第一篇：北斗卫星导航系统及应用综述

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，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗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。北斗卫星导航系统基本信息介绍

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应商。

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”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航, 由地面中心控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部分,由两种基本形式的卫星组成,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部分组成。卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、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, 具有公开服务和授权服务两种服务模式[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别主要是: 第二代用户机可免发上行信号,不再依靠中心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,并可提高用户位置隐蔽性。

图1.1北斗卫星导航定位系统定位原理图

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部分、地面中心控制系统和用户终端3个部分组成。空间部分由轨道高度为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, 只是用于在地面中心站与用户之间进行双向信号中继。卫星电波能覆盖地球表面42%的面积, 其覆盖的经度为100°, 纬度为N81°～ S81°。其轨道如图1.2所示。

图1.2北斗双星导航系统卫星轨道

地面中心控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心站、地面网管中心、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,控制卫星的丁作, 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,用于接收中心站通过卫星转发来的信号和向中心站发射通信请求,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

地面控制中心向卫星I和卫星II同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。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,经卫星转发回中心控制系统[2]。中心控制系统接收并解调用户发来的信号, 然后根据用户申请的服务内容进行相应的数据处理。对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟: 即从中心控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心控制系统的延迟;和从中心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心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,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,中心控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)地面控制中心向2颗卫星发送询问信号;(2)卫星接收到询问信号,经卫星转发器向服务区用户播送询问信号;(3)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控制中心;(5)地面控制中心收到用户的响应信号,解读出用户申请的服务内容;(6)地面控制中心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)卫星在收到控制中心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。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服务的一种全天候、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：系统可为服务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）、服务，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、也可为周边国家服务；

（3）特别适合集团用户大范围监控与管理；

（4）独特的中心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，安全、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，用户终端相对便宜。

（北斗卫星导航定位系统的潜力主要体现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。）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年正式提供服务以来，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、救灾减灾和国家安全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”、“公路基础设施安全监控系统”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服务平台，为渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。

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，提高灾情预报的准确性，为制订防洪抗旱调度方案提供重要的保障。

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心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服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

“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、授时和短报文通信服务。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(控制中心)与标校站和用户终端设备三大部分组成, 它具有快速二维定位、双向简短报文通信和精密授时三大基本功能。该系统基于“二球交会”原理进行定位, 即以2颗卫星的已知位置坐标为圆心,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。地面控制中心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[3]。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本土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(1δ)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系统的民用精度基本相当,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个服务等级,对应的定位响应时延分别为:一类用户5s,二类用户2s,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、用户与地面控制中心之间的双向报文通信能力。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服务,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管理和通信不发达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, 在地面控制中心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。另外,北斗系统对地面控制中心的依赖性大,一旦其地面中心控制系统受损,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服务。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54万次的服务:一类用户机(适合于单人携带使用)10000～20000个,5～10min服务一次;二类用户机(适合于车辆、舰船使用)5500个,10～60s服务一次。

“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、报文通信和授时服务等应用。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,已为用户提供定位服务超过亿次,通信服务超过千万条,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管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不足千分之一, 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能力,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,这是无可怀疑的。但这种体制也使用户终端制造成本增加,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、部件生产基础差,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,但提高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,成本下不来;而成本下不来,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成本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发展

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认识和估计过于乐观,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服务又跟不上,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怀疑情绪,影响了北斗系统健康发展和推广应用。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成本居高不下。关于北斗系统的技术体制改进和完善问题,已在中国第二代卫星导航系统的研制计划中基本得到了考虑。在后续分析的推动北斗系统民用产业化发展的对策与建议中,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,北斗系统要发展壮大,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安全有着重要意义的有关卫星导航定位产业的国家级政策,当然更缺少相应的管理办法和运营措施。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发展最快的产业之一,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服务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,广大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。北斗卫星导航系统与GPS功能特点的比较

1．覆盖范围：北斗卫星导航系统主要覆盖我国本土的区域性、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；

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。GPS三维定位精度P码已由16m提高到6m，C/A码已由25～100m提高到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—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，因此，GPS的用户容量是无限的。北斗卫星导航定位系统存在的问题与不足

1．定位服务区是区域性的。不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位；

2．同时容纳的用户数量有限。北斗卫星导航系统同一时间要接收地面用户群发来的信息，用户群的个体数量是受限制的；而GPS只发信号，多少用户接收都没关系，数量可以无限；

3．无法为快速移动物体提供准确的定位服务。北斗卫星导航系统用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球同步卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此，对于高速运动体，加大了定位的误差，军事方面应用受到限制；

4．主控站位置容易暴露受攻击、干扰。北斗卫星导航系统是基于中心控制系统和卫星而进行的工作，且定位解算由中心控制系统完成，对中心控制系统依赖性强。一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作。而GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行；

5．管理复杂、层次多，容易出错。地面控制中心要同时分析处理几万到几十万的用户资料，判断密码、定位、以及返回的情报，而且这些用户单位所属各不一样，应急的级别也不一样，处理起来决不是容易的事； 6．地面用户的设备体积大、造价高。提高北斗卫星导航系统的建议

提高北斗卫星导航系统的性能，可以从以下几点着手。第一，扩大北斗卫星定轨观测网，提高广播星历精度；第二，优化北斗卫星导航电文内容，便于用户接收使用；第三，播发北斗与其他系统之间的时差信息，扩大北斗的应用市场；第四，研发北斗卫星自主导航技术，提高抗毁能力；第五，研发MEMS化北斗卫星，建设全新北斗星座。结语

北斗卫星导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉，且能实现一定区域的导航定位、通信等多种用途，可满足我国当前陆、海、空运输导航定位的需求，是一个相对成功的、实用的、投资少的起步系统。但同时应清楚的认识到，北斗卫星导航系统仅是我国自主设计建立的简易导航系统，还存在很多的不足之处。因此，必须在发展北斗卫星导航系统的基础上，借鉴国外GPS、GLONASS 的成功经验，开发具备先进性、适用性、军民两用、抗干扰性、抗继毁性等特征的，适合我国国情的更加完善的卫星导航定位系统。

第二篇：关于北斗卫星导航系统科普现状问卷调查

关于北斗卫星导航系统科普现状问卷调查您好，非常感谢您百忙之中抽空协助我们做好此次问卷调查工作！为了做好北斗卫星导航系统的科普宣传，为后期“北斗”的普及和完善出谋划策，特此进行问卷调查，您的看法和意见对我们非常宝贵，感谢您的支持和帮助！

（确实不会做的题目，请选择“不清楚”，我们需要您最客观的回答！）

您的年级：您的专业：

1.您对北斗是否了解？（）

A.非常了解 B.听说过 C.不了解但有兴趣D.不感兴趣

2.如果您对北斗导航系统有所了解，你是通过什么途径了解的？（）

A.报刊杂志 B.电视 C.网络 C.老师、朋友介绍 D.一点都不了解

3“北斗”是否是地球同步卫星？（）

A.是 B.否 C.不清楚

4北斗导航系统工程的总工程师是谁？（）

A.沈荣俊 B孙家栋.C.谭述森 D.不清楚

5.北斗的英文简称是什么？（）

A.COMPASSB.GLONASS C.Galileo D.不清楚

6.我国的北斗卫星导航系统发展到什么阶段了？（）

A.亚太地区区域有源 B.亚太地区区域无源 C.全球区域无源 D.不清楚

7.北斗卫星系统的组成部分不包括下面哪个？（）

A.车辆 B.地面支持系统 C.用户D.不清楚

8.北斗接收机在哪些地方收不到信号？（）

A.金属网内 B.玻璃罩内 C.塑料袋内D.不清楚

9.您觉得北斗卫星导航系统不能运用在那个方面？（）

A.国防、救灾抢险B.交通运输、旅游 C.精准农业D.外科手术

10.在发生地震等灾害后地面的通信设施几乎被完全破坏，唯一能用的就是北斗系统特有的短报文通信功能，您对于这个功能感觉如何？（）

A.能在关键时刻发挥很大作用，前景非常好 B.感觉一般 C.不感兴趣

11.过些年“北斗”推出其终端产品后，您是否愿意使用北斗产品？（）

A.非常愿意B.如果好用才愿意C.不愿意

12.您觉得用台历的形式展示北斗的相关知识与图片如何？（）

A.很不错，形象直观 B.觉得不怎么样

13..为做好北斗的科普宣传，您觉得科普介质的载体选择哪种更好？（）

A.文字内容 B.图画 C.图文并茂

14.您希望科普知识更多体现哪些方面的内容？（）

A.北斗之用 B.北斗之路 C.为北斗的研究做出贡献的科学家 D.以上信息的综合请说明理由：

15.谈谈您对科普媒介编创的建议或意见

（最后，再次衷心地感谢您花费宝贵时间答完这份问卷！）

第三篇：基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析

基于STK的北斗卫星导航系统仿真与分析

作者: 张帆，陈杨

指导教师:刘瑞华

(中国民航大学新航行系统研究所，天津，300300)

摘要

利用卫星仿真工具包STK，结合国外全球导航系统的技术经验和北斗卫星导航系统目前公布的技术资料，对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性、定位精度等方面进行了详细的仿真与分析。STK逼真的图形显示使得北斗卫星导航系统的星座仿真具有良好的可视化效果，通过对卫星可见性及定位精度的分析，结果表明北斗卫星导航系统是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。所做工作为北斗卫星导航系统的建设与应用提供了一定的参考意义。关键词：北斗卫星导航系统；卫星仿真工具包；星座设计；卫星可见性；精度因子 中图分类号：V324.2+4 文献标识码：A

联系人：张帆

联系电话：*** 联系人：陈杨 联系电话：*** 电子邮箱：ychen2_04@163.com

Analysis and Simulation of BeiDou Navigation Satellite System

Based on STK

ZHANG Fan CHEN Yang

LIU Rui-hua

(Institute of CNS/ATM, Civil Aviation University of China，Tianjin，300300)

ABSTRACT Combines the technology of the foreign Global Navigation System and some current information, this thesis makes some simulation and analysis on constellation design, satellite visibility and positioning accuracy for Beidou Navigation Satellite System by the Satellite Tool Kit(STK).It shows that Beidou Navigation Satellite System can provides not only global navigation, but also strong Local navigation ability which can be quite efficient and convenient.In addition, this thesis can provide great reference significance to the construction and application of the Beidou Navigation Satellite System.KEYWORDS：Beidou Navigation Satellite System;Satellite Tool Kit(STK);constellation design;satellite visibility;dilution of precision 1 引言

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)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。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

基金项目：国家高技术发展计划(863计划)(2006AA12Z313)目前，我国北斗卫星导航系统正处于星座组网建设阶段，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。因此，对系统进行模拟仿真是我们开展后续工作的前提。鉴于上述背景，本文借助国际著名的仿真分析平台Satellite Tool Kit(以下简称STK)对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性及定位精度等方面进行详细的仿真和分析。星座设计及仿真

目前世界主要卫星导航系统均采用Walk-er星座布局。Walker星座由一组运行于相同轨道周期和倾角的圆轨道卫星组成，记为Walker T/P/F每个轨道上的卫星等间距均匀分布，各轨道面间的升交点经度间距也以相同角度平均分布，因此T（卫星数量）=s（同轨道面的卫星个数）×P（轨道面个数）。两条相邻轨道间卫星相对相位由相位参数F确定，F为最东方的卫星至最西方卫星轨道间的“缝隙”数量（360°/T），F为0到P-1的整数。

卫星导航与卫星通信系统相比，对星座有着大不相同的机和限制，其中最明显的就是需要多重覆盖（即导航应用中需要更多同时可见的卫星）。以GPS系统为例，GPS导航解算最少需要4颗用户可视的卫星，以提供用户确定三维位置和时间所必需的最少4个观测量。因此，GPS星座的一个主要限制是必须一直提供至少4重覆盖。为可靠地保证这种覆盖水平，实际的GPS星座设计为提供4重以上的覆盖，这样即使有一颗卫星出现故障，也能至少维持4颗卫星可见。

对于卫星无线电导航系统(RNSS系统)星座的选择，理论和实践表明，高度在2000km以下的低轨卫星星座是不合适的。分析表明2000km高度的Walker星座卫星数是20000km的Walker星座卫星数的4倍[1]，这将使系统的成本和维持费用猛增。对于高度为20000km的MEO Walker星座，无论卫星总数是24颗，27颗还是30颗，采用3个轨道平面的可用度最高。欧盟伽利略卫星导航系统在进行星座设计时所得出的结论和经验如下[2]：

1)为达到中高等级的性能指标，至少需要24颗卫星。卫星高度对性能指标的影响随卫星数量的增加而减弱。当全球星座卫星数大于等于27颗时，已无需考虑卫星高度对精度的贡献；

2)30颗MEO卫星的星座方案为优，选Walker 30/3/1的星座设计为最优方案。当半长轴大于等于25000km时，均能使垂直与水平精度优于5.5m（可用度优于99.7%）；

3)为了进一步提高可用度，应增加在轨备份卫星，而不必进行星座修改。

参考文献[3]指出，北斗卫星导航系统在空间段由5颗GEO卫星和24~30颗MEO卫星组成，位于轨道倾角为55o的3个轨道平面内，运行周期12小时55分钟，是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统。

综合以上讨论的各种因素，选择5GEO+ 30MEO的星座方案，利用STK软件对星座进行建模仿真[4]。在STK自带的卫星数据库中可以查到Beidou1A~Beidou1C这3颗北斗双星导航系统的GEO卫星以及北斗MEO卫星Beidou2A的卫星数据，以其中的Beidou2A为种子星展开Walker 30/3/1星座。同时，考虑到中国及周边地区区域导航的要求，建立两颗位于(86°E、0°N、36000km)和(120°E、0°N、36000km)的GEO卫星。为了保证卫星轨道仿真计算的精度，在计算模型中选取高精度地球引力势模型、大气阻力模型(Harris Priester大气模型)、太阳光压模型等，采用高阶Runge-Kutta-Fehlberg算法积分求解卫星运动方程[5]，最终仿真北斗卫星导航系统的星座分布三维视图，星下点轨迹二维投影分别如图1及图2所示，其中Beidou1A~Beidou1E为5颗GEO卫星，Beidou2A 101~Beidou2A

110、Beidou2A 201~Beidou2A 210及Beidou2A 301~Beidou2A 310分别为对应3个轨道面的30颗MEO卫 星。

图1 5GEO+30MEO卫星空间星座图

图2 5GEO+30MEO卫星星下点轨迹图 卫星可见性分析

为了及时捕获卫星信号，需预先估计出卫星相对于某一地面站点的进出场时间、可视卫星数目等对于充分了解其运行状况，合理开展相关卫星捕获等具有重要意义[6]。建立某地面站Beijing，其位置信息为(116.388°E、39.9062°N)，分析其在仿真时段内卫星的跟踪状况。

1)单颗卫星跟踪分析。利用STK提供的Access Tool分析工具，以Beidou2A卫星为例仿真时段设定为2007年7月1日12:00至2007年7月2日12:00，时间跨度为24小时。在报告栏选择Access即可获得Beijing站捕获Beidou2A卫星的跟踪时段信息，如表1所示。

表1 Beidou2A卫星对Beijing站进出场时间

Access

Start Time(UTCG)

Stop Time(UTCG)

Duration/s

2/7/2007 05:36:15.607

2/7/2007 12:00:00.000

23024.393 表1中，Access值对应为1，表示在该时段Beidou2A卫星只经过Beijing站上空一次，起始时刻为当天UTC时间5:36:15.607，截至12:00:00，历时23024.393s。

2)整个星座的跟踪分析。对所有35颗北斗导航卫星进行跟踪分析，可以得到所有卫星对Beijing站的进出场时间，如图3所示。可以看出，大部分卫星在一天内出现1~2次，这 也符合北斗卫星导航系统12小时55分钟的运行周期。

图3 35颗北斗导航卫星对Beijing站进出场时间图

3)可见卫星数目分析。利用STK链路工具，新建一个链路分析。将上述Beijing站和北斗导航卫星星座作为链路中的两个对象添加至当前链路，就可以分析仿真时段内任意时刻Beijing站的可见卫星数目，如图4所示。

图4 可见卫星数目图

图4表明，在几乎所有时刻，该地面站点均能同时接收来自北斗系统的13颗以上的卫星，且最多可达18颗。也就是说，满足多重覆盖的要求。

在STK中，卫星的可见性还反映在图形窗口中，三维图形中，可以看到卫星的在轨运行状态，当卫星对地面站可见时，卫星和地面站之间有一条线进行连接，当该卫星不可见时，连线消失，如图5所示。通过三维图形显示，直观形象地描述了地面站对北斗卫星导航系统的可见性。

图5 卫星可见性三维空间显示图 定位精度分析

对于大多数用户而言，最关心的是位置精度和给定精度下的可信度。利用北斗卫星导航系统进行定位，其精度主要决定于以下两个因素：其一是所测卫星在空间的几何分布，通常称为卫星分布的几何图形；其二是观测量的精度。位置精度用以下公式表示[7]：

Accuracy=UERE×DOP

(1)其中，Accuracy为位置精度，UERE为用户等效距离误差，DOP为精度因子，其数值越小，用户定位精度越高。等效距离误差是根据卫星至接收机的路径上的各种因素（如钟差、电离层延迟等）预测的伪距观测值的变化值，精度因子反映卫星的空间几何分布，它是星座大小和轨道参数的一个函数。通常有平面位置精度因子HDOP、高程精度因子VDOP、空间位置精度因子PDOP、接收机钟差精度因子TDOP和几何精度因子GDOP。利用以上各项精度因子，便可以从不同的方面对定位精度做出评价。

利用STK的覆盖分析模块，可以分析单个或星座对象的全局和区域覆盖问题。在进行覆盖分析时，STK不仅可以提供详尽的分析报告和图表，能对覆盖的变化进行同步仿真，而且还会充分考虑所有对象的访问约束，避免计算误差。

对于地面站Beijing，计算仿真时段内该站点各DOP值，并绘制其随时间变化的曲线，如图7和图8所示。

图7 GDOP、VDOP和HDOP随时间变化曲线图

图8 PDOP和TDOP随时间变化曲线图

此外，对全球范围进行覆盖分析，考察DOP值随地理位置的空间变化情况。空间分辨率取1°×1°，分析几何精度因子GDOP随经纬度的变化，如图9和10所示。

图9 GDOP随纬度变化曲线图

图10 GDOP随经度变化曲线图

从图中可以看出，在全球范围内北斗卫星导航系统的GDOP值均在1.7以内，总体上曲线起伏较小，说明北斗卫星导航系统具有良好的系统连续性。GDOP值随经度变化较纬度方向略为显著。在中低纬度地区的GDOP值相对较小且稳定，整体上在1.65左右。由于存在5颗增强区域导航性能的GEO卫星，故在我国及周边地区的经度范围内GDOP较之其他经度范围略小，处于1.30左右，其他经度范围内，GDOP水平在1.60左右。

因此，上述分析表明北斗卫星导航系统的设计在全球范围内具有良好的覆盖品质，同时是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。5 结束语

STK作为一款先进的卫星工具，具有强大的计算能力、逼真的图形显示、全面的分析功能以及可靠的数据报表等特性。本文借助它对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性分析以及定位精度等方面进行了详细的仿真与分析。卫星星座和星下点轨迹的显示具有良好直观的可视化效果。星座中各卫星的进出场时间(跟踪)以及可见卫星数目的仿真对合理有效地开展相关信号捕获工作具有重要意义。从定位精度分析所得的图表报告中可以直观的了解到北斗卫星导航系统在全球范围内具有良好的覆盖品质，是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。

北斗卫星导航系统目前仍处于建设阶段，本文利用STK提供了强大的卫星仿真平台对北斗系统进行了仿真分析，仿真精度还有待于系统完全建成，并投入运行后得到进一步验证。本文所做工作对开拓北斗卫星导航系统应用领域具有一定意义，同时可以为具体的空间任务设计提供相应的参考依据。

参考文献

[1] Paul Massatt, Micheal Zeitzew.The GPS Constellation Design-Current and Projected[C].Proceedings of The National Technical Meeting “NAVIGATION 2000”.Long Beach.California,1998:569-574 [2] 系统级的作证文件.欧洲全球导航卫星系统(GNSS-2)比较研究(八)[R].周傲松译.中国空间技术研究院.2001 [3] 谭述森.北斗卫星导航系统的发展与思考[J].宇航学报,2008,29,(2):392-396 [4] 杨颖 王琦.STK在计算机仿真中的应用[M].北京,国防工业出版社,2005:87-120 [5] 柴霖,袁建平,方群,等.基于STK的星座设计与性能评估[J].宇航学报,2003,24,(4): 421-423 [6] 代明鑫,张文明,王雪松.基于STK的SAR卫星轨道预报设计与仿真[J].现代防御技术,2008,36(1):5-9 [7] 周广勇,李良良.基于STK的全球卫星导航定位系统DOP值仿真[J].地理空间信息,2009,7(3):102-104

第四篇：浅谈卫星定位导航系统的分类以及中国北斗导航定位系统的发展与应用

浅谈卫星定位导航系统的分类以及中国北斗导航定

位系统的发展与应用

（河南理工大学 河南 焦作 454000）

摘要：定位与导航技术是涉及自动控制、计算机、微电子学、光学、力学以及数学等多学科的高技术，是实现飞行器特别是航天器飞行任务的关键技术，也是武器精确制导的核心技术，这对于提高航空器、航天器以及武器装备的机动性、反应速度和远程精确打击能力具有重要意义，在海、陆、空、天等现代高技术武器及武器平台中得到广泛的应用。

从卫星定位与导航的概念入手，阐述现代卫星定位导航系统的分类，并且根据实际应用，分析我国自主研制的北斗导航定位系统的发展及应用。关键字：定位；导航；北斗

On the classification of satellite positioning navigation system and the ChineseBeidou navigation and positioning system and application development

(Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000,Henan,China)

Abstract Positioning and navigation technology is involved in automatic control, computers, microelectronics, optics, mechanics andmathematics and other subjects of high-tech, especially theaircraft to achieve mission-critical spacecraft technology, but alsothe core technology of precision-guided weapons, which improveaircraft, spacecraft and weapons mobility, speed of response andlong-range precision strike capability is important, in sea, land, air, space and other modern high-tech weapons and weaponsplatforms to be widely used.Satellite positioning and navigation from the start the concept to explain the modern classification of satellite positioning and navigation system, and based on the actual application, analysis of China's own Beidou navigation and positioning systemdeveloped by the development and application.Key Words

Positioning;navigation;Beidou

0 引言 定位就是测量和表达信息、事件或目标发生在什么时间、什么相关的空间位置的理论方法与技术。导航是一个技术门类的总称，它是引导飞机、船舶、车辆以及个人(总称作运载体)安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地的一种手。

定位与导航技术是涉及自动控制、计算机、微电子学、光学、力学以及数学等多学科的高技术，是实现飞行器特别是航天器飞行任务的关键技术，也是武器精确制导的核心技术，这对于提高航空器、航天器以及武器装备的机动性、反应速度和远程精确打击能力具有重要意义，在海、陆、空、天等现代高技术武器及武器平台中得到广泛的应用。卫星定位导航系统分类

世界上现有卫星定位导航系统有美国的GPS全球定位系统、俄罗斯的GLONASS全球导航卫星系统、欧洲GALILEO全球卫星导航系统、中国的北斗定位导航系统以及全球全球导航卫星系统GNSS。

1.1 GPS全球定位系统

图1 GPS卫星星座

GPS是美国国防部为军事目的建立的，旨在彻底解决海上、空中和陆地运载工具的导航和定位问题，全部24颗导航卫星（21颗工作卫星和3颗备用卫星）系统已经建成。GPS采用码分多址（CDMA），定位精度通常15m左右，主要应用于单点导航定位与相对测地定位，具有全天候、定位迅速、精度高、可连续提供三维位置(纬度、经度和高度)、三维速度和时间信息等一系列优点，是实现全球导航定位的高新技术。通常GPS接收机接收到四颗卫星的信号就能够确定移动载体的方位，是当前移动目标导航定位的主流。1992年GPS正式向全世界开放，1994年在中国市场开始得到应用。GPS以精确位置与定时信息，已成为支持世界范围各种民用、科研和商业活动的一种资源。1.2 GLONASS全球导航卫星系统

图2 GLONASS卫星星座

GLONASS是前苏联研制并为俄罗斯继续发展的全球卫星导航系统，其组成和功能与美国的GPS相类似，可用于陆、海、空等各类用户的定位、测速及精密定时等。目前已完成了24颗工作卫星加一颗备用卫星空间星座布局，每天24小时每时刻各地的用户可见5～8颗卫星。卫星识别采用频分多址24颗 卫星各占一个频率，现已向全世界开放。1.3 GALILEO全球卫星导航系统

图3 GALILEO卫星星座

欧洲为了满足本地区导航定位的需求，计划开发针对GPS和GLONASS的广域星基增强系统（EGNOS），包括地面设施和空间卫星，以提高GPS和GLONASS系统的精度、完备性和可用性。同时，为了打破目前世界美、俄全球定位系统在这一领域的垄断，欧洲决定启伽利略计划，建立自主的民用全球卫星定位系统（GALILEO）。EGNOS将是欧洲GALILEO计划的第一阶段，也是GALILEO计划的基础，并将在2002年达到初始运行能力，2007年以前到全球运行能力。GALILEO系统将建成全球性的定位和导航系统，它由 星座部分、有效载荷、地面监控系统以及区域控制部分组成。1.4 北斗定位导航系统

图4 北斗卫星星座

它是我国自主研制的区域卫星导航与定位系统。利用两颗地球同步卫星作信号中转站，用户站点的收发机接收一颗卫星转发到地面的测距信号，并向两颗卫星同时发射应答信号，地面中心站根据两颗卫 3 星转发的同一个应答信号以及其它数据计算用户站位置。用户站收发机在允许的时间或规定的时间内，在接收到卫星的转发信号后，便可得出定位结果。该系统将定位、通信和定时等功能结合在一起，且有瞬时快速定位的能力，大大提高了我国自主导航能力。1.5 GNSS全球导航卫星系统

图5 GNSS卫星星座

GNSS是由GPS/GLONASS/INTMARSAT组合而成的，目前正在发展的导航系统，其中INTMARSAT是国际海事卫星组织的简称。该组织计划通过所属的通信卫星转发GPS/GLONASS导航信息，为全球用户提供服务。由于GNSS综合了GPS和GLONASS的卫星信号，增加了整个系统可视卫星的数目，改善了卫星几何位置配置，可在任何地方有较大高度角的卫星提供选择，这样GNSS比GPS（或GLONASS）有更高的定位精度和更好的完整性状态。因此，GNSS具有很强的互补作用，在同等组合方式下，运用先进的组合导航技术，以GNSS与其它导航技术的组合导航将比GPS（或GLONASS）与其它导航技术组合有更高的精 度和可靠性。北斗导航定位系统

2.1 概述

我国的北斗卫星导航系统是20世纪80年代提出的“双星快速定位系统”的发展计划。方案于1983年提出，2000年10月31日和12月21日两颗试验的导航卫星成功发射，标志我国已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发射成功，一个完整的卫星导航系统完全建成，可确保全天候实时提供卫星导航定位服务。北斗卫星导航系统突出的特点是：系统的空间卫星数目少、用户终端设备简单。

2.2 北斗导航定位系统的组成

北斗导航定位系统包括空间部分、地面中心站、用户接收部分。空间部分：由三颗地球静止轨道卫星（一颗备用）组成。

地面中心站：包括地面应用系统和测控系统，具有位置报告、双向报告通讯及双向授时功能。用户部分：车辆、船舶、飞机以及各军兵种低动态及静态导航定位的用户。服务区域：东经70~145度，北纬5~55度范围（我国处于东经72~136度）定位精度：平面±20米，高程±10米。

2.3 北斗导航定位系统的功能

北斗导航定位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服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。

定位：快速确定用户所在地的地理位置，向用户及主管部门提供导航信息。

通讯：用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。

授时：中心控制系统定时播发授时信息，为定时用户提供时延修正值。2.4 北斗导航定位系统的工作过程

1、首先由中心控制系统向两颗卫星同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。

2、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，经卫星转发回中心控制系统。

3、中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。

4、对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控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心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，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心控制系统的延迟。

5、由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此由上面两个延迟量可以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。

6、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，又可知道用户处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。2.5 北斗导航定位系统的应用 2.5.1军事应用

北斗导航定位系统的军事功能与GPS类似，如：飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。这项功能用在军事上，意味着可主动进行各级部队的定位，也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统，除了可供自身定位导航外，高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置，并传递相关命令，对任务的执行有相当大的助益。换言之，大陆可利用北斗导航定位系统执行部队指挥与管制及战场管理。2.5.2民事应用

1、个人位置服务

当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。

2、气象应用

北斗导航系统气象应用的开展，可以促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，也可以提高空间天气预警业务水平，提升我国气象防灾减灾的能力。除此之外，北斗导航系统的气象应用对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展也具有重要的影响。

3、道路交通管理

卫星导航将有利于减缓交通阻塞，提升道路交通管理水平。通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。

4、铁路智能交通

卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如，在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极大缩短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。未来，北斗卫星导航系统将提供高可靠、高精度的定位、测速、授时服务，促进铁路交通的现代化，实现传统调度向智能交通管理的转型。

5、海运和水运

海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一，也是卫星导航最早应用的领域之一。目前在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星导航终端设备，使海上和水路运输更为高效和安全。北 5 斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时，北斗导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。

6、航空运输

当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势，可实时确定飞机的瞬时位置，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。通过将北斗导航系统与其他系统的有效结合，将为航空运输提供更多的安全保障。

7、应急救援

卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗导航系统除导航定位外，还具备短报文通信功能，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。结束语

定位与导航技术是涉及自动控制、计算机、微电子学、光学、力学以及数学等多学科的高技术，是实现飞行器特别是航天器飞行任务的关键技术，也是武器精确制导的核心技术，这对于提高航空器、航天器以及武器装备的机动性、反应速度和远程精确打击能力具有重要意义，在海、陆、空、天等现代高技术武器及武器平台中得到广泛的应用。

目前，我国正在实施北斗卫星导航系统建设。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。

参考文献：

[1] 徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民.GPS测量原理及应用 [M].武汉：武汉大学出版社，2008.[2] 边少峰，李文魁.卫星导航系统概论 [M].北京：电子工业出版社，2005.

第五篇：北斗卫星导航系统全面部署完成党员心得体会

北斗卫星导航系统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。根据计划，北斗卫星导航系统将在2020年完成，届时将实现全球的卫星导航功能。下面是小编为大家整理的北斗卫星导航系统全面部署完成党员心得体会5篇，以供大家参考借鉴!

北斗卫星导航系统全面部署完成党员心得体会范文一

待长征呼啸苍穹，北斗组网群星闪耀。从北斗二号首颗星算起，中国已成功发射54颗北斗导航卫星，离北斗三号全球卫星导航系统全面部署完成只剩“一星之遥”。

据悉，北斗系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围，全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。

“闪耀的北斗”彰显的是“科技创新”的目标追求。北斗系统的成功源于无数科研人员干着“惊天动地事”，做着“隐姓埋名人”，用刻苦钻研挺起民族的脊梁。“早在北斗二号系统正式提供亚太区域服务前，我国就开始了北斗三号全球系统的论证研制工作。”北斗系统副总设计师谢军说。今日的北斗工程，流程的优化构成“基因细胞”、新方法的采用锻造“强健肌体”、科技创新则注入“核心灵魂”。可见，创新是引领发展的第一动力，科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。放眼当下，只有牵住科技创新“牛鼻子”，才能占领先机、赢得优势，走好科技创新“先手棋”，加速奔跑在璀璨星河中。

“闪耀的北斗”彰显的是“数字经济”的时代要求。早在2018年，习近平总书记就在致第五届世界互联网大会贺信中强调，“加快数字经济发展、为世界经济发展增添新动能。”在新一轮科技革命和产业变革的春风之下，以互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合为特征的数字经济已成为奔涌的“后浪”，其重要性可见一斑。而“北斗+5G+智能技术”成功开启了“数字经济”与“智慧社会”，对我国经济发展极为重要、信息化建设意义重大。北斗系统不仅能大大助力“一带一路”沿线的重点建设，更为服务全球迈出了铿锵步伐。

“闪耀的北斗”彰显的是“人民至上”的中国伟力。卫星导航系统，是一个国家重要的基础设施。北斗系统为我国国家、社会公共安全、国民经济稳定安全运行提供了强有力的保障，是我国改革开放42年的重大成果，是国之重器，是中国的一张靓丽“名片”，更是对中国共产党“人民至上”执政理念的生动诠释。北斗系统可实时监测和预报库坝、桥梁、隧道及尾矿库等目标的位移，为安全生产和事故救援提供及时、准确的信息支持;也在农田信息采集、农业普查、土地确权、精准农业等方面发挥着巨大作用;同时，搭建融合北斗技术的多警种统一作战指挥系统，实施网格化监管，可提高对突发事件的应急处置能力和水平等。北斗系统正在切实解决群众关心的生产安全、农业发展、社会治安等实际问题，让“人民至上”刻写在老百姓的获得感幸福感安全感上，愈发“熠熠生辉”。

北斗卫星导航系统全面部署完成党员心得体会范文二

卫星定位导航系统，其原理是利用人造卫星来实现地球表面物体的精确定位。北斗以“中国核心”“中国速度”“中国制造”打破了美国GPS系统垄断局面，对增强国防建设，提升中国的核心竞争力具有重大意义。

6月25日2时09分，我国在西昌卫星发射中心成功发射第46颗北斗导航卫星，这是北斗三号系统的第21颗组网卫星、第二颗倾斜地球同步轨道卫星，它将与此前发射的20颗北斗三号卫星组网运行，进一步提升北斗系统的覆盖能力和服务性能。改革开放40年，风云激荡，中国导航卫星从无到有，北斗走出了一条带有中国特色的发展道路，演绎了一场波澜壮阔的东方传奇。

始终秉初心，不陷于困境，“石以砥焉，化钝为利”。“大雪压青松，青松挺且直。”面对千难万险，北斗人的初心始终“挺且直”。回首往昔，面对自身卫星导航起步晚，国外技术封锁，又没有任何经验可以借鉴的巨大困难，中国北斗人以大决心、大毅力选择自主创新，不给自己留退路;面对摸索中接二连三的困难，先驱者“灯塔计划”的未果而终，科研一次次回到起点，中国北斗人以义无反顾的决绝选择不忘初心，认定初心，勇往直前、锲而不舍地往上攀、走下去;面对北斗是一步跨到全球组网还是分阶段走的路口抉择，中国北斗人以稳扎稳打、不骄不躁的心态选择立足国情，“先区域、后全球”的思路，科学铺开“三步走”的北斗之路。正是千难万难的千磨万击，千锤百炼，铸就了中国北斗人永不服输的劲儿，攻克一系列技术难题，为中国北斗升入星空提供了源源不断的强大推力。

始终秉初心，不盲于求成，“如切如磋，如琢如磨”。“工人莫献天机巧，此器能输郡国材。”导航卫星最讲精准、最需精确，所谓失之毫厘谬以千里是最客观的描述。46颗北斗导航卫星密集发射的背后，不难发现是中国北斗人更为严苛的标准，对精益求精的不懈追求。20多年的波澜壮阔的背后，是一个个如航天科技集团五院北斗三号卫星总体主任设计师刘家兴对“一纳秒”较上劲的北斗人，是一个个如王金刚始终坚持对待任何不符合性、一定要把它彻底地消除掉才能发射的北斗人，是一个个为了修改单机软件设计存在的瑕疵而不眠不休、反复测试的北斗人始终不忘初心，追求卓越。正是这永不满足、精益求精、臻于至善、万无一失的态度，蕴育了中国北斗人“不带一丝隐患上天”的较真劲儿，精准将一颗颗卫星送入太空，让中国北斗走出中国、走出亚太、走向世界，闪耀星空。

始终秉初心，不止于自满，“百尺竿头，更进一步”。“虽比高飞雁，犹未及青云。”中国北斗卫星发展迅速，虽然取得了大量突破，超过了欧洲和俄罗斯的卫星导航系统，但中国北斗人始终保持清醒的头脑，清醒地认识到与美国的GPS系统还有差距，距离实现“三步走”目标还有距离。第46颗北斗导航卫星的成功发射，再次向世界展示了中国北斗永不自满、永不停歇、不断创新的精气神，始终秉持初心，心如明镜，不骄不躁，永远在路上，始终迈着坚定又自信的步伐，不断向着2020年服务范围覆盖全球、2035年建设完善“更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系”的目标砥砺前行。

习总书记一语道出北斗成功秘诀，“山再高，往上攀，总能登顶;路再长，走下去，定能到达。”新时代已经扬帆起航，中国北斗初心不变，将始终秉持“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的精神，砥砺奋进，坚定走好“三步走”的最后一步，走出新阶段，迈入新领域，不断为全球卫星导航系统更好服务全球、造福人类贡献中国智慧和力量。

北斗卫星导航系统全面部署完成党员心得体会范文三

最近几日，随着细细品读《榜样4》，心中对榜样们的敬佩越来越重;随着反复学习，心中对榜样的向往也越来越浓。榜样的事迹是初心谱写的诗句，内涵隽永，感人肺腑，正如“扶贫之花”黄文秀，服务群众，甘于奉献、勇于担当，谱写了一曲从平凡中造就伟大的青春诗篇。榜样的历程是初心酿造的美酒，回味悠长，历久弥香，正如本色英雄张富清，他60多年深藏功名，一辈子坚守初心、不改本色，用奉献窖藏出香醇的佳酿。

还有唐真亚、李萌、隋耀达……榜样们正如天上的“北斗”，指引我们信念的方向，时刻为我们的人生与信仰“导航”。作为新时期的党员干部，当细细品鉴榜样们用初心所造的“诗”与“酒”，追随榜样们用信念凝聚的“北斗”，通过孜孜不倦的学习和效仿，让我们每一个人也能在实现中华民族伟大复兴中国梦的奋斗历程中迸发出璀璨的光芒。

“南山老翠几千尺，北斗寒芒第一星。”我们要把榜样的“容量”转化为“思想的当量”。通过观看《榜样4》，我深深地被触动了。专题片里的榜样是看得见的伟大品格，诠释着共产党人孜孜不倦的精神追求，他们信仰坚定，有的深藏功名，有的心系人民群众，有的勇于担当，释放出了强大的正能量，成为我们时代的精神标杆和旗帜。以榜样为标杆，让我们知自身的差距与不足。以榜样为旗帜，指引我们方向，引导我们不断向好的方向前行和发展。榜样身上散发出的鲜红底色、担当精神、为民情怀，成为了我们不折不扣的“北斗导航”，不仅充实着我们的“思想当量”，更为党员干部提供着“精神导航”。

“北斗仰之千古事，泰山所集一毫芒。”我们要把榜样的“能量”转化为“信仰的增量”。我们学习榜样，就要做到见贤思齐，通过深入学习榜样来提升思想境界，从而实现不断增强信仰的强度。作为一名共产党员，我要以榜样之光照亮信仰的方向，找准信仰的增长点，认真学习榜样，对照榜样，细学笃行，树立正确的价值观，从而愈发坚定心中的信仰。只有我们信仰得到了不断提高，我们才能在工作岗位上做到更加爱岗敬业，树立更为高尚的道德情操，从而不断增强工作中的担当责任意识。以榜样为能量来源，用先进激励自己，就能更好地不忘初心、牢记使命，知重负重、攻坚克难。

“北斗错落垂寒光，愿公提起扫八荒。”我们要把榜样的“力量”转化为“实干的动量”。榜样是一个民族的精神内核。习近平总书记在党的十九大报告中指出，人民有信仰，国家有力量，民族有希望。我们要把榜样的力量转化为实干的“动量”，才能为我们的信仰“上色”，从而把榜样身上散发出的净化灵魂的信仰之力，转化为我们干事创业的内能，并以此推动我们坚定不移地沿着中国特色社会主义道路奋勇前行。我们要通过不断汲取榜样的精神营养，把榜样的力量转化为实践的具体行动，做到内化于心、外化于行，从而汇聚起担当、作为、干事、创业的磅礴“动量”。

北斗卫星导航系统全面部署完成党员心得体会范文四

学习共产党员网《从3人到300人他们用青春逐梦“北斗”》，国防科技大学北斗青年创新团队从3个“毛头小子”发展成长为300人的“国家队”。王飞雪、欧钢、雍少为，3位时代先锋的事迹慷慨激昂、催人奋进，其中的一些“小细节”，给我以无限启迪，或许，他们成功的“密钥”就在这看似“不经意”的细节中铸就：

细节1：国之忧即我之忧，科研之难关即我等之使命。北斗“信号快速定位系统”历经10年攻关仍未获突破，“无意中”得知此事的三人，“看到攸关国家安全的系统工程研制受阻，他们的心情非常沉重。当晚，他们彻夜未眠。必须另辟蹊径!”为什么三个年轻人会寤寐思服、辗转难眠?为什么只是学生的他们，只是“无意”知晓的他们，却“心情沉重”?为什么完全可以放过这一“拦路虎”的他们，给出了迥然不同的答案，选择了迎难而上，选择了一条格外艰难的科学探险之路?我想，用艾青的这句话作为最好的回答：”为什么我的眼里常含满泪水，因为我对这土地爱的深沉“!

细节2：“两个没有”显情怀。科技报国之情，为国排忧解难之志，促使三个年轻人夙兴夜寐，主意拿定就立马行动，发扬老一辈“两弹一星”精神，没有条件创造条件也要上，“他们从北京带回一台计算机，以及4万元的尝试科研经费，开始了艰难的攻关——没有实验室，就把一个不到10平方米的仓库简单收拾一下;没有仪器设备，就找别人借”。“两个没有”见出青春飞扬的神采，见出“青出于蓝”的志气，见出浓浓的家国情怀!

细节3：“苟利国家生死以，岂因祸福避趋之”。2006年，面对“北斗一号卫星导航系统已成功运行多年，系统稳定，多数人主张继续沿用原来的技术实现方式，只提升系统稳健性即可。”是选择“多数人”的稳健，还是选择“少数人”的激进?每个人的人生都面临过选择：有的人为了职位，在原则和做事之间，选择了谁都不得罪的“老好人”，美其名曰“群众基础要牢”;有的人为了财富，在稳健收益和风险收益面前选择了稳妥。这些都看似无可厚非，这样的选择也“风险小”最容易“不出事”，转到科技领域，同样意味着，距离失败更远了些，可以保持更高的成功率或者可靠性，看似也没错。但是在“跟随”西方科技，还是“抢占科技制高点”，在事关“超越”的关键当口，做出何种抉择，就见出了一个人的风骨、气节、格局、气魄，国之大幸，我们拥有这样一批勇敢无畏勇攀科技高峰的优秀团队，他们给出了无愧于时代无愧于国家的决定性选择，“这是一次北斗一号卫星导航系统服务性能全面升级的绝佳机会，哪怕创新空间再小、创新难度再高，也要奋力一搏”：奋力一搏，搏出了崭新的天地，搏出了大国的恢弘气魄。

细节4：“狭路相逢勇者胜”。勇攀科研高峰的进程中，特别是在没有可资借鉴的经验前提下，难题无处不在，意想不到的困难也会不断涌现。2007年，北斗二号又面临关键抉择，“当时的解决方案有两种：一是‘躲’，二是‘抗’”。前者难度小，但无法根本解决问题，且会造成国家巨大经济损失;后者耗费资金少，但“技术难度大、风险高、时间紧迫，且胜败难料”，又到了选择的当口，又到了考验勇气、智慧、决心、意志的“狭路”，是“躲”是“抗”?“侠之大者为国为民”，他们再次迎难而上，“经过3个月连续奋战，研制出具有超强抗干扰能力的卫星载荷，将抗干扰能力提高了1000倍，打造出卫星电磁防护盾牌”：他们无愧于专家口中的“李云龙式”的科研团队。

细节5：今天的“笑话”，是为了明天的领跑。科研者的时间常常是“白加黑”“5+2”，“陈雷：离开时间3：52，累计加班2268小时”，“李井源：离开时间1：27，累计加班2023小时”，客观地反映了他们的努力，“平均加班超过1000小时，如果按每天8小时工作时间，他们每年要多上120多天班”，这每年每人多出的120天，延展了科研创新团队生命的宽度厚度和质量，体现了科研团队立志超越、无私奉献的伟大情怀，实为国之栋梁;作为中国人，国家有如此忘我拼搏之科研团体，实为国之幸事、民之幸事，我们坚信，未来将从他们的奋斗中成为现实，中国的航天科技必将实现既定目标，昂然屹立于苍穹环宇之上。同样的，回看自我，我们更要以他们为榜样，为了明天的希望，奋力奔跑、砥砺前行，向着“中国梦”的目标，跑好我们这代人的“接力棒”。

北斗卫星导航系统全面部署完成党员心得体会范文五

为把学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想进一步引向深入，近日，中央宣传部编写印发了《习近平新时代中国特色社会主义思想学习纲要》(以下简称《学习纲要》)。《学习纲要》对习近平新时代中国特色社会主义思想作了全面系统的阐述，有助于广大干部群众更好理解把握这一思想的基本精神、基本内容、基本要求，更加自觉地用以武装头脑、指导实践、推动工作。同时内容丰富、结构严整，忠实原文原著、文风生动朴实，是全党开展“不忘初心、牢记使命”主题教育的重要学习材料，是广大干部群众深入学习领会习近平新时代中国特色社会主义思想的重要辅助读本。

理论是时代之光，思想是前行之旗。

新时代孕育并催生新思想。正如马克思、恩格斯所说：“一切划时代思想体系的真正内容，都是由于产生这些思想的那个时期的需要而形成起来的。”习近平新时代中国特色社会主义思想是党和国家指导思想的与时俱进，是我们党的最新理论成果，是全体人民的思想智慧劳动成果，是马克思主义中国化的最新体现。学习好、运用好、落实好习近平新时代中国特色社会主义思想，对我们的学习、工作、生活都会产生积极影响。

新时代，我们都是追梦人，在康庄大道上逐梦前行，思想学习先行。这要求我们在日常的思想学习中，切实提高思想政治站位，要在常学常新中加强理论修养，在真学真信中坚定理想信念，在学思践误中不忘初心使命，在细照笃行中不断修炼自我，在知行合一中主动担当作为。久久为功，深入学习《学习纲要》，重点围绕这三个字：懂、通、实。

“懂”是前提。读原著、学原文、悟原理，把每一点都领会深、领会透，做到知其言更知其义，知其然更知其所以然。只有深刻学懂每一个要点，方可用理论知识指导实际工作，达到事半功倍的成效，尤其是切忌“半个瓶子响叮当”式学习，要以“知之为知之，不知为不知”的求学态度，对待不懂的知识，加强理解，熟读几遍，还可求教他人，在交流中体悟，在疑问中求真，像“成熟的水稻”一样，看似低头“不堪重负”，实则沉思学习，“内心”饱满，仍孜孜不倦汲取着知识的养分。

“通”是贯通。采取前后关联，融汇贯通的学习方法，内化于心，外化于行，牢牢把握这4个贯通：一是同学习马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想、科学发展观贯通起来;二是同学习党史、国史、社会主义发展史贯通起来;三是同进行伟大斗争、建设伟大工程、推进伟大事业、实现伟大梦想的实践贯通起来;四是同落实十八大以来党中央作出的各项战略部署贯通起来，准确把握这一思想的理论逻辑、历史逻辑、实践逻辑。

“实”是落脚点。密切联系思想和工作实际，强化问题导向、实践导向、需求导向，深入浅出，把自己摆进去、把职责摆进去、把工作摆进去，着重用所学解决三类问题：改革发展稳定的重大问题、人民群众反映强烈的突出问题、党的建设面临的紧迫问题，确保取得实实在在的成效。

习近平新时代中国特色社会主义思想是普照神州大地的时代之光，是党和国家前行之旗帜，为党员干部在行动上提供了“北斗导航”，不断指引着我们阔步前行，走上辉煌征程路。新时代我们都是奋斗者，奋斗是人生旅途中最亮丽的底色，要紧紧围绕新时代的前进方向，牢牢把握新时代的机遇，点滴汇聚新时代的力量，不忘初心，牢记使命，为实现中华伟大复兴梦而不懈努力奋斗。当然面对取得的成就，我们不应有丝毫的自满，但需怀有无比的自信，带着敬仰、带着忠诚、带着担当深学笃用习近平新时代中国特色社会主义思想，走好新时代的长征路。