北斗導航衛星

07-05

北斗導航衛星

北斗衛星導航系統(英文簡稱「COMPASS」，中文音譯名稱「BD」或「Beidou」)是中國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統。該系統主要服務國民經濟建設，旨在為中國的交通運輸、氣象、石油、海洋、森林防火、災害預報、通信、公安以及國家安全等諸多領域提供高效的導航定位服務。

北斗導航衛星 - 系統組成

北斗導航衛星應用戰略圖

北斗衛星導航系統包括北斗一號和北斗二號的2代系統。

北斗衛星導航系統由空間段，地面段，用戶段三部分組成。空間段包括五顆靜止軌道衛星和三十顆非靜止軌道衛星。地球靜止軌道衛星分別位於東經58.75度、80度、110.5度、140度和160度。非靜止軌道衛星由27顆中圓軌道衛星和3顆同步軌道衛星組成。地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站。主控站主要任務是收集各個監測站段觀測數據，進行數據處理，生成衛星導航電文和差分完好性信息，完成任務規劃與調度，實現系統運行管理與控制等。注入站主要任務是在主控站的統一調度下，完成衛星導航電文、差分完好性信息注入和有效載荷段控制管理。監測站接收導航衛星信號，發送給主控站，實現對衛星段跟蹤、監測，為衛星軌道確定和時間同步提供觀測資料。用戶段包括北斗系統用戶終端以及與其他衛星導航系統兼容的終端。北斗衛星導航系統採用衛星無線電測定（RDSS）與衛星無線電導航（RNSS）集成體制，既能像GPS、GLONASS、GALILEO系統一樣，為用戶提供衛星無線電導航服務，又具有位置報告以及短報文通信功能。

北斗導航衛星 - 導航信息

系統在L、S頻段發播導航信號，L頻段B1、B2和B3三個頻點上發射開放和授權服務信號

B1：1559.052MHz-1591.788MHz B2：1166.22MHz-1217.37MHz B3：1250.618MHz-1286.423MHz

北斗導航衛星 - 發射時間表

2010年11月1日1日零時26分長征三號丙運載火箭成功將第六顆北斗導航衛星送入太空

北斗一號導航定位衛星的發射時間分別為： 2000年 10月31日，西昌衛星發射中心成功發射北斗導航試驗衛星北斗-1A。 2000年 12月21日，西昌衛星發射中心成功發射北斗導航試驗衛星北斗-1B。 2003年 5月25日，西昌衛星發射中心成功發射北斗備用衛星北斗-1C。 2007年 2月3日，西昌衛星發射中心成功發射北斗導航試驗衛星北斗-1D。

北斗二號導航定位衛星的發射時間分別為：2007年4月14日4時11分，中國在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭，成功將一顆北斗導航衛星（二代）送入太空。

2009年4月15日15日零時16分，中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭，成功將第2顆北斗導航衛星送入預定軌道。

2010年1月17日0時12分，中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭成功發射第三顆北斗導航衛星。

2010年6月2日23時53分，中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭，成功將第四顆北斗導航衛星送入太空預定軌道。 2010年8月1日5時30分，中國在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭，成功發射第五顆北斗導航衛星，並將衛星送入太空預定轉移軌道。

2010年11月1日零時26分，中國在西昌衛星發射中心用「長征三號丙」運載火箭，將第六顆北斗導航衛星成功送入太空。這是2010年發射的第四顆北斗系統組網衛星。

2010年12月18日凌晨4時20分，長征三號甲運載火箭在西昌衛星發射中心點火升空。火箭飛行832.1秒後，成功將第七顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道，圓滿完成任務。

2011年4月10日凌晨4點47分，在西昌衛星發射中心，第八顆北斗導航衛星被送入太空。這是一顆傾斜地球同步軌道衛星。這次發射是2011年北斗導航系統組網衛星的第一次發射，也是中國「十二五」期間的首次航天發射。

2011年7月27日5時44分，第九顆北斗導航衛星在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭成功發射並送入太空預定轉移軌道，這是北斗導航系統組網的第四顆傾斜地球同步軌道衛星。

2011年12月2日清晨5時07分，中國在西昌衛星發射中心用「長征三號甲」運載火箭，將中國第十顆北斗導航衛星成功送入太空預定轉移軌道。

北斗導航衛星 - 系統服務

北斗系統將提供開放服務和授權服務兩種服務。

開放服務是為全球用戶免費提供開放、穩定、可靠段基本定位、測速和授時服務，定位精度10米，測速精度0.2米/米，授時精度20納秒。授權服務是為全球用戶提供更高性能的定位、導航和授時服務，以及為亞太地區提供廣域差分和短報文通信服務，廣域差分定位精度為1米。

服務方式	服務區域	服務指標
開放	全球	定位精度10米
授權	區域	更高性能
差分	區域	定位精度1米
短報文	區域	120個漢字

北斗導航衛星 - 建設原則

北斗衛星導航系統的建設與發展，以應用推廣和產業發展為根本目標，不僅要建成系統，更要用好系統，強調質量、安全、應用、效益，遵循以下建設原則：

開放性

北斗衛星導航系統的建設、發展和應用將對全世界開放，為全球用戶提供高質量的免費服務，積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作，促進各衛星導航系統間的兼容與互操作，推動衛星導航技術與產業的發展。

自主性

中國將自主建設和運行北斗衛星導航系統，北斗衛星導航系統可獨立為全球用戶提供服務。

兼容性

在全球衛星導航系統國際委員會（ICG）和國際電聯（ITU）框架下，使北斗衛星導航系統與世界各衛星導航系統實現兼容與互操作，使所有用戶都能享受到衛星導航發展的成果。

漸進性

中國將積極穩妥地推進北斗衛星導航系統的建設與發展，不斷完善服務質量，並實現各階段的無縫銜接。

北斗導航衛星 - 工作原理一代

「北斗一號」衛星能定位出用戶到第一顆衛星的距離，以及用戶到兩顆衛星距離之和，從而知道用戶處於一個以第一顆衛星為球心的一個球面，和以兩顆衛星為焦點的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統從存儲在計算機內的數字化地形圖查尋到用戶高程值，又可知道用戶出於某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統可最終計算出用戶所在點的三維坐標，這個坐標經加密由出站信號發送給用戶。

「北斗一號」的覆蓋範圍是北緯5°一55°，東經70°一140°之間的心臟地區，其定位精度為水平精度 100米(1σ)，設立標校站之後為20米(類似差分狀態)。工作頻率：2491.75MHz。系統能容納的用戶數為每小時540000戶。

二代

第二代北斗衛星導航系統的基本工作原理是：空間段衛星接收地面運控系統上行注入的導航電文及參數，並且連續向地面用戶發播衛星導航信號，用戶接收到至少4顆衛星信號後，進行偽距測量和定位解算，最後得到定位結果。同時為了保持地面運控系統各站之間時間同步，以及地面站與衛星之間時間同步，通過站間和星地時間比對觀測與處理完成地面站間和衛星與地面站間時間同步。分布國土內的監測站負責對其可視範圍內的衛星進行監測，採集各類觀測數據後將其發送至主控站，由主控站完成衛星軌道精密確定及其它導航參數的確定、廣域差分信息和完好性信息處理，形成上行注入的導航電文及參數。

北斗導航衛星 - 對比GPS

覆蓋範圍

北斗導航衛星定位原理圖

北斗導航系統是覆蓋中國本土的區域導航系統。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統。衛星數量和軌道特性

北斗導航系統是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛星顆衛星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛星，軌道赤道傾角55°，軌道面赤道角距60°。定位原理

北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統解算，供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航實時性

「北斗一號」用戶的定位申請要送回中心控制系統，中心控制系統解算出用戶的三維位置數據之後再發回用戶，時間延遲就更長了，因此對於高速運動體，就加大了定位的誤差。

北斗導航衛星 - 優點1、有源導航的同時可以進行衛星數據通訊；2、成本低，只需要發射兩顆衛星即可組成可用的定位系統；3、該導航系統完全獨立，不依賴其他國家的衛星資源，自主系統，安全、可靠、穩定，保密性強，適合關鍵部門應用。北斗導航衛星 - 功用

北斗的主要用途有四個方面：1、導航與通信的集成增強了導航能力和搜索救援能力,可實現用戶信息共享和信息交換；2.、多系統兼容服務，可以實現公開服務相互兼容，必要時提供多系統監測信息和差分改正信息；3.、提供雙向授時授權服務；4、以雙向偽距時間同步方法擺脫衛星時間同步與精密軌道之間的依賴關係。

北斗導航衛星 - 意義

北斗導航衛星的軍事應用

衛星導航定位的應用範圍和行業不斷擴展，全國衛星導航應用市場規模以每兩年翻一番的速度快速增長。衛星導航定位技術已廣泛應用於交通運輸、基礎測繪、工程勘測、資源調查、地震監測、氣象探測和海洋勘測等領域。北斗衛星導航系統的建成，可促進中國自主衛星導航事業的發展，體現國家綜合實力，使中國在衛星應用方面擺脫對國外衛星導航系統的依賴，打破美國GPS的壟斷，並帶動一大批高技術產業，形成新的經濟增長點。北斗導航系統的應用具有廣泛的應用潛力。比如公安保衛、遇險搶救、海岸緝私、巡邏搜索、囚車與運鈔車監控、環境數據收集、各種災害的預報與監測、交通管制、遠距離輸電以及個人旅遊、娛樂等諸多方面都有著廣大的潛在用戶。套用一句形容GPS的話就是：北斗衛星導航系統的應用前景「僅受限於人們的想像力」。隨著系統建設的不斷發展，很多潛在的應用必將被發掘出來，北斗衛星導航系統必將會得到越來越廣泛的應用，從而產生巨大的社會和經濟效益。