北斗卫星导航系统三大功能快速定位

北斗系统及产品应用介绍北斗 GLONASS GPS GALILEOGPS 系统卫星星座基本参数：卫星数：21+3（MEO ）倾角：55度轨道面：6信号调制方式：CDMAGPS IIF 卫星GPS III F 卫星平台研制者GLONASS系统卫星星座基本参数：卫星数：21+3（MEO）轨道面：3倾角：56度信号调制方式：FDMA GLONASS-K卫星俄罗斯质子-M运载火箭爆炸Galileo系统卫星星座基本参数：卫星数：27+3（MEO）轨道面：3倾角：56度信号调制方式： CDMA Galileo IOV验证卫星中欧伽利略计划合作2012年10月25日，北斗二号一期系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心发射成功，12月27日，正式向亚太地区正式提供服务北斗边海防应用支持系统北斗警用监控平台日本“准天顶卫星”导航系统（QZSS）印度区域导航卫星系统(IRNSS)北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。

系统由空间段卫星、地面控制系统和北斗用户终端组成，具有导航定位、精确授时和短报文通信功能。

北斗一号系统由3颗地球同步轨道卫星组成，卫星主要执行地面控制中心与用户终端无线电信号中继任务北斗二号系统一期由由14颗卫星组成（5G+5I+4M ） ，最终由35颗卫星组成（5G+27M 和3I ）调整卫星的运行轨道和姿态，并编制星历，完成用户定位、授时、通信申请1个主控站、27个监测站和2个时间同步注入站（海南、喀什）等。

北斗一号地面控制中心北斗二号地面监测站北斗一号用户终端北斗一号覆盖范围北斗二号一期覆盖范围北斗二号一期系统的覆盖范围北到俄罗斯、南到奥克兰群岛、西到伊朗、东到中途岛。

是北斗一号系统覆盖范围的3倍。

定位导航、短报文通信和授时是北斗系统的三大功能，北斗一号系统和二号系统指标对比如下：定位位精度为：100m；授时精度：100ns；通信频度：60s、信息容量46汉字(民卡)。

铁路防灾减灾通信中北斗卫星系统与TMIS融合发展研究孙远运;施卫忠;何为;汪涵;乐建炜;吴宁【摘要】在简要介绍铁路防灾减灾应急管理系统的基础上,重点探讨利用北斗卫星系统(BDS)高精度快速定位和特有的短报文通信功能,将其与铁路行业防灾减灾服务需求相结合,应用到铁路线路、桥梁、隧道等基础设施的野外监测和管理中.同时,铁路北斗卫星通信系统首次将卫星通信方式引入铁路行业数据的传输链中,并创新性地打通了北斗卫星系统与现有铁路综合IT网(TMIS网)之间的数据交换机制,在移动信号实现覆盖的区域内,建立卫星数据与互联网数据的双向交换通道.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】6页(P7-12)【关键词】北斗卫星系统;TMIS;智能监测;铁路防灾减灾【作者】孙远运;施卫忠;何为;汪涵;乐建炜;吴宁【作者单位】中国铁路信息科技有限责任公司,北京100844;中国铁路信息科技有限责任公司,北京100844;中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海200050;中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海200050;中国铁路信息科技有限责任公司,北京100844;中国铁路信息科技有限责任公司,北京100844【正文语种】中文【中图分类】U2851 铁路防灾减灾应急管理系统我国铁路具有线长、点多、面广，野外地理地质、气候复杂多变等特点，若不能及时掌握沿线各重要监测点的灾害预警信息，必将影响提前防范或灾后补救工作，给铁路运输带来极大安全隐患和经济损失。

铁路防灾减灾应急管理系统主要针对危及铁路运行安全的自然灾害（风、雨、雪、地震）、异物侵限等进行监测报警。

系统主要由现场传感设备层、基站层、铁路局集团公司数据中心层等构成。

现场传感设备层为数据采集层，主要完成对风、雨、雪、地震、异物侵限信息数据的实时采集[1]。

基站层为基站防灾监控单元，主要承担对采集、解析、处理数据的汇集传输。

铁路局集团公司数据中心层接收传输数据，实现对数据的存储、处理、分析，将结果发送到调度中心防灾终端[2]。

中国北斗卫星导航系统技术原理当时美国科学家们即倡议利用卫星，为其“北极星”核动力弹道导单潜艇进行定位导航，以修正惯性导航系统的时间累积误差。

于是美国在1958年提出利用“多普勒频移效应”与“标准时间差”定位原理的第一代卫星定位系统经纬仪(Transit)构想，1960年4月开始发射首枚卫星，1964年提供军用服务，1967年更开放给民间使用，此后曾进行两次改进，1988年8月进行最后一次发射，2000年系统报废。

“经纬仪卫星导航定位系统”的成功，导致美国与苏联研发与建构更大规模、高精度的卫星导航定位系统，即全球定位系统(GPS)与全球导航卫得系统(GLONASS)。

1983年，大陆开始筹划卫星导航定位系统，1986年初，大陆正式以双星快速定位通信系统为名开始进行整个计划，并由北京跟踪与通信技术研究所负责研发。

当时大陆专家研究报告提出多种卫星导航定位系统的构想，经过深入评析，多数专家认为，利用2枚或3枚位于地球同步轨道的通信卫星进行导航定位的方案比较适合大陆。

由于当时大陆航天科技实力，已具有制造与发射同步轨道通信卫星的能力，也已建立卫星地面追踪网，有相当规模的卫星轨道数据处理中心，所以有利于发挥既有的卫星资源与地面设施功能；另一方面也顾及到大陆经济力量有限，因为此项发展需要24颗卫星类似美国GPS的卫星导航定位系统，需要大量经费，当时大陆尚无此财力。

1986年底大陆研发单位就提出了总体技术方案和试验方案，预估只要3年时间，就可利用已在轨道的2枚同步卫星进行整体演练，验证导航定位原理，并检验系统实用性，寻找实现双星导航定位的技术途径。

就在大陆筹备双星定位系统期间，大陆专家发现1982年美国已有3名科学家开始发展一个利用3枚同步轨道卫星，名为GEOSTAR的定位系统，还获得多项专利。

但是后来因为功能更佳的GPS全球定位系统发展迅速，使得研发中的GEOSTAR系统资金被撤走，在1991年宣告失败。

由于GEOSTAR最后也将使用3枚卫星定位改为双星定位，因此大陆仍宣称使用双星定位的概念是其最早提出并实现的。

一种远程船舶动态监控系统的研究与展望0 引言船舶自动识别接收系统（Automatic Identificati-on System）AIS是集现代通信、网络和信息技术于一体的多门类高科技新型航海助航设备和安全信息系统[1]，已陆续安装在各类船舶上。

船用AIS既要保证船舶航行的安全性，避免和其它船舶发生碰撞事故，维护航行水域交通的有序性，又要保证船舶活动的隐蔽性和保密性，在编队运动时，还要保证编队内船舶间的交通管理和组织指挥顺畅。

AIS是在VHF海上移动频段传输数据，广播距离有限。

但是随着中国海军走向深蓝，远洋航行任务增多，为保证船舶的远洋航行保障能力，加强船舶的远海域动态监控变得刻不容缓。

卫星AIS与远程与识别跟踪系统（long range identification and tracking ，LRIT）都可用于远海域动态监控，但它们在船舶上应用存在局限性。

本文基于对卫星AIS以及LRIT在船舶远洋航行动态监控中应用情况及局限性的分析，结合北斗系统与AIS的功能特点，构想了北斗AIS的逻辑结构，并对其优势进行了探讨和分析。

1 卫星AIS系统1.1 卫星AIS的概况卫星AIS是一种船舶定位技术，通过低轨道的卫星接收船舶发送的AIS报文信息，卫星将接收和解码AIS报文信息转发给相应的地球站，从而让陆地管理机构掌握船舶的相关动态信息，实现对远洋海域航行船舶的监控[3]。

从概念上讲，卫星探测AIS即使用一颗或者多颗低轨道的卫星(卫星轨道高度在600km到1000 km)，在这些卫星上面搭载AIS收发机来接收和解码AIS报文并将信息转发给相应的地球站，从而让陆地管理机构掌握船舶的相关动态信息[4]。

卫星AIS系统主要用于传输AIS报文信息，以短消息数据传输为主。

且运行卫星数量较少，属于低轨小卫星系统。

从小卫星提供的通信业务来划分。

卫星AIS属于非实时通信系统。

系统对船舶位置的覆盖不是一直持续的。

要实现系统全球范围的覆盖并保证一定数量地球站的使用，有必要使用存储转发技术来传输AIS数据。

题目名称 GPS与北斗的对比名许唐中国北斗定位系统与美国GPS性能对比摘要：卫星定位系统即全球定位系统（Global Positioning System）。

简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。

这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。

这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。

关键词：精准、实时快速、功能强大北斗星导航系统与GPS系统比较1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

第一章绪论一、填空题1、GPS系统包括（）、（）、和（）三大部分组成。

答案：空间星座地面监控部分用户设备部分2、GPS用户设备的核心部分由（）和（）组成答案：GPS接收机、天线3、欧盟GALILEO定位系统的空间星座由平均分布在（）个轨道面上的30 颗卫星组成。

答案：34、GPS是（）的简称。

答案：Global Positioning System。

5、我国“北斗”卫星导航定位系统具有（）（）和（）的功能。

答案：快速定位、简短通信、精密授时6、多普勒效应是指（）答案：物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。

7、SA技术是（）答案：选择可用性技术，即人为的将误差引入卫星钟和卫星数据中，故意降低GPS定位精度。

8、GNSS主要包括（）、（）、（）、（）四大卫星系统。

答案：GPS、GLONASS、Galileo、北斗导航系统9、GPS定位系统卫星有（）颗，平均分配在（）个轨道上。

答案：24 、 610、GPS定位技术相对于经典定位技术有（）、（）、（）、（）优点。

答案：高精度、全天候、全球性、三维坐标、操作简单、应用广泛（选四个即可）二、单选1、我国自行建立第一代卫星导航定位系统“北斗导航系统”是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它由()组成了完整的卫星导航定位系统。

A、两颗工作卫星B、两颗工作卫星和一颗备份星C、三颗工作卫星D、三颗工作卫星和一颗备份星答案：B2、GPS地面监控部分是由主控站、监测站、注入站和（）组成。

A、监控站B、接收机C、世界时(UT2)D、通信及辅助系答案：D3、.在20 世纪50 年代我国建立的1954 年北京坐标系是( )坐标系。

A、地心坐标系B、球面坐标系C、参心坐标系D、天球坐标系答案：C4、GPS 系统的空间部分由21 颗工作卫星3 颗备用卫星组成，它们均匀分布在()相对与赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上，它们距地面的平均高度为20200Km，运行周期为11 小时58 分。

中学信息技术练习题——程序设计、人工智能、物联网及新技术一、单选题13 （）是机器人的“灵魂”，机器人要做的任何动作都由程序决定。

A.程序(正确答案)B.外观C.材料D.重量62 不属于计算机算法的特征的是（）A.传递性(正确答案)B.有穷性C.确定性D.可行性125 属于程序设计语言的是（）。

A.QQB.LinuxC.Python(正确答案)D.windows209 在Python中，乘法的运算符用（）代表。

A.XB.*(正确答案)C.#D.%1 在Python中，乘法的运算符用（）代表。

A.XB.*(正确答案)C.#D.%2 在Python中，类型转换函数int（x）的作用是（）.A.将x转换成整型(正确答案)B.将x转换成浮点型C.将x转换成字符串D.将x转换成布尔型3 在Python中，循环结构的实现是利用（）语句。

A.in语句B.while语句(正确答案)C.if语句D.and语句97 利用计算机来模仿人的智能，进行推理和决策的思维过程称为（）.A.数据处理B.自动控制C.计算机辅助系统D.人工智能(正确答案)232长期以来，人类一直梦想着能制造出具有智能的机器。

（）年“人工智能”概念首次出现。

A.1956(正确答案)B.2001C.2018D.19004（）就是“万物相连的互联网"（InternetofThings）,它是在互联网的基础上，通过无线传感技术，实现人与物、物与物之间连接的系统A.物联网(正确答案)B.互联网C.局域网D.城域网11 （）使得任何人或物可以在任何时间、地点都可以接入互联网。

A.虚拟网B.物联网(正确答案)C.局域网D.主干网98 利用网络为教师和学生提供教育资源的平台，我们称之为（）A.云存储B.云物联C.云教育(正确答案)D.云音乐195 游览故宫博物馆中带VR场景的宫殿或建筑需配戴（）设备。

A.虚拟现实眼镜(正确答案)B.防滑眼镜C.透明眼镜D.防摔眼镜185 以教育机器人为例，其中的控制器或主板相当于人类的（）A.大脑(正确答案)B.感官C.肢体D.皮肤186 以教育机器人为例，其中的声音传感器相当于人类的（）A.大脑B.耳朵(正确答案)C.肢体D.皮肤5（）具有车辆监控调度、车载终端、电子站牌和通信网络等功能模块，可实现各车次到站时间等信息的实时发布，为市民乘车选择和公交监控管理提供实时的公交到站信息。

GPS与北斗卫星导航系统GPS简介GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。

GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。

经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

GPS构成1.空间部分GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表20200km的上空,均匀分布6 个轨道面上（每个轨道面4 颗）轨道倾角为55°。

此外，还有3 颗有源备份卫星在轨运行。

卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存的导航信息。

2. 地面控制系统地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。

地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。

3.用户设备部分用户设备部分GPS信号接收机。

其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。

当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。

根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。

GPS定位原理GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。

如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS 接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式。