北斗双星定位通信系统

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1、北斗双星定位通信系统面对卫星导航技术的迅猛发展和导航技术在国民经济发展和现代战争精确打击中的地位和作用，我国于２０世纪８０年代开始探索适合我国国情的卫星导航定位系统技术途径和系统方法。1983年提出了双星定位方案，与此同时美国静止卫星公司和欧洲本地卫星公司也提出了类似方案。利用两颗地球同步静止卫星实现区域性导航定位并兼有简短报文通信的双星导航定位系统。1988-1989年利用现有的两颗C频段通信卫星成功进行了“双星快速导航定位通信系统演示实验”，证明了系统体制的正确性和可行性。实验表明定位精度与测距速率、两颗卫星的间距、测距精度和用户高度有关。1993年进一步进行双星

2、定位系统试验，1994年双星导航定位系统工程正式启动。2000年10月31日和12月21日，我国相继成功发射了北斗系统第一颗和第二颗导航定位试验卫星，2003年5月25日在西昌发射中心用长征三号运载火箭将第三颗导航卫星送入太空。2004年北斗导航定位系统正式投入运营。北京时间2007年2月3日凌晨零时28分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS）该系统分为“北斗一代”和“北斗二代”，分别由北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终

3、端三部分组成。北斗定位系统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(ns)的同步精度，其精度与GPS相当。中国在2000年至2007年先后发射了四颗“北斗一号”卫星，这种区域性(中国境内)的卫星导航定位系统，正在为中国陆地交通、航海、森林防火等领域提供着良好服务。北斗卫星导航系统的历史我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制工作。在自行研制“子午仪”定位设备方面起步较晚，以致后来使用的大量设备中，基本上依赖进口。70年代后期以来，国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体制研究。先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统方案，以及

4、多星的全球系统的设想，并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是由于种种原因，这些方案和设想都没能够得到实现。双星定位导航系统是一种全天候、高精度、区域性的卫星导航定位系统，可实现快速导航定位、双向简短报文通信和定时授时3大功能，其中后两项功能是全球定位系统(GPS)所不能提供的，且其定位精度在我国地区与GPS定位精度相当。整个系统由两颗地球同步卫星(分别定点于东经80度和东经140度36000公里赤道上空)、中心控制系统、标校系统和用户机4大部分组成，各部分间由出站链路(即地面中心至卫星至用户链路)和入站链路(即用户机至卫星中心站链路)相连接。中心站以特定的频率发射

5、H地球同步卫星分别向各自天线波束覆盖区域内的所有用户广播。当用户需要进行定位／通信服务时，相对于接收信号(出站信号)某一帧，提出申请服务项目并发送入站信号，经两颗卫星转发到地面中心，地面中心接到此信号后，解调出用户发送的信息，测量出用户至两颗卫星的距离，对定位申请计算用户的地理坐标，由于H颗卫星的位置是已知的，分别为两球的球心，另一球面是基本参数已确定的地球参考椭球面3球交会点为测量的用户位置。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：两颗地球静止轨道卫星、地面中心站、用户终端。北斗卫星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”：以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心

6、，各以测定的卫星至用户终端的距离为半径，形成2个球面，用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站配有电子高程地图，提供一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户的位置。用户利用一代“北斗”定位的办法是这样的，首先是用户向地面中心站发出请求，地面中心站再发出信号，分别经两颗卫星反射传至用户，地面中心站通过计算两种途径所需时间即可完成定位。一代“北斗”与GPS系统不同，对所有用户位置的计算不是在卫星上进行，而是在地面中心站完成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用户的位置及时间信息，并负责整个系统的监控管

7、理。由于在定位时需要用户终端向定位卫星发送定位信号，由信号到达定位卫星时间的差值计算用户位置，所以被称为“有源定位”。北斗第二代导航卫星网”将由５颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式：开放服务和授权服务。其中5颗静止轨道卫星，即高度为36000公里的地球同步卫星；5颗静止轨道卫星在赤道上空的分布为：58.75ºE,80ºE,110.5ºE,140ºEand160ºE，提供RNSS和RDSS信号链路。30颗非静止轨道卫星由27颗中轨（MEO）卫星和3颗倾斜同步（IGSO）卫星组成，提供RNSS信号链路„27颗MEO卫星分布在倾角为