2024年3月27日发(作者：怎么用)
北斗卫星导航系统介绍
中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自
行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航
系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、
俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，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10米，测速精度0.2米/秒，授时
精度10纳秒。
1.1系统构成
北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国
计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实
施北斗卫星导航系统建设，已成功发射16颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，
2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能
力。2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
1.2星座构成
北斗卫星导航系统由空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗
中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、
80°、110.5°、140°、160°，中地球轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间为
相隔120°均匀分布。至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统在西昌
卫星发射中心发射了16颗卫星，其中14颗组网并提供服务，分别为5颗静止轨道卫星、
5颗倾斜地球同步轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上），4颗中地球轨道卫星（均在倾
角55°的轨道面上）。
1.3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°~140°，北纬
5°~55°。北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。
[5]
1.4
定位原理
35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意
时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
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由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距
离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点
的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，
X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测
点的经纬度和高程。
事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布
分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。
卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗卫星的精确位置和
连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。
卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供接收机接收。由于传输
的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，
因此，也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个
码实现时间同步，接收机便能测定时延；将时延乘上光速，便能得到距离。
每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间，而
全球监测站网保持连续跟踪。
[6]
卫星导航原理
踪卫星的轨道位置和系统时间。位于地面的主控站与其运控段一起，至少每天一次
对每颗卫星注入校正数据。注入数据包括：星座中每颗卫星的轨道位置测定和星上时钟
的校正。这些校正数据是在复杂模型的基础上算出的，可在几个星期内保持有效。
卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般
来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持
的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。卫星早期采用两部铯频标和两部铷频标，
后来逐步改变为更多地采用铷频标。通常，在任一指定时间内，每颗卫星上只有一台频
标在工作。
卫星导航原理：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机
的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至
少接收来自4颗卫星的信号。[13]
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，使得
民用的定位精度只有数十米量级。为提高定位精度，普遍采用差分定位技术（如DGPS、
DGNSS），建立地面基准站(差分台)进行卫星观测，利用已知的基准站精确坐标，与观
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测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观
测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分定位
技术，定位精度可提高到米级。
[6]
1.4.1
四大功能
短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60
个汉字的短报文信息。
可以达到一次传送达120个汉字的信息。在远洋航行中有重要的应用价值。
精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。
定位精度：水平精度100米（1σ），设立标校站之后为20米（类似差分状态）。工
作频率：2491.75MHz。
系统容纳的最大用户数：540000户/小时。
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