浅谈卫星定位导航系统的分类以及中国北斗导航定位系统的发展与应用

北斗卫星导航系统及应用综述

0引言

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（bds），是继美全球定位系统（gps）和俄glonass之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

1北斗卫星导航系统基本信息介绍

中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统，之后开始构建服务全球的北斗卫星导航系统，于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务，并计划至2020年完成全球系统的构建。北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

1.1北斗卫星导航系统的定位原理

“北斗一号”卫星导航系统的定位原理与gps系统不同，gps采用的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的三维定位数据，而“北斗一号”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航，由地面中心控制系统解算供用户使用的三维定位数据。“北斗”卫星是中国“北斗”导航系统空间段组成部分，由两种基本形式的卫星组成，分别适应于geo和meo轨道。“北斗”导航卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成。卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、推进、热控、结构和供电等分系统组成。有效载荷包括导航分系统、天线分系统。geo卫星还含有rdss有效载荷。因此，“北斗”卫星为提供导航、通信、授时一体化业务创造了条件。“北斗”导航卫星分别在1559mhz～1610mhz、1200mhz～1300mhz两个频段各设计有两个粗码、两个精密测距码导航信号，具有公开服务和授权服务两种服务模式[1]。

“北斗二号”导航卫星系统体制第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息，而是通过直接接收卫星单程测距信号来自己定位，系统的用户容量不受限制，并可提高用户位置隐蔽性。

图1.1北斗卫星导航定位系统定位原理图

1.2北斗卫星导航系统的系统组成

北斗双星导航系统主要由空间部分、地面中心控制系统和用户终端3个部分组成。空间部分由轨道高度为36000km的2颗工作卫星和1颗备用卫星组成（一个轨道平面），其坐标分别为（80°e，0°，36000km）、（140°e，0，°36000km）、（110.5°e，0°，36000km）。卫星不发射导航电文，也不配备高精度的原子钟，只是用于在地面中心站与用户之间进行双向信号中继。卫星电波能覆盖地球表面42%的面积，其覆盖的经度为100°，纬度为n81°～s81°。其轨道如图1.2所示。

图1.2北斗双星导航系统卫星轨道