北斗导航实验室系统的介绍及应用

北斗导航系统的技术原理及应用场景解析北斗导航系统是中国自主研发的全球定位导航卫星系统，它以独立自主的方式为我国全域提供定位导航和时间服务，可以实现高精度的定位导航。

本文将对北斗导航系统的技术原理和应用场景进行分析和解析。

一、北斗导航系统的技术原理北斗导航系统是由一颗地球同步轨道卫星、五颗倾斜地球同步轨道卫星和约30颗中圆地球轨道卫星组成的。

其中地球同步轨道卫星主要负责在全球范围内提供时间服务和广播信息，倾斜地球同步轨道卫星主要提供全球范围内的定位服务，而中圆地球轨道卫星主要为地区提供服务。

北斗导航系统的工作原理基于卫星和接收机之间的信号传输和测距定位技术。

卫星发射的信号经过空气传播到达接收机，接收机通过收集卫星信号和解算数据，计算出自身的位置以及时间信息。

北斗导航系统还借助了差分定位技术以提高准确性，该技术通过在不同位置安装测量设备，将多个接收机接收到的卫星信号进行比较和计算，进一步提高定位的准确性和可靠性。

二、北斗导航系统的应用场景1.汽车导航系统北斗导航系统可以为汽车导航系统提供准确的位置信息和路线规划，使驾驶者能够更好地规划出行路线，节省时间和成本，同时增强行车安全。

2.物流运输北斗导航系统可以为物流运输提供高精度的位置定位，确保运输物品的追踪和监控，提高物流运输的效率和安全。

3.灾难救援北斗导航系统可以为灾区进入作战部队和救援队伍提供精确定位，提高抢险救援的效率和准确度。

4.渔业和农业北斗导航系统可以为渔民和农民提供精准的气象预测和天气信息，帮助他们规划农业和渔业生产活动，提高产量和效益。

5.军事领域北斗导航系统可以为军队提供高精度的定位导航和敌情信息的追踪，为战争胜利提供重要保障。

三、结语北斗导航系统是中国自主研发的全球定位导航卫星系统，具有广泛的应用场景和长远的战略意义。

通过技术创新和应用拓展，北斗导航系统在未来的发展中将会发挥更加重要的作用，为国家和人民的发展做出更大的贡献。

北斗软件及应用北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，于2000年开始建设，2019年全球系统开始提供全球服务。

北斗系统主要由卫星组成，包括地球同步轨道卫星、倾斜轨道卫星和地球球团卫星，以及地面监测站、用户终端设备等。

作为中国的卫星导航系统，北斗系统的软件与应用有着广泛的领域和用途。

在民用领域，北斗导航系统的软件与应用可以用于交通运输、智能交通、船舶定位、航空、精准农业、气象预报等领域。

在交通运输领域，北斗系统可以实现车辆定位和导航、路径规划、智能调度等功能。

通过北斗系统，可以为用户提供准确的导航信息，并且降低交通事故的发生率。

在城市交通管理中，可以通过北斗系统实现交通信号控制和违法违规行为监测，提高交通效率和安全性。

在智能交通领域，北斗系统可以实现智能公交车、智能停车场、智能高速公路等应用。

通过北斗系统，可以实现车辆的自动驾驶、车辆之间的通信与协同，提高交通运输的效率和安全性。

在船舶定位领域，北斗系统可以实现船舶的定位、航行规划、船舶安全监测等功能。

通过北斗系统，可以提高船舶的安全性和效率，减少船舶事故的发生。

在航空领域，北斗系统可以实现飞行导航、飞行管理、飞行安全监测等功能。

通过北斗系统，可以提供精确的飞行导航信息，提高飞行安全性和效率。

在精准农业领域，北斗系统可以实现农机定位、农作物生长监测、农资管理等功能。

通过北斗系统，可以提供精确的农田信息和作业指导，帮助农民提高农作物的产量和质量。

在气象预报领域，北斗系统可以实现气象数据的收集、传输和处理。

通过北斗系统，可以及时获取大气环境、海洋状况和气象数据，为气象预报和灾害预警提供支持。

总之，北斗软件及应用在各个领域都有着重要的作用。

通过北斗系统的应用，可以提高交通运输的效率和安全性，提高农业生产的产量和质量，提供准确的导航和位置信息，为用户提供便利和安全。

北斗卫星导航系统的技术创新及应用随着社会的快速发展和科技的不断进步，人们的生活也与时俱进。

近年来，人们对交通运输的需求越来越高，因此导航系统也就是非常必要的存在。

对于移动设备而言，影响性能的主要是其导航功能。

因此，北斗卫星导航系统技术愈发重要。

本文主要介绍北斗卫星导航系统的技术创新及其应用。

一. 北斗卫星导航系统概述北斗卫星导航系统是我国自行研发的全球导航卫星系统，具有完全自主的知识产权。

目前，北斗卫星导航系统在全球范围内已经完成了第三代全球导航系统建设，实现了全球定位、全球通信和全球数字广播等功能。

北斗卫星导航系统是由地面控制系统、空间卫星系统和用户终端三个部分组成的。

地面控制系统负责射击、轨道控制、导航信息广播、用户服务和数据处理等工作。

空间卫星系统主要包括卫星星座、分布在不同轨道上的多颗卫星和地球上的用户终端设备，用于为全球用户提供卫星导航、定位信息和授时服务等功能。

用户终端可以接收和处理卫星信号，并将其转化成定位信息。

二. 北斗卫星导航系统的技术创新1. 时间频率标准化技术时间频率标准化技术是北斗卫星导航系统技术创新中的一项重要内容。

该技术可以为用户提供高精度、高稳定性的时间和频率服务。

该技术采用“双星对比”和“多站同步”技术，实现快速、准确的时间同步和频率同步。

基于这个技术，北斗系统开发了高精度授时单元，为各种应用提供精确的时间和频率支撑。

2. 数据接入技术数据接入技术是北斗卫星导航系统技术创新的另一个重要方面。

该技术通过多颗卫星和地面控制站之间的差分通信，实现对卫星信号的快速、可靠、高效的接收、处理和传输。

数据接入技术是实现高可靠、高精度的卫星导航、定位、授时和通信应用的关键技术之一。

3. 小型化智能化技术随着卫星导航技术的不断发展，终端用户的需求也在不断增加。

小型化智能化技术是北斗卫星导航系统技术创新的又一重要方向。

该技术将高科技、高效能的卫星导航技术工艺与电子技术相结合，生产出种类繁多、功能强大、性能优良的用户终端产品。

北斗导航系统原理及应用北斗导航系统是中国自主开发的卫星导航系统，其原理是利用地球运动参数测量、通信双程测距和信号传播延迟等技术进行位置定位和导航。

目前，北斗导航系统已经正式开通，广泛应用于交通运输、公共安全、海洋渔业、农业等各个领域。

本文将介绍北斗导航系统的原理和应用。

一、北斗导航系统原理北斗导航系统是由多颗卫星、地面控制中心以及用户设备组成的系统。

该系统主要通过三种技术实现位置定位和导航，即地球运动参数测量、通信双程测距和信号传播延迟。

其中，地球运动参数测量是北斗系统的核心技术。

1. 地球运动参数测量地球运动参数测量是北斗系统的主要技术之一，它通过测量北斗卫星发射的导航信号在不同时间到达地面接收机的时间差，来计算出接收机和卫星之间的距离。

而北斗卫星和接收机之间的距离差，和卫星和地球的距离差之间存在一定的比例关系，通过这个比例关系，可以计算出接收机和地球之间的距离差。

利用三个卫星同时测量，即可确定接收机的位置。

2. 通信双程测距通信双程测距是北斗系统的另一个主要技术之一，它是通过北斗卫星与接收机之间的通信来实现位置定位和导航的。

通信双程测距主要是利用用户设备和北斗卫星之间的通信时间，来计算出用户设备和卫星之间的距离。

通过三个卫星同时测量，即可确定用户设备的位置。

3. 信号传播延迟信号传播延迟是北斗系统的另一个技术之一，它利用天空信号在传输过程中的传播延迟来计算位置。

具体来说，利用在空中传播的导航信号，在传输到接收机时，由于信号在传输过程中会受到影响而产生延迟。

利用测量这个延迟时间的方法，可以计算出接收机和卫星之间的距离差，从而确定接收机的位置。

二、北斗导航系统应用北斗导航系统已经广泛应用于交通运输、公共安全、海洋渔业、农业等各个领域。

以下为具体的应用场景介绍：1. 交通运输北斗导航系统在交通运输领域的应用主要包括车辆导航、智能交通、车辆监管等方面。

例如，根据北斗系统的位置信息，车辆驾驶者可以进行导航，以及获得道路拥堵情况、交通事故等信息。

北斗卫星导航系统定位原理及其应用北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。

该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。

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，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。

美国的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。

北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。

四颗导航定位卫星的发射时间分别为：2000年10月31日；2000年12月21日；2003年5月25日，2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。

2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥‚双保险‛作用。

北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。

北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。

北斗一号系统的基本功能包括：定位、通信（短消息）和授时。

北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。

其工作原理如下：‚北斗一号‛卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。

另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。

从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

‚北斗一号‛的覆盖范围是北纬5°一55°，东经70°一140°之间的心脏地区，上大下小，最宽处在北纬35°左右。

卫星通信与导航大作业(二）题目：北斗系统关键技术及应用班级：021212学号:02121128姓名：文威威目录目录.................................................... 第一章北斗系统概述.. 0第一节北斗系统工作原理 0第二节北斗系统组成 0第三节北斗系统功能 (1)第二章北斗系统授时技术及应用 (2)第一节北斗系统授时原理 (2)第二节北斗系统授时应用 (2)第二章北斗系统导航定位技术及应用 (4)第一节北斗系统导航定位系统基本原理 (4)第二节北斗系统导航定位技术的应用 (4)第三章北斗系统短报文通信技术及应用 (6)第一节北斗系统短报文通信概述 (6)第二节北斗系统短报文通信应用 (6)第四章发展与展望 (7)第一章北斗系统概述第一节北斗系统工作原理“北斗"是中国独立自主设计、建没的卫星导航系统．也是联合国有关机构认定的全球卫星导航定位四大核心供应商之一.按照“先区域,后全球”的总体建设规划，中国在2003年正式开通的北斗卫星导航试验系统即北斗一代，成为继GPS、GLONASS之后，能够独立提供服务的三大卫星导航系统之一。

北斗一号系统定位采用三球交会测量原理进行定位，地面控制中心根据用户设备主动发送的定位申请信号,结合大地高程数据解算出用户所在位置的坐标。

北斗二号系统定位将采用多颗卫星组成卫星阵列,用户设备根据接收到的4颗以上卫星的星历数据解算出所在位置的坐标,实现无源定位.第二节北斗系统组成北斗卫星导航定位系统由导航通信卫星、地面控制中心和用户终端三部分组成。

其中，导航通信卫星主要执行地面控制中心和用户终端间信号传递的中继服务；地面控制中心主要负责信号的发送、接收、信息处理以及整个系统的监控管理；用户终端是直接由用户使用的设备，主要用于接收地面控制中心经卫星转发的出站信号以及经卫星转发向地面控制中心发送服务申请。

第三节北斗系统功能北斗卫星导航定位系统具有快速定位、简短数字报文通信和精密授时等三大主要功能。

北斗二号卫星导航系统介绍及应用南京工业大学工业工程北斗二号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 10m ,授时精度优于 100ns 。

2012年 12月 27日,北斗二号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。

北斗二号卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。

空间端包括 5颗静止轨道卫星和 30颗非静止轨道卫星。

地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。

用户端由北斗用户终端以及与美国 GPS 、俄罗斯 GLONASS 、欧盟 GALILEO 等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

北斗二号卫星导航系统是在北斗一号的基础上建设的卫星导航系统, 但其并不是北斗一号的简单延伸, 完整构成的北斗二号卫星导航系统是一个类似于 GPS 和GLONASS 的全球导航系统。

一.研发背景1. 重要的战略意义战略意义一:建设北斗卫星导航系统, 是提高我国国际地位的重要载体战略意义二:是促进和推动经济社会发展的强大动力。

战略意义三:是推动我国信息化建设的重要保证。

战略意义四:是应对重大自然灾害的生命保障。

战略意义五:是增强武器效能,维护国家安全的根本命脉 v 战略意义七:是我国履行航天国家国际责任的需要。

战略意义八:对提升中国航天的能力, 推动航天强国建设意义重大。

2. 北斗一号卫星导航系统及其不足北斗一号卫星导航系统是我国第一代区域卫星导航系统, 也是继 GPS 和GLONASS 之后的第三个成熟的卫星导航系统。

作为我国自主建设的卫星导航系统, 其政治,经济, 军事意义不言而喻。

北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统（BDS）是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航、授时服务，并能向有更高要求的授权用户提供进一步服务。

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、美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统和欧盟伽利略定位系统为联合国卫星导航委员会认定的全球卫星导航系统四大核心供应商。

目录1 历史与发展早期研究试验系统中国加入欧盟伽利略计划正式系统东盟各国加入合作2 试验系统]系统组成性能3 正式系统亚太服务全球服务4 系统构成空间段地面段用户段5 原理空间定位原理)有源与无源定位精度6 技术卫星平台卫星制造与发射时间系统信号传输7 应用开放服务授权服务应用状况}1、历史与发展早期研究1970年代，中国开始研究卫星导航系统的技术和方案，但之后这项研究计划被取消。

1983年，中国航天专家陈芳允提出使用两颗静止轨道卫星实现区域性的导航功能，1989年，中国使用通信卫星进行试验，验证了其可行性，之后的北斗卫星导航试验系统就是依据此方案进行。

试验系统1994年，中国正式开始北斗卫星导航试验系统（北斗一号）的研制，并在2000年发射了两颗静止轨道卫星，实现了区域性的导航功能。

2003年又发射了一颗备份卫星，完成了北斗卫星导航试验系统的组建。

中国加入欧盟伽利略计划2003年09月，中国打算加入欧盟的伽利略定位系统计划，并在接下来的几年中投入了亿欧元的资金。

由此，人们相信中国的北斗系统只会用于自己的武装力量。

中国与欧盟在2004年10月09日正式签署伽利略计划技术合作协议。

、正式系统2004年，中国启动了具有全球导航能力的北斗卫星导航系统的建设（北斗二号），并在2007年发射一颗中地球轨道卫星，进行了大量试验。

北斗定位课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握北斗定位系统的基本原理、技术特点及其应用。

通过本课程的学习，学生将能够：1.描述北斗定位系统的基本组成、工作原理和功能特点。

2.解释北斗定位技术在各个领域的应用，如交通、海洋、地质勘探等。

3.运用北斗定位技术解决实际问题，如定位、导航、测量等。

4.了解我国北斗定位系统的发展历程、现状和未来发展趋势。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.北斗定位系统的基本原理：介绍北斗卫星、地面控制系统和用户接收机之间的相互关系，解释北斗定位信号的生成、传输和接收过程。

2.北斗定位技术的应用：分析北斗定位技术在交通、海洋、地质勘探等领域的具体应用案例，阐述其在这些领域中的重要作用。

3.北斗定位技术的实际应用：通过实际操作，让学生学会使用北斗定位设备进行定位、导航和测量，提高实际应用能力。

4.北斗定位系统的发展：介绍我国北斗定位系统的发展历程、现状和未来发展趋势，培养学生的民族自豪感和科技意识。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解北斗定位系统的基本原理、技术特点和应用领域，使学生掌握相关知识。

2.案例分析法：分析具体案例，让学生了解北斗定位技术在实际生活中的应用，提高学生的实践能力。

3.实验法：学生进行实际操作，让学生亲身体验北斗定位技术的应用，提高学生的动手能力。

4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的思维能力、沟通能力和团队协作能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的北斗定位技术教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：推荐相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，生动展示北斗定位技术的相关内容。

4.实验设备：准备北斗定位实验设备，为学生提供实践操作的机会。

5.网络资源：利用互联网资源，为学生提供更多的学习资料和实时资讯。

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、授时效劳,并具短报文通信水平,已经初步具备区域导航、定位和授时水平,定位精度优于20m,授时精度优于100ns. 2021年12月27日,北斗系统空间信号接口限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、授时效劳.1北斗卫星导航系统根本信息介绍中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统,之后开始构建效劳全球的北斗卫星导航系统,于2021年起向亚太大局部地区正式提供效劳,并方案至2021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给商.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〞卫星导航定位系统那么采用主动式双向测距二维导航,由地面中央限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局部,由两种根本形式的卫星组成,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局部组成.卫星平台由测控、数据治理、姿态与轨道限制、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1559MH z 〜 1610MH z 、1200MH z 〜1300MH z 两个频段各设计有两个粗码、两个精密 测距码导航信号,具有公开效劳和授权效劳两种效劳模式［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 在体制上的差异主要是：第二代用户机可免发上行信号,不再依靠中央站电子高 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,并可提升用户位置隐蔽性.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局部、地面中央限制系统和用户终端3个局部 组成.空间局部由轨道高度为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,只是用于在地面中央站与用户之间进行双向信号中继.卫星电波地面中央站图1.1北斗卫星导航定位系统定位原理图 日星2能覆盖地球外表42%的面积,其覆盖的经度为100°,纬度为N81°其轨道如图1. 2所示. 地面中央限制系统是北斗导航系统的中枢,包括1个配有电子高程图的地面 中央站、地面网管中央、测轨站、测高站和数十个分布在全国各地的地面参考标 校站,主要用于对卫星定位、测轨,调整卫星运行轨道、姿态,限制卫星的丁作,测 量和收集校正导航定位参量,以形成用户定位修正数据并对用户进行精确定位. 用户终端为带有定向天线的收发器,用于接收中央站通过卫星转发来的信号和向 中央站发射通信请求,不含定位解算处理功能.根据应用环境和功能的不同,北 斗用户机分为普通型、通信型、授时型、指挥型和多模型用户机5种,其中,指挥 型用户机又可分为一级、二级、三级3个等级.时间系统和坐标系统:时间系统采 用UTC (世界协调时),坐标系统采用1954年北京坐标系和1985年中国国家高程 系统.未来的北斗卫星导航系统(COMPASS)将由分布在3个轨道面上的30颗中 等高度轨道卫星(MEO)和均匀分布在一个轨道面的5颗地球同步卫星构成.非静 止轨道上,每个轨道面10颗卫星,其中1颗为备用,轨道倾角为56 .卫星轨道半长 轴约为2.7万km .1.3北斗卫星导航系统的工作过程地面限制中央向卫星I 和卫星II 同时发送询问信号,经卫星转发器向效劳区内的用户播送.用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信 号,经卫星转发回中央限制系统［2.中央限制系统接收并解调用户发来的信号,然 后根据用户申请的效劳内容进行相应的数据处理.对定位申请,中央限制系统测 出两个时间延迟：即从中央限制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户, 用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中S81图1.2北斗双星导航系统卫星轨道央限制系统的延迟；和从中央控制系统发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中央限制系统的延迟.由于中央限制系统和两颗卫星的位置均是的, 可以由上述两个延迟量计算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和.从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上；另夕卜,中央限制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上.因此,中央限制系统利用数值地图可计算出用户所在点的三维坐标,并与相关信息或通信内容发送到卫星,经卫星转发器传送给用户或收件人.北斗卫星导航定位系统的工作步骤如下：(1)地面限制中央向2颗卫星发送询问信号;⑵卫星接收到询问信号,经卫星转发器向效劳区用户播送询问信号;⑶用户响应其中1颗卫星的询问信号,并同时向2颗卫星发送回应信号;(4)卫星收到用户响应信号,经卫星转发器发送回地面限制中央；(5)地面限制中央收到用户的响应信号,解读出用户申请的效劳内容；(6)地面限制中央利用数值地图计算出用户的三维坐标位置,再将相关信息或通信内容发送到卫星；(7)卫星在收到限制中央发来的坐标资料或通信内容后,经卫星转发器传送给用户或收件人. 2北斗卫星导航系统的功能优势北斗卫星导航系统是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时效劳的一种全天候、区域性的卫星定位系统.2.1北斗卫星导航系统具有的三大功能(1)快速定位：系统可为效劳区内用户提供全天候、高精度、快速实时定位(可在1秒之内完成)、效劳,定位精度为20〜100m;(2)短报文通信：系统用户终端具有双向数字报文通信功能,注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息；(3)精密授时：系统具有单向和双向两种授时功能.根据不同的精度要求,利用授时终端,完成与CNSS之间的时间和频率同步,提供100ns (单向授时)和20ns (双向授时)的时间同步精度.2.2北斗卫星导航系统具备的优势(1)同时具备定位与通信双重功能,无需其它通信系统支持,而GPS、GLONASS只能定位；(2)覆盖范围较大,没有通信盲区.北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区, 不仅可为中国、也可为周边国家效劳；(3)特别适合集团用户大范围监控与治理；(4)独特的中央节点式定位处理和指挥型用户机设计.它不仅能使用户知道自己的所处的位置,还可以告诉别人自己的位置所处的地方,特别适用于需要导航与移动数据通信场所,如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等；(5)自主系统,高强度加密设计,平安、可靠、稳定,适合关键部门应用；(6)接收终端不需铺设地面基站,用户终端相对廉价.(北斗卫星导航定位系统的潜力主要表达在定位通信综合领域上.目前仅需要定位的用户,对北斗的需要不迫切；对于既需要定位又需要把位置信息传递出去的用户,北斗卫星导航定位系统是非常有用的.〕3北斗卫星导航系统的应用3.1北斗卫星导航系统的应用范围“北斗〞卫星导航试验系统自2003年正式提供效劳以来,在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象测报、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾和国家平安等诸多领域得到广泛应用,产生显著的社会效益和经济效益.特别是在南方冰冻灾害、四川汶川和青海玉树抗震救灾、北京奥运会以及上海世博会中发挥了重要作用.1〕在交通运输方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的“新疆公众交通导航监控系统〞、“公路根底设施平安监控系统〞以及“港口高精度实时定位调度监控系统〞等应用推广工作,取得了良好的示范效果.2〕在海洋渔业方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的海洋渔业综合信息效劳平台,为渔业治理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港治理等效劳.3〕在水文监测方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的水文监测系统,实现多山地域水文测报信息的实时传输,提升灾情预报的准确性,为制订防洪抗旱调度方案提供重要的保证. 4〕在气象测报方面,成功研制一系列气象测报型“北斗〞终端设备,形成实用可行的系统应用解决方案,解决中国气象局和各地气象中央气象站的数字报文自动传输问题.5〕在森林防火方面,“北斗〞卫星导航试验系统成功应用于森林防火系统,其定位与短报文通信具有较好实际应用效果.6〕在通信时统方面,成功开展“北斗〞双向授时应用示范,突破光纤拉远等关键技术,研制出一体化卫星授时系统.7〕在电力调度方面,成功开展基于“北斗〞卫星导航试验系统的电力时间同步应用示范,为电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件.8〕在救灾减灾方面,基于“北斗〞卫星导航试验系统的导航定位、短报文通信以及位置报告功能,提供全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等效劳,显著提升了灾害应急救援的快速反响水平和决策水平.“北斗〞卫星导航系统建成后将为民航、航运、铁路、金融、邮政等行业提供更高性能的定位、导航、授时和短报文通信效劳.3.2北斗卫星导航系统的应用特点北斗卫星导航定位系统由空间卫星、地面主控站〔限制中央〕与标校站和用户终端设备三大局部组成,它具有快速二维定位、双向简短报文通信和精密授时三大根本功能.该系统基于“二球交会〞原理进行定位,即以2颗卫星的位置坐标为圆心,各以测定的本星至用户机的距离为半径,形成2个球面,用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上.地面限制中央存储的电子高程地图库提供1个以地心为球心,以球心至用户机的距离为半径的球面.求解圆弧线与该球面的交点, 并根据用户在赤道平面北侧的实际情况,即可获得用户的二维位置坐标⑶.北斗卫星导航定位系统主要应用特点如下[4-5]:1〕系统覆盖我国全部国土及周边区域北斗系统是覆盖我国外乡及其周边地区的区域性卫星导航定位系统,覆盖范围为东经70°〜145°,北纬5°〜55°,可以无缝覆盖我国全部国土和周边海域, 在中国全境范围内具有良好的导航定位可用性.2〕系统定位、授时精度能满足导航定位需要北斗系统的二维水平定位精度〔16〕为20m〔不设标校站区域100m〕,双向授时精度20ns〔单向授时精度100ns〕,与GPS系统的民用精度根本相当,能满足用户导航定位和授时要求.北斗系统的注册用户分为3个效劳等级,对应的定位响应时延分别为:一类用户5s,二类用户2$,三类用户1s北斗系统具有单向和双向2种授时功能,根据不同的精度要求,定时传送最新授时信息给用户端,供用户完成与北斗卫星导航定位系统之间时间差的修正. 3〕系统双向报文通信功能应用优势明显北斗系统具有用户与用户、用户与地面限制中央之间的双向报文通信水平. 系统一般用户1次可传输36个汉字,经核准的用户利用连续传送方式1次最多可传送120个汉字这种简短双向报文通信效劳,可有效地满足通信信息量较小、但即时性要求却很高的各类型用户应用系统的要求.这很适合集团用户大范围监控治理和通信不兴旺地区数据采集传输使用.对于既需要定位信息又需要把定位信息传递出去的用户,北斗卫星导航定位系统将是非常有用的.需特别指出的是,北斗系统具备的这种双向简短通信功能,目前已广泛应用的国外卫星导航定位系统〔如GPS、GLONASS系统〕并不具备.4〕系统有源定位体制使用户定位的隐蔽性、实时性较差,用户容量受限北斗系统是主动式有源双向测距二维导航系统,在地面限制中央进行用户位置坐标解算.北斗系统的有源定位工作方式使用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上是不利的.另夕卜,北斗系统对地面限制中央的依赖性大,一旦其地面中央限制系统受损,系统就不能继续工作了；用户设备必须包含发射机,因此其在体积、重量、功耗和价格方面远比GPS接收机来得大、重、耗电与贵.北斗系统从用户发出定位申请,到收到定位结果,整个定位响应时间最快为1s,即用户终端机最快可在1s后完成定位.这1s的定位时延对飞机、导弹等高速运动的用户来说时间嫌长.北斗系统适合为车辆、船舶等慢速运动的用户提供效劳.北斗系统导航定位实时性较差,对于高动态载体〔如飞机、导弹等〕,该缺陷是显而易见的.北斗系统是主动双向测距的询问〕应答系统,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.因此,北斗系统的用户设备工作容量是有限的.北斗系统可为以下用户机每小时提供54万次的效劳:一类用户机〔适合于单人携带使用〕10000〜20000个,5〜10min效劳一次;二类用户机〔适合于车辆、舰船使用〕5500个,10〜60s效劳一次.“北斗〞系统的上述应用特点,决定了该系统适合在中国全境范围内,在测绘、电信、水利、交通运输、勘探等使用要求相对较低的民用领域进行导航定位、报文通信和授时效劳等应用.目前该系统在军事领域的应用,受到了一定的制约.3.3北斗卫星导航系统的应用现状北斗卫星导航定位系统运营以来,在军民用领域上发挥了重要作用,迄今为止, 已为用户提供定位效劳超过亿次,通信效劳超过千万条,在森林防火、水利防汛、交通运输等民用、军用领域产生了显著的社会效益.所研制的黑龙江大兴安岭森林防火信息系统、澜沧江上湄公河船舶调度治理系统和郑州铁路局铁路机车到站报点系统等北斗系统应用示范工程,已取得了明显的经济效益［6-7］.但是,北斗系统作为我国自行研制的、具有鲜明应用特点的卫星导航定位系统,总的来说,目前的实际应用并不理想.主要表现在：1〕系统应用不充分,与世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位不相称北斗系统工作容量可达百万户,而目前注册在线的终端用户却缺乏千分之一, 卫星资源闲置严重.该系统的快速定位、双向报文通信和精密授时0功能,特别是双向报文通信功能未得到充分应用,该导航定位系统在许多民用领域中的用途还未被认知.中国工程院戚发韧院士经过对北斗系统进行详实的调研后提出：中国研制成功的第一个拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统,目前在民用领域资源利用并不充分,几近闲置.他在调研报告中明确写到:北斗系统本应拥有上百万用户的水平,目前却只有几千个用户,国家投入几十亿元,但利用很不充分,造成了资源的严重浪费.北斗卫星导航定位系统目前在民用领域应用不充分、未形成产业化的现状,与该系统作为世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位很不相称.2〕用户终端设备价格偏高,在市场上无法与GPS系统形成竞争北斗系统目前的有源定位技术体制决定了其用户终端设备需能收能发,在技术应用上有通信功能,应用优势明显,这是无可疑心的.但这种体制也使用户终端制造本钱增加,加上终端设备用户少,所以目前市场价格偏高,多数用户难以接受. 用户终端设备价格昂贵的北斗系统在市场上是无法与GPS系统进行竞争的. 3〕用户终端设备研制开发滞后,跟不上应用需求北斗系统用户终端设备研制开发严重滞后于系统建设.究其原因,一是用户终端设备研制起步较晚,没有做到与系统建设同步研发；二是用户终端研制难度大,没有集中力量对其重点进行攻关,各研制单位各自为战,技术上不交流,形不成合力;三是国内器件、部件生产根底差,而进口芯片价格昂贵.在2002年北斗系统开始试运行时,系统民用终端设备尚不成熟.至今国内仍有十几家单位在投入资金研制北斗用户终端,但提升性能价格比的成效并不大,有的单位甚至不得不退出研发.目前能生产北斗系统民用终端的厂商有五、六家,产品价格较高,各有优缺点.北斗系统民用终端设备生产厂商各自为战的研制生产方式,在当前用户量不大、生产批量上不去的情况下,本钱下不来;而本钱下不来,市场用户就上不去, 形成一个恶性循环.用户终端设备生产方式存在的高本钱是影响北斗系统推广应用的问题之一.4〕北斗民用市场的自由化和无序竞争,影响了北斗系统应用市场的健康开展由于国家没有北斗系统民用开发规划和应用市场准入机制,市场完全是无序的自由竞争,一些企业单位对北斗系统市场熟悉和估计过于乐观,为早日抢到市场,自发投入不少资金开发北斗民用终端.到目前为止,真正获得成功、设备产品质量较好的厂家只有几个.有一些企业单位在产品技术质量还不成熟的情况下, 就急于推销自己的产品收回投资,采用低价竞争方式抢占市场,结果是实际运行故障频发用户效劳又跟不上,动摇了用户选用或继续使用北斗系统的信心,增加了对北斗系统应用的疑心情绪,影响了北斗系统健康开展和推广应用. 3.4北斗卫星导航系统应用的主要制约因素目前,影响、制约北斗系统在民用领域获得广泛应用的因素主要是[8]:1〕系统用户终端设备价格昂贵前面已分析到,造成北斗系统用户终端设备价格昂贵的主要原因,一是目前系统本身所采用的有源定位技术体制,二是终端设备生产量少、关键元器件依赖进口使生产本钱居高不下.关于北斗系统的技术体制改良和完善问题,已在中国第二代卫星导航系统的研制方案中根本得到了考虑.在后续分析的推动北斗系统民用产业化开展的对策与建议中,提出国家应投入资金,组织有关部门联合攻关, 解决北斗系统用户终端设备关键元器件国产化问题.2〕系统应用缺乏国家政策的有力支持北斗系统是国家花费巨资建设起来的的军、民两用区域性卫星导航定位系统. 作为一个新兴产业,北斗系统要开展壮大,与国家政策的支持是分不开的.但是, 我国至今缺少一个对国家平安有着重要意义的有关卫星导航定位产业的国家级政策,当然更缺少相应的治理方法和运营举措.这影响了企业和科研部门对北斗导航系统应用的投入,直接导致了用户终端产品品种少、水平低、价格贵.卫星导航应用产业已成为全球信息化产业中开展最快的产业之一,而中国的这项产业目前大多数在经营国外的产品,大量用户成为了外国产品的消费者.北斗系统应用研发与效劳的企业只有寥寥几家,用户少得可怜.3〕政策缺位直接导致系统应用推动乏力北斗卫星已经升空5年,可它作为一种新技术新业务,很少有人大力去普及推广,广阔用户特别是信息化人员,对其知之甚少,在各种媒体和市场上,也难以找到相关的宣传资料.很多企业和用户,甚至不知道谁是民用卫星导航产业的主管部门.北斗系统在应用系统的开发试验上,需要大量的资金投入,开发运营企业难以在资金上长久维持,用户就更做不到花费巨资,为自己建设应用小平台.没有国家资金的介入,公司的资金杯水车薪.4北斗卫星导航系统与GPS功能特点的比拟1.覆盖范围：北斗卫星导航系统主要覆盖我国外乡的区域性、全天候导航系统. 覆盖范围东经约70°〜140°,北纬5°〜55°.GPS是覆盖全球的、全天候导航系统；2.卫星数量和轨道特性：北斗卫星导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星,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°;3.定位原理：北斗卫星导航系统是主动式双向测距二维导航.地面中央限制系统解算,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；4、定位精度：北斗卫星导航系统为三维定位精度约几十米,授时精度约100ns. GPSm维定位精度P码已由16m提升到6m, C/A码已由25〜100m提升至U 12m, 授时精度约20ns;5、用户容量：北斗卫星导航系统由于是主动双向测距的询问一应答系统.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,因此,北斗卫星导航系统的用户容量是有限的.GPS是单向测距系统.用户只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,。