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北斗卫星导航系统

/BeiDou navigation satellite system; BDS/
条目作者刘经南

刘经南

最后更新 2024-02-29
浏览 609
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中国自行研制的全球导航卫星系统。是继美国的全球定位系统(global positioning system,GPS)、俄罗斯的格洛纳斯导航卫星系统(global navigation satellite system,GLONASS)之后第三个成熟的全球导航卫星系统。

英文名称
BeiDou navigation satellite system; BDS
所属学科
信息与通信工程

BDS和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo系统是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。第一代BDS是一种区域性的有源导航定位系统,投资小、建成快。该系统是根据中国陈芳允院士提出的利用2颗地球同步卫星进行导航定位的设想而建立的。实际上BDS是20世纪80年代提出的“双星快速定位系统”的发展计划。2000年10月31日和12月21日2颗试验的导航卫星发射成功,标志着中国建立起第一代独立自主导航定位系统。2003年5月25日第三颗北斗卫星的成功发射,一个完整的导航卫星系统完全建成,可以确保全天候实时提供卫星导航定位服务。单靠双星定位只能确定用户的平面位置,海拔高程则需要依靠中心站内的地面高程模型来确定。与GPS、GLONASS和Galileo系统不同,第一代BDS的用户自己并不能独立求得自己的三维坐标,计算工作须在地面中心站内完成。第一代BDS的突出特点是:系统的空间卫星数目较少、用户终端设备简单(一切复杂性均集中于地面中心处理站),能实现一定区域的导航定位,卫星还具备短信通信功能。“北斗一号”导航卫星系统覆盖的范围东经70°~140°,北纬5°~55°,三维定位精度约±20米,授时精度100纳秒。BDS由空间部分、地面控制部分和用户终端3个部分组成。空间部分由2~3颗地球同步卫星组成。卫星上配备有无线电信号转发器,以完成地面中心站与用户终端之间的双向的无线电信号中转工作。地面中心站由无线电信号的发射和接收设备,数据的存储、交换、传输和处理设备,时频发生器和电源等部分以及整个系统的监控和管理设备组成。地面中心站连续发射无线电测距信号,接收用户终端的应答信号,完成所有用户定位的数据处理工作和数据交换工作并将计算结果分发给各用户。地面中心站是BDS的中枢。用户终端部分由自动信标转发器(应答器)、信号接收和发射装置、输入输出装置及电源等部件组成,其主要功能是:接收经过卫星转发的来自地面中心站的测距信号,注入相关信息后用上行频率向卫星发出应答信号,该信号经卫星转发后送往地面中心站,以进行信号传播时间的量测和导航定位计算。上述这些具有信号应答功能的仪器设备称为用户终端,或者称为信号收发机。根据用途和用户的不同,用户终端可以分为定位终端、卫星定轨终端、差分校正终端、气压测高标准站终端、授时终端和集团用户管理站终端等。BDS的缺点也是明显的:不能覆盖两极地区,赤道附近的定位精度较差,只能满足二维主动式定位,且需提供用户高程数据,不能满足高动态和保密的军事用户要求,用户数量受到一定限制。鉴于“北斗一号”导航卫星系统的性能和技术指标方面的差距,中国实施了“北斗二号”导航卫星系统。“北斗二号”不是“北斗一号”的简单延伸,它克服了“北斗一号”存在的缺点,可提供海、陆、空全方位的全球导航定位服务。该系统卫星星座由5颗高轨地球同步卫星、30颗中轨及倾斜轨道同步卫星组成。免费提供定位精度为10米、授时精度为50纳秒、测速精度为0.2米/秒的开放性服务;对授权用户,提供更安全的定位、授时、测速、双向短报文通信服务和系统完好性信息。2018年12月27日,“北斗三号”导航卫星系统完成基本系统建设,开始提供全球服务。该系统由3颗地球静止轨道、24颗中国地球轨道和3颗倾斜地球同步轨道卫星组成。

  • 李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理.武汉:武汉大学出版社,2010.
  • 徐绍铨,张华海,杨志强.GPS测量原理及应用.武汉:武汉大学出版社,2001.

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