北斗导航卫星及其海上应用 中国测绘科学研究院卫星观测站 籍利平 2012年３月16日，青岛 1
内 容 提 要 1 导航与卫星导航 2 第一代导航卫星 3 卫星导航的原理 4 北斗导航卫星发展历程 5 北斗导航卫星星座设计 1 导航与卫星导航 2 第一代导航卫星 3 卫星导航的原理 4 北斗导航卫星发展历程 5 北斗导航卫星星座设计 6 三个阶段和六个系统 7 时间系统(BDT) 8 坐标系统(2000国家大地坐标系) 9 北斗的定位导航和授时服务 10 北斗的海上应用 11 参考文献 2
1 导航与卫星导航 天文导航 无线电导航 卫星导航(天基无线电导航)
2 第一代导航卫星(1) 美国霍普金斯大学应用物理实验室 比尔·盖伊和乔治·威芬巴赫 观测：卫星发射的无线电波的多卜勒效应 (主任)弗兰克·麦克卢尔: 你们可以发现卫星在哪里, 卫星就能发现你们在哪里 海军资助研究
第一代导航卫星(2) “子午仪”导航卫星系统 6颗工作卫星均匀分布 6个近圆形近极地轨道 卫星高度1０７0千米，周期107-108分钟 卫星每隔2分钟同时以两个非常稳定的频率向地面发送导航信号 平均每次看到卫星的时间间隔为1．5小时，最长不超过4小时，每次定位大约8-10分钟。 定位精度为6米左右 多次定位可达2米以内。 系统工作到1996年。
第一代导航卫星(3)
3 卫星定位 原理(1) 电磁波测量星地距离 S=vt
3 卫星定位原理(2) 四个卫星 定一个目标
4 北斗导航卫星发展历程 中国的航天(2000) 2006年中国的航天 2011年中国的航天 ----中华人民共和国国务院新闻办公室 北斗卫星导航系统发展报告 ----中国卫星导航系统管理办公室(2012.2)
北斗卫星发射情况
北斗与其他三个系统的比较
5 北斗导航卫星的星座设计 1 陈芳允 2 许其凤 3 其他专家
陈芳允 陈芳允（1916—2000） 电子学家、空间系统工程专家 中国科学院院士，国际宇航科学院院士，曾任国际宇航联合会（IAF）副主席。 ８６３计划 双星定位
陈芳允等1987年的论文
陈芳允论文的插图: 两颗静止星覆盖中国版图
许其凤: 区域导航卫星系统星座设计
许其风:不同轨道的优劣
6 三个阶段和六个系统 双星 ２０００－－ 区域 ２０１２ 全球（２０２０）---三个阶段 火箭 卫星 发射场 运控 测控 6 三个阶段和六个系统 双星 ２０００－－ 区域 ２０１２ 全球（２０２０）---三个阶段 火箭 卫星 发射场 运控 测控 应用----六个系统
7 时间系统 北斗时（BDT）溯源到协调世界时UTC（NTSC），与UTC的时间偏差小于100纳秒。BDT的起算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。 BDT与GPS时和Galileo时的互操作在北斗设计时间系统时已经考虑，BDT 与GPS时和Galileo时的时差将会被监测和发播。 19
8 坐标系统 中国2000大地坐标系统 （CGS2000）。 原点:包含海洋和大气的地球质量中心 Z轴:指向历元2000.0的地球参考极方向 8 坐标系统 中国2000大地坐标系统 （CGS2000）。 原点:包含海洋和大气的地球质量中心 Z轴:指向历元2000.0的地球参考极方向 X轴:原格林尼治参考子午线与地球赤道面(历元2000.0)的交点 Y轴和Z轴，X轴构成右手正交坐标系 四个地球椭球参数值: 长半轴，扁率，地心引力常数，自转角速度 20
9 定位和授时服务 两种全球服务 开放服务：免费、开放 定位精度: 10 m 授时精度: 20 ns 测速精度: 0.2 m/s 9 定位和授时服务 两种全球服务 开放服务：免费、开放 定位精度: 10 m 授时精度: 20 ns 测速精度: 0.2 m/s 授权服务: 确保高可靠应用（甚至是在复杂条件下）。 21
北斗导航卫星的 海上应用 10.1 精密定位 10.2 导航 10.3 授时 10.4 报文通信
10.1 精密定位 北斗接收机独立定位 可以与船上其他设备组合导航 (计程仪,罗兰-C,陀螺仪等) 差分技术(海岸附近) 例如: 渔船,科学考察船 水下ＧＰＳ／北斗？（与浮标以及水下设备结合）
10.2 导航 航线 航点 近海（局域差分） 远海（广域差分）
10.3 授时 中国科学院国家授时中心。 陕西蒲城，主要有短波和长波专用无线电标准时间标准频率发播台（代号分别为BPM和BPL）。 10.3 授时 中国科学院国家授时中心。 陕西蒲城，主要有短波和长波专用无线电标准时间标准频率发播台（代号分别为BPM和BPL）。 双向授时 ２０ns 单向授时 １００ns
10.4 报文通信 舰船和舰船之间，用户和海岸控制中心之间 特许用户：１２０字． 普通用户：３６字
参考文献
谢 谢! 28