1、“北斗導航系統”講座之前 請大家先到本樓一樓正門 前觀看演示。10北斗導航系統引言1714 年，英國國會懸賞了兩萬英鎊給任何人能夠設計出在海上找出 30 海哩範圍經度之方法，在那時兩萬英鎊可是一筆不得了的財富。衛星定位 是利用已知人造衛星在空間軌道上的坐標， 從而確定 觀測者的位置，實現衛星覆蓋范圍內的定位導航功能。國外有GPS（美國），GLONASS俄羅斯）和伽里略系統（歐盟開發中，我國參與）雙星定位 是衛星無線電定位的一種，它利用兩顆地球同步衛星及 相應的地面設備即可實現對各種運動載體或固定位置的精確導航定 位或雙向數據通信。北斗衛星導航定位系統 （簡稱北斗系統） 是我國自主知識產權 的、

2、軍民共用的區域性導航系統， 可以為我國全境及周邊地區的用戶 提供全天候、全天時的衛星定位、通信和授時服務。北斗一號雙星定位系統二十年的研制歷程 北斗雙星定位系統的組成及工作原理 北斗雙星定位系統的應用前景 北斗衛星定位用戶機的功能與特點一， 北斗一號雙星定位系統二十年的研制歷程1984 年我國成功發射了同步衛星； 國內醞釀“快速定位通訊系統”1985年美國GEOSTA公司想與我國一起合作搞 GEOSTA系統，但要在中國建一基站，論證過程中（國內誰出經費等問題），GEOSTA公司倒閉，但是我國從中獲得 GEOSTA系統的一些資料。19861987 年航天部想與鐵道部合作，未果；1986 年三月，

3、航天部“七五”立項，五院副院長 戚發韌 負責雙星定 位系統的方案論證工作。1987年，做雙星定位系統的關鍵實驗； 89 年 11 月完成關鍵實驗； 1990年，做雙星定位系統的地面實驗， 92 年完成方案論證； 95年 12 月通過方案實驗驗收；2000 年底北斗系統正式建成（兩顆衛星） ；2001 完成系統測試并通過國家主管部門驗收；2002 年系統進入試運行階段，并在建成北斗民用網管中心后開始面 向我國民用用戶提供服務；2003年 5月 25 日，隨著第三顆北斗衛星的順利發射升空并進入預定 軌道，北斗系統 2+1 的地球同步衛星星座布滿， 標志著北斗系統進入 全網運行階段，可以為我國水利、

4、石油、林業、鐵路、交通、航運等 行業用戶提供穩定、可靠、連續的運營服務。1,北斗雙星定位系統的組成及工作原理北斗雙星定位系統主要由三部分組成， 即空間衛星部分、地面 中心控制站部分和用 戶終端部分。這三個部 分合起來共同實現定位功能，缺一不可。空間衛星部分 包括三顆北斗一號地球同步衛星（其中一顆為備份 星），每顆衛星上的主要載荷是對地天線和變頻轉發器， 執行地面中 心站與用戶之間的雙向無線電中繼任務。地面中心控制站 的任務是監視同步衛星的運行，對所有北斗用戶提供定位計算和信息交換服務。用戶終端用來接收中心控制站經衛星轉發來的測距詢問信號，變頻后連同注入的用戶標識符、通信電文、 氣壓測高數據等再

5、發給衛星 而送入中心控制站，最后用戶再接收中心控制站計算結果，完成定 位和通信等功能。它的定位原理是：以2顆衛星的已知坐標為圓心，各以測定的本 星至用戶機距離為半徑，形成 2個球面，用戶機必然位于這2個球 面交線的圓弧上。電子高程地圖提供的是一個以地心為球心、以球 心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。求解圓弧線與地球表面交 點即可獲得用戶位置與GPS全球定位導航系統的比較北斗雙星定位導航系統是我國自主研發設計的定位、導航、通信 平臺，在運營中不受國際環境的影響，具有廣泛的政治意義和軍事意 義。北斗雙星定位導航系統在覆蓋區域內，不僅具備 GPSffi同的定位 導航功能，還具數據通信（短信）功能，

6、可在其他通信設備無法覆蓋 的區域自由通信，如沙漠、草原、遠離陸地的海域等。北斗雙星定位導航系統比 GPS具有更小的觀察死角。北斗雙星定 位導航系統的星座由地球同步衛星組成， 與地面同步于3.6萬公里赤 道的上空（GPS在 2萬公里上空）。北斗雙星定位導航系統是主動式定位體制，其定位計算由地面控 制中心來完成，結果傳給用戶。地面中心可對用戶實施監控（也可由 地面中心協同集團用戶的指揮用戶機來完成），這一特點在空難、海 難等救險方面的作用顯得尤為突出。北斗雙星定位導航系統可以提供精確授時。預計放號（用戶數）二百余萬，這是由用戶與地面控制中心通信占用 信道資源所決定的。與其它通訊方式的比較:項目內容

7、UHFGSMINMARSAT-C北斗系統通訊網方式專用方式公眾無線網靜止衛星三顆靜止衛星三顆覆蓋范圍小，不加轉發僅大（限于布網地全世界全國（同時具有30-50KM區）定位功能）通訊方式及點對點短消息方式有存儲轉發延時實時轉發延時時延實時時延長短傳輸速率300BPS-19.2KBPS9.6 KBPS600BPS8KBPS設備費用低低高中通訊費用低低高中三，北斗雙星定位系統的應用前景3. 1船舶定位船舶配備北 斗船載用戶終 端，用戶建有船 舶監控指揮中 心，實現船岸間 的雙向文字通 信，位置及作業 信息通過北斗衛 星雙向通信鏈路ntflrtfl70M三三 -三三用戶數據小社5蝕門KTER燉17PS

8、TS/tSILmu 1中國I-按教中心轉發。船舶指揮中心通過地面公眾網絡接入神州天鴻網管中心，接收神州天鴻船載用戶終端發回的 船位報告、文字、表格等通信內容，實 施監控船舶狀態；也可以向神州天鴻船載用戶終端發送命令、 通信電 文等。或者利用指揮機實現點到點組網方式， 接收神州天鴻船載用戶 終端發回的船位報告、文字、表格等通信內容，實施監控船舶狀態， 向船載用戶終端發送命令、通信電文等。北斗系統的廣播功能支持遇險報警、航行警報、氣象預報等安全信 息及其他信息的廣播，接收對象可以設定為全體船舶、某區域內的船舶、具有某種共同屬性的船舶、某一船隊網船舶等 精密授時：北斗系統的精密授時功能可以為海上船舶

9、提供時間基準信號，以保證全網通訊和數據傳輸在時間上保持一致。3.2林業防火指揮一個完整的林業 防火管理信息系統包 括北斗衛星終端、北斗 空間衛星及地面中心 站和防火指揮中心三 部分；適用的北斗衛星 終端設備主要有機載、 車載和手持三種類型， 分別安裝配發到防火 直升機、防火巡檢車輛和撲火隊員，由飛機、汽車供電系統和可充北斗衛星各炎終端設備森林防火捋揮中心電電池供電。3.3油田管道監控3. 3. 1北斗系統在油田、管道領域的應用模式主要為利用北斗的通信功能，結合油、氣井或閥門數據采集模塊和控制軟件系統實現管道閥門狀態信息的采集、傳輸和處理。天然氣管道閥室工作狀態監控系統分為四部分：通信部分為北斗

10、終端，每個閥室一臺，調度中心 一臺，以點到點方式通信；采集、控制部分使用采集模塊直接讀取業 務參數，并控制終端通信；電源部分包括太陽能板和蓄電池，為北斗 終端和采集部分供電；調度室后臺軟件對采集信息進行處理、 顯示和 控制。北斗衛拭%北斗民用電甘中心ADON/NTKRNET/GSM”三三 三三|三二二 亠氣卞三雖 V宏-說：一石油蓿逍監控中心332主要功能定時采集、傳輸油氣井或管道閥門狀態信息，實現遠程監控和故障預警、報警，便于及時發現安全隱患并采取相應措施。主動控制遠端測站，指令相應測站點上報業務數據，實現關鍵油 氣井或閥室的重點監控。可以遠程控制閥門開關狀態，應對突發事故。可以遠程變更閥室

11、自動/人工工作狀態，滿足生產作業方式需要。3.4列車全程監控r北斗衛星=、3. 4. 1北斗系統鐵路1 運輸領域中的應用模式主 要為利用北斗的定位、通1 信功能，結合GPS和機車! 數據采集模塊和控制軟件系統達成鐵路機車位置、狀態信息的采集、傳輸和處理。鐵路機車到站報點系統共分為四個部分：通北斗民用運背中心機乍車載終端仝眾電殆網絡 (INTERNET,巾信部分主要由北斗終端和神州天鴻網管中心組成通信鏈路，使鐵路機 車和調度中心之間信息互通；定位部分由 GPS設備和北斗終端組成,GPS是主要定位工具，北斗作為緊急備用手段；數據采集部分采集機車時速、限速、機車信號、機車工況、信號機編號、信號機類型

12、、公 里標、總重、計長、輛數、車次類型、車次、交路號、車站號、司機 號、副司機號、機車號、機車類型、管壓、預留等機車相關信息；后 臺調度軟件將采集到的鐵路機車位置、 狀態信息進行處理加工，以電 子地圖的直觀方式顯示，并且可以以運行圖專業方式顯示和打印。342主要功能實時采集、傳輸機車位置、狀態信息。通過調度中心實時監控和掌握列車在途和到站信息，記錄、顯示 運輸生產數據，自動繪制行車運行圖。實時掌握列車在途運行和到發作業信息，將列車的運行速度、到 站時間、列車狀況等信息實時發送到調度中心，為列車調度提供 可靠的決策信息支持。實時轉發調度命令，實現行車作業管理的信息化和調度集中化。3.5水文測報通

13、信水文野外測站由北斗終端 與水情子系統相連接構 成，布放在野外各水情采 集點；水情監控中心指揮 機終端相連接構成監控中 心站。野外測站將本地水情數據發送到監控中心水情數據/會商中補站，由監控中心站對遠端測站發送相應的回執確認信息，遠端測站根據不同的回執確認信息采取相應的行動，自動轉入休眠或重新發送水 情數據；監控中心站所發出的指令或信息以廣播方式播發至所有野外 測站或單獨發送到某一指定測站。 在此過程中，神州天鴻網絡管理中 心對所有測站發送的水情數據進行備份，用戶可通過登錄到神州天鴻 網絡管理中心下載相應的水情數據。實現水情數據的自動采集，包括水位、流量、降水量等水文要素； 自動測站自動完成各

14、類水文數據的采集，然后通過北斗終端將所 有數據發回到中心站，由中心站完成統一處理和統計；自動測站 可設定為自動定時報、增量報等。GIS顯示及測站狀態顯示，通過將遠端測站相關狀態信息數據庫 與電子地圖顯示相結合，可以在數據控制中心為用戶提供直觀的 視圖顯示功能，將遠端測站的位置以及工作狀態在電子地圖上直 觀地顯示。四,北斗衛星定位用戶機的功能與特點國人通信生產的雙星定位用戶終端機，根據應用場合不同主要分為四種類型：車載式、艦/船載式、手持型、監測通信型。這幾 種用戶終端機適用于不同的場合， 滿足用戶的定位、導航、通信、 監測等多方面的需求。北斗用戶機的特點V 能提供晝夜24小時全天時的功能服務。利用同步軌道衛星 完成全球所需區域覆蓋，從地面觀察，它永遠懸在空中某一點， 所以晝夜24小時提供定位、導航、通信和授時服務。V 在戰略應用上，由于是自主獨立運行體系， 特別適用于軍事 應用上的安全可靠性，可以打破外國封鎖，保證國防安全。V 實現中心監控。系統提供了中心監控的功能， 數據處理集中 在地面中心站，測站的所有服務項目都在地面中心站完成， 因