫星数量和轨道特性：北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。
北斗导航系统空间示意图
三、定位原理：北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。
四、定位精度：北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。
五、用户容量：北斗导航系统由于是主动双向测距的询问——应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的。
六、生存能力：和所有导航定位卫星系统一样，“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号” 系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。
七、实时性：“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。此外，“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点，其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。
北斗导航系统-北斗应用五大优势
1.同时具备定位与通信功能，无需其他通信系统支持。
2.覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无通信盲区。
3.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。
4.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”。
5.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。
北斗导航系统-未来发展
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星，2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统。
正在建设的北斗卫星导航系统空间段将由５颗静止轨道卫星和３０颗非静止轨道卫星组成，提供即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为１０米，授时精度为５０纳秒，测速精度为０．２米／秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。随着“北斗一号”卫星导航定位系统的推广应用和中国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统（CNSS）。
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