北斗卫星导航系统-BDS


2014-03-30 20:42:14   来源:   评论:0 点击:

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System- "BDS ")

中国北斗卫星导航系统BeiDou Navigation Satellite System-"BDS")是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统。是继美国全球卫星定位系统(Global Positioning System-"GPS")和俄罗斯全球卫星导航系统(Глоба́льная навигацио́нная спу́тниковая систе́ма-"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1.0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。2013年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开,正式发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件。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。

 北斗卫星导航系统介绍

        北斗卫星导航系统﹝BeiDou Navigation Satellite System,缩写为BDS﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统,并称全球四大卫星导航系统。

        北斗卫星导航系统2011年12月27日起提供连续导航定位与授时服务北斗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“格洛纳斯”(GLONASS)、欧盟“伽利略”(GALILEO)等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

        中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星(其中,北斗-1A已经结束任务),将在系统组网和试验基础上,逐步扩展为全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。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。该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。中国以后生产定位服务设备的生产商,都将会提供对GPS和北斗系统的支持,会提高定位的精确度。而北斗系统特有的短报文服务功能将收费,这个功能的实用性还有待观察。

2011年12月27日起,开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。

2012年12月27日起,北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上,向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务;民用服务与GPS一样免费。北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。

2013年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开,正式发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件。

北斗卫星导航系统服务

       中新网2012年12月27日电 今日,北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在新闻发布会上宣布,北斗卫星导航系统今日正式提供区域服务。据冉承其介绍,北斗卫星导航系统简称北斗系统,英文名称为BeiDou Navigation Satellite System,缩写为BDS。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,可在全球范围内全天候、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。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位,导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度20米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 导航精度上不逊于欧美之外,北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地的问题,这就是北斗的特色服务,靠北斗一个终端你就可以走遍天下。预计,我们在2020年就可以用到这套系统了。

北斗卫星导航系统发展趋势

       据消息人士透露,国务院总理李克强22日至23日访问巴基斯坦期间,中巴双方将签署有关北斗系统在巴使用的合作协议。日前,巴基斯坦媒体报道,中国北京北斗星通导航技术股份有限公司将斥资数千万美元,在巴基斯坦建立地面站网,强化北斗系统的定位精确度[6]。

  其次,全国政协副主席、中国科学技术部部长万钢日前透露,2013年将中国在东盟各国合作建设北斗系统地面站网。而根据中国卫星导航定位协会最新预测数据,到2015年,我国卫星导航与位置服务产业产值将超过2250亿元,至2020年则将超过4000亿元。

北斗导航系统评价

        卫星导航系统是重要的空间信息基础设施,中国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

北斗导航系统发展历程

        2007年4月14日4时11分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将一颗北斗导航卫星送入太空。约14分钟后,星箭分离。西安卫星测控中心传来的数据表明,卫星准确进入预定轨道。

        2009年4月15日零时16分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。

         2010年1月17日0时12分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道,这标志着北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步,卫星组网正按计划稳步推进。据中国卫星导航工程中心负责人介绍,我国正在实施北斗卫星导航系统(COMPASS,中文音译名称BeiDou)建设工作,规划相继发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。 建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。此前,已成功发射了两颗北斗导航卫星,这一颗卫星为静止轨道卫星(GEO卫星)。按照建设规划,2012年左右,北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的导航、授时和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。

        2010年6月2日晚23时53分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第四颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道。

        2010年8月1日5时30分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功发射第五颗北斗导航卫星。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星 (IGSO卫星),也是中国连续发射的第3颗北斗导航系统组网卫星。此次发射的卫星及其运载火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。本次卫星发射也是中国“长征”系列运载火箭第126次航天飞行。

          北京时间2010年11月1日0时26分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功将第六颗北斗导航卫星送入太空,这是我国连续发射的第4颗北斗导航系统组网卫星。在这次发射中,中国卫星导航系统管理办公室首次在运载火箭上使用了北斗卫星导航系统标志。蓝色圆形标志包含有北斗七星、司南、网格化地球等元素以及北斗卫星导航系统的中英文名称,表明北斗系统星地一体,为全球提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务的行业特点,展示其开放兼容、走向世界、服务全球的建设宗旨。这是长征系列运载火箭的第133次飞行。

        北京时间2010年12月18日4时20分,我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号甲”运载火箭,成功将第7颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。至此,2010年我国共进行了15次成功发射,创历史新高,而这样的发射密度在国际上与美俄相当。第七颗北斗导航卫星是一颗倾斜地球同步轨道卫星,也是我国连续发射的第5颗北斗导航系统组网卫星。第七颗北斗导航卫星的成功发射,表明北斗卫星导航系统组网建设正按计划顺利推进,今后几年将持续进行组网发射。我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统 (即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星),在轨验证和系统联调后,将具备向我国大部分地区提供初始服务的条件。这次发射的卫星和火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭的第137次飞行。

        2011年4月10日4时47分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第8颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。 据了解,这是2011年北斗导航系统组网卫星的第一次发射,同时也是我国“十二五”期间的首次航天发射。

        2011年7月27日5时44分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第九颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道,这是北斗导航系统组网的第四颗倾斜地球同步轨道卫星。这次北斗导航卫星的成功发射,标志着我国北斗区域卫星导航系统建设又迈出了坚实一步。

       2011年12月2日清晨5时07分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,将中国第十颗北斗导航卫星成功送入太空预定转移轨道。这是中国北斗卫星导航系统组网的第五颗倾斜地球同步轨道卫星,此次第十颗北斗导航卫星的成功发射,标志着中国北斗区域卫星导航系统建设又迈出重要一步。次卫星发射是中国“长征”系列运载火箭第153次航天飞行。按照“三步走”的发展战略,我国还将陆续发射多颗组网导航卫星,不断提升系统服务性能,扩大覆盖区域,完成北斗区域卫星导航系统建设。2020年左右,将建成由30余颗卫星组成的北斗全球卫星导航系统,提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。

        2012年2月25日凌晨0时12分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第十一颗北斗导航卫星成功送入太空预定转移轨道。这是一颗地球静止轨道卫星,也是中国2012年发射的首颗北斗导航系统组网卫星。这是中国“长征”系列运载火箭第158次航天飞行。

         2012年4月30日,北京时间凌晨4时50分,中国在西昌卫星用“长征三号乙”运载火箭将中国第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星顺利送入太空预定地球同步转移轨道。这是中国北斗卫星导航系统首次采用“一箭双星”方式发射导航卫星,也是中国首次采用“一箭双星”方式发射两颗地球中高轨道卫星。这是中国“长征”系列运载火箭第160次航天飞行。

        2012年9月19日3时10分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭,采用一箭双星方式,成功将第十四颗和第十五颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。这是我国第二次采用一箭双星方式发射北斗导航卫星,也是北斗卫星导航系统组网的第三次发射。此次北斗导航卫星的成功发射,标志着我国北斗卫星导航系统快速组网,并投入使用的将会更快地实现,卫星定位技术日臻成熟。

        2012年10月25日23时33分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”火箭,成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道。这是我国二代北斗导航工程的最后一颗卫星,这是长征系列运载火箭的第170次发射。至此,我国北斗导航工程区域组网顺利完成。

        2013年10月30日,泰国科技部地理空间技术局、武汉信息技术外包服务与研究中心联合项目评估委员会项目可行性研究和商业模型新闻发布会在曼谷召开。此次招标发布会由泰国科技部、武汉信息技术外包服务与研究中心共同举办。招标完成后,灾害预测系统建设将被列入泰国政府经济发展建设规划,预计在2014年年初投入实施,主要服务于泰国农业的灾害预警,此外还辐射泰国交通、电力、环境等领域。此次合作是中国“北斗”第一次在国外落地使用,北斗卫星导航产业在东南亚国家的推广和应用迈出了一大步。

         2013年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开,正式发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件。

北斗卫星导航系统建设计划

        “北斗”卫星导航试验系统(也称“双星定位导航系统”)为我国“九五”列项,其工程代号取名为“北斗一号”,其方案于1983年提出。我国结合国情,科学、合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划:第一步是试验阶段,即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务,为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才,研制一些地面应用基础设施设备等;第二步是到2012年,计划发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统(即“北斗二号”区域系统);第三步是到2020年,建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统建设目标

      中国作为发展中国家,拥有广阔的领土和海域,高度重视卫星导航系统的建设,努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。2000年以来,中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统(第一代系统)。这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥着重要作用。

       中国正在建设的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,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。授时精度为10纳秒,测速精度0.2米/秒。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。我国正在实施北斗卫星导航系统建设,已成功发射十六颗北斗导航卫星。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。
  

北斗卫星导航系统的应用

车辆定位

       2013年1月14日,交通运输部有消息传出,2013年3月底前,江苏、安徽、河北、陕西、山东、湖南、宁夏、贵州、天津9个示范省市区80%以上的大客车、旅游包车和危险品运输车辆,都要安装北斗导航系统的车载终端。这是我国北斗卫星导航系统专项启动后首个民用示范工程。该项目作为全国北斗应用的“试验田”,计划用2年时间,在9个示范省市区建设7个应用系统和一套支撑平台,安装8万台北斗终端。

地质灾害监测

        2013年北斗导航将对北京全市范围内的1141个地质灾害点,完成地质灾害监测预警全覆盖。北斗导航技术的地质灾害监测预警已在密云设立了32个监测点,作为北京市完成“全覆盖”前的示范工程。随着预警系统的建成和完善,北斗导航将能实现对5毫米以上地面变动的监测和预警,让有关部门和市民提前做好防灾准备。中航工业华燕研制的某型挠性捷联惯性组合导航系统产品随载机顺利完成试飞,并通过了空军主持进行的技术鉴定。这一成果标志着华燕公司组合导航系统在融合北斗导航信息方面迈上了一个新台阶,同时也为北斗二代卫星导航技术在组合导航系统的实际应用奠定了基础。

         北斗卫星导航系统已经成为我国重要的空间和信息化基础设施,在交通、通信、电力、金融、气象、海洋、国防等领域发挥重要作用。

北斗卫星导航系统应用领域广泛
应用领域 系统应用内容
交通运输 重点运输监控管理、公路基础设施、港口高精度实时定位调度监控
海洋渔业 船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理
水文监测 多山地域水文测报信息的实时传输
气象监测 气象测报型北斗终端设备,大气监测预警系统应用解决方案
森林防火 定位、短报文通信
通信时统 开展北斗双向授时,研制出一体化卫星授时系统
电力调度 基于北斗的电力时间同步
救灾减灾 提供实时救灾指挥调度、应急通信、信息快速上报、共享
军工领域 定位导航;发射位置的快速定位;搜救、排雷定位等

北斗卫星导航系统在直升机上首次应用

该挠性惯导系统是华燕公司自行研制生产的应用于某型直升机的挠性捷联惯性组合导航系统,它在原有接收机功能的基础上,融合了最先进的北斗二代导航信息,增加了密钥注入、毁钥、授时等功能,提高了直升机的安全性、可靠性和飞行生存能力,性能达到国内领先水平。
 
作为国内首型通过技术鉴定的融合北斗二代导航信息的组合导航系统,该产品的研制成功,实现了北斗二代卫星导航在直升机上的首次应用,提高了直升机的自主导航能力,摆脱了对国外全球卫星定位系统的依赖。

北斗卫星发射时间
发射时间 火箭 发射次数 卫星编号 卫星类型 发射地点
2000年10月31日       北斗-1A 北斗1号 西昌
2000年12月21日       北斗-1B
2003年5月25日       北斗-1C
2007年2月3日       北斗-1D
2007年4月14日04时11分 长征三号甲    第一颗北斗导航卫星(M1) 北斗2号
2009年4月15日 长征三号丙    第二颗北斗导航卫星(G2)
2010年1月17日    第三颗北斗导航卫星(G1)
2010年6月2日    第四颗北斗导航卫星(G3)
2010年8月1日05时30分 长征三号甲 第126次 第五颗北斗导航卫星(I1)
2010年11月1日00时26分 长征三号丙 第133次 第六颗北斗导航卫星(G4)
2010年12月18日04时20分 长征三号甲 第136次 第七颗北斗导航卫星(I2)
2011年4月10日04时47分 第137次 第八颗北斗导航卫星(I3)
2011年7月27日05时44分    第九颗北斗导航卫星(I4)
2011年12月2日05时07分    第十颗北斗导航卫星(I5)
2012年2月25日0时12分 长征三号丙    第十一颗北斗导航卫星
2012年4月30日4时50分 长征三号乙    第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星(“一箭双星”)
2012年9月19日3时10分 长征三号乙    第十四、十五颗北斗导航系统组网卫星“一箭双星”)
2012年10月25日23时33分 长征三号丙 第170次 第十六颗北斗导航卫星

北斗卫星导航系统的卫星组成
 
日期 火箭 卫星 轨道 使用状况 系统世代
2000.10.31 CZ-3A Y5 北斗-1A 废弃卫星轨道 停止工作 北斗一号
2000.12.21 CZ-3A Y6 北斗-1B 废弃卫星轨道 停止工作
2003.5.25 CZ-3A Y7 北斗-1C 地球静止轨道 85.3°E 正常
2007.2.3 CZ-3A Y12 北斗-1D 废弃卫星轨道 失效
2007.4.14 CZ-3A Y13 北斗-M1 中地球轨道~21500km 正常,测试星 北斗二号
2009.4.15 CZ-3C Y3 北斗-G2 35594 x 36036 km 漂移 失效
2010.1.17 CZ-3C Y2 北斗-G1 地球静止轨道 140°E 正常
2010.6.2 CZ-3C Y4 北斗-G3 地球静止轨道 84°E 正常
2010.8.1 CZ-3A Y16 北斗-I1 倾斜地球同步轨道倾角55° 正常
2010.11.1 CZ-3C Y5 北斗-G4 地球静止轨道 160°E 正常
2010.12.18 CZ-3A Y18 北斗-I2 倾斜地球同步轨道 倾角55° 正常
2011.4.10 CZ-3A Y19 北斗-I3 倾斜地球同步轨道 倾角55° 正常
2011.7.27 CZ-3A Y17 北斗-I4 倾斜地球同步轨道 倾角55° 正常
2011.12.2 CZ-3A Y23 北斗-I5 倾斜地球同步轨道 倾角55° 正常
2012.2.25 CZ-3C Y6 北斗-G5 地球静止轨道 58.5°E 正常
2012.4.30 CZ-3B Y14 北斗-M3 中地球轨道~21500km 正常
2012.4.30 CZ-3B Y14 北斗-M4 中地球轨道~21332km 正常
2012.9.19 CZ-3B Y15 北斗-M5 中地球轨道~21332km 正常

北斗卫星工作过程
 
       首先由中心控制系统向卫星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。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。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。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。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。

北斗卫星系统四大功能

      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。

北斗卫星系统构成

        北斗卫星导航系统由空间段、地面段、用户段组成。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)。
序号
卫星
发射日期
火箭
运行轨道
使用状况
状态
1
北斗-M1
2007年04月14日
长征三号甲
中地球轨道,高度21559公里,倾角56.8°
试验星未使用
M1
2
北斗-G2
2009年04月15日
长征三号丙
有误差的地球静止轨道,高度36027公里,倾角2.2°
失控未使用
G2
3
北斗-G1
2010年01月17日
长征三号丙
地球静止轨道140.0°E,高度35807公里,倾角1.6°
使用中
G1
4
北斗-G3
2010年06月02日
长征三号丙
地球静止轨道110.6°E,高度35809公里,倾角1.3°
使用中
G3
5
北斗-IGSO1
2010年08月01日
长征三号甲
倾斜地球同步轨道,高度35916公里,倾角54.6°
使用中
IGSO1
6
北斗-G4
2010年11月01日
长征三号丙
地球静止轨道160.0°E,高度35815公里,倾角0.6°
使用中
G4
7
北斗-IGSO2
2010年12月18日
长征三号甲
倾斜地球同步轨道,高度35883公里, 倾角54.8°
使用中
IGSO2
8
北斗-IGSO3
2011年04月10日
长征三号甲
倾斜地球同步轨道,高度35911公里, 倾角55.9°
使用中
IGSO3
9
北斗-IGSO4
2011年07月27日
长征三号甲
倾斜地球同步轨道,高度35879公里, 倾角54.9°
使用中
IGSO4
10
北斗-IGSO5
2011年12月02日
长征三号甲
倾斜地球同步轨道,高度35880公里, 倾角54.9°
使用中
IGSO5
11
北斗-G5
2012年02月25日
长征三号丙
地球静止轨道58.7°E,高度35801公里,倾角1.4°
使用中
G5
12
北斗-M3
2012年04月30日
长征三号乙
中地球轨道,高度21607公里,倾角55.3°
使用中
M3
13
北斗-M4
2012年04月30日
长征三号乙
中地球轨道,高度21617公里,倾角55.2°
使用中
M4
14
北斗-M5
2012年09月19日
长征三号乙
中地球轨道 ,高度21597公里,倾角55.0°
使用中
M5
15
北斗-M6
2012年09月19日
长征三号乙
中地球轨道,高度21576公里,倾角55.1°
使用中
M6
16
北斗-G6
2012年10月25日
长征三号丙
地球静止轨道80.2°E,高度35803公里,倾角1.7°
使用中
G6

 
北斗卫星导航系统进展

三步进展

       中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其称,按照“质量、安全、应用、效益”的总要求,北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体如下:

第一步:2000年建成了北斗卫星导航试验系统,使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

第二步:建设北斗卫星导航系统,2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力,并试运行,在小部分范围提供测试性服务。

第三步:2020年左右,北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力,并完成全球的定位与服务工作。

北斗卫星导航系统测试

        中国北斗卫星导航系统建设已进入关键时期,2011年10月将完成全面测试,具备向我国大部分地区提供初始服务的条件,2012年可为亚太地区用户提供服务。

       2011年5月18日,中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在上海开幕的第二届中国卫星导航学术年会上表示,我国将积极推动各项政策举措,促进北斗卫星导航系统建设应用又好又快发展,2012年底以前我国还将发射约8颗北斗导航卫星,建成覆盖亚太地区的北斗区域卫星导航系统,除部分卫星用于系统试验验证和信号测试外,已构成“3+3”基本系统。我国北斗卫星导航系统建设已进入关键时期。

       系统地面段已完成设备研制和安装调试,各项功能运行正常,用户段也已完成测试终端研制。将发射3—4颗组网卫星,为我国及周边大部分地区初步提供连续无源定位、导航和授时服务,以及短报文通信服务。将发射5—6颗组网卫星,为亚太地区用户提供无源定位、导航和授时服务,以及覆盖更广的位置报告服务。

       为确保北斗系统实现发展目标,促进北斗应用质量效益,有关部门将积极推动各项政策举措,促进系统建设应用又好又快发展。

       在系统服务方面,北斗系统将按计划建成,为全球用户提供免费、高质量、高可靠服务,并持续提升性能。
在应用产业化方面,将逐步发布北斗公开服务接口控制文件,加大核心芯片等基础产品技术攻关力度,加快推进北斗行业和区域示范项目,推进以北斗为核心的位置服务产业。

        在关键技术攻关方面,持续推动系统建设与应用技术攻关,形成产、学、研、用体系,进一步加强基础学科研究和学术交流;在国际合作方面,积极参与全球卫星导航系统性能监测研究,推动北斗与其他卫星导航系统兼容与互操作,逐步融入国际民航、海事等标准体系。

北斗卫星覆盖

       2011年12月27日上午10时,国务院新闻办公室组织召开北斗卫星导航系统首次新闻发布会。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示,2020年左右,北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。冉承其表示,北斗卫星导航系统已经发射了10颗卫星,建成了基本系统。系统在保留北斗卫星导航试验系统有源定位和短报文通信服务,同时,向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。2011年的定位精度为25米。到2012年年底,北斗系统基本建成后将提供正式运行服务,届时覆盖区内定位精度达到10米。

北斗卫星导航系统应用

       北斗系统在国防上的应用,能使作战效能提高100-1000倍,作战费效比提高10-50倍,大大提高国防能力和减少国防经济的负担。

        北斗将在智能交通、路况信息管理、道路堵塞治理、车辆监控和车辆自主导航方面有广泛的应用前景。配上接收机的话,可以准确地知道他的位置,并告诉公安系统包括监护者,从而实现实时监控。

北斗导航卫星一代

       其工程代号取名为“北斗一号”,其方案于1983年提出。2003年5月25日零时34分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功地将第三颗“北斗一号”卫星送入太空。前两颗卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空,运行至今导航定位系统工作稳定,状态良好。这次发射的是导航定位系统的备份星,它与前两颗“北斗一号”工作星组成了完整的卫星导航定位系统,确保全天候、全天时提供卫星导航信息。这标志着我国成为继美国GPS和俄罗斯的GLONASS后,在世界上第三个建立了完善的卫星导航系统的国家,该系统建立对我国国民国防和经济建设将起到积极作用。2007年2月3日,“北斗一号”第四颗卫星发射成功,不仅作为早期三颗卫星的备份,同时还将卫星导航定位系统的相关试验。已组成了完整的卫星导航定位系统,确保全天候、全天时提供卫星导航资讯。

       “北斗一号”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。系统由两颗地球静止卫星(80°E和140°E)、一颗在轨备份卫星(110.50°E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。其工作频率为2491.75MHz,系统能容纳的用户数为每小时540000户。具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途,可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。

      “北斗一号”就性能来说,和美国GPS相比差距甚大。第一,覆盖范围也不过是初步具备了我国周边地区的定位能力,与GPS的全球定位相差甚远。第二,定位精度低,定位精度最高20米,而GPS可以到10米以内。第三,由于采用卫星无线电测定体制,用户终端机工作时要发送无线电信号,会被敌方无线电侦测设备发现,不适合军用。第四,无法在高速移动平台上使用,这限制了它在航空和陆地运输上的应用。但最重要的是,“北斗一号”是我国独立自主建立的卫星导航系统,它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位,解决了中国自主卫星导航系统的有无问题。它是一个成功的、实用的、投资很少的初步起步系统。此外,该系统并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。以“北斗”导航试验系统为基础,我国开始逐步实施“北斗”卫星导航系统的建设,首先满足中国及其周边地区的导航定位需求,并进行系统的组网和测试,逐步扩展为全球卫星导航定位系统。

北斗一号发展过程

        2000年10月31日,中国自行研制的第一颗导航定位卫星“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心发射成功。这颗卫星采用的是“长征三号甲”运载火箭。该卫星已圆满结束任务。

        2000年12月21日,20世纪中国航天最后一次发射获得圆满成功。中国航天人以全年5战5捷的优异成绩向20世纪道别。

        2000年12月21日0时20分,我国自行研制的第二颗“北斗导航试验卫星”,在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”火箭发射升空,并准确进入预定轨道。它与同年10月31日发射的第一颗“北斗导航试验卫星”一起,构成了“北斗导航系统”。这标志着将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。“北斗导航试验卫星”和“长征三号甲”运载火箭,由航天科技集团所属空间技术研究院和运载火箭技术研究院研制。这次发射是我国长征系列运载火箭第六十四次飞行,也是自1996年10月以来,我国航天发射连续第二十二次获得成功。

        2003年5月25日,我国在西昌卫星发射中心用长征3A运载火箭,成功地将第三颗北斗导航定位卫星送入太空。这标志着我国已自主建立了完善的卫星导航系统,对我国国民经济建设将起到积极作用。

        2007年2月3日零时28分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将北斗导航试验卫星送入太空。该北斗导航试验卫星在西昌卫星发射中心发射升空后,因太阳帆板展开时发生故障,造成卫星不能正常运行。

       2007年4月11日,经过航天科研人员60天的鏖战,2月3日发射升空的北斗导航试验卫星故障已被排除,卫星运行姿态良好,星上仪器工作正常,已转入在轨长期管理。

北斗一号自身特点

1)“北斗”具有定位和通信双重作用,具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。
2)“北斗”"定位精度20米左右。
3)“北斗”终端价格已经趋于GPS终端价格。
4).采用接收终端不需铺设地面基站。
5)灾难中心的船只一秒钟就可以发出信息。

北斗一号优势介绍

1、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°一140°,北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。

2、卫星数量和轨道特性:北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步颗卫卫星且两颗卫星间的赤道角距约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°。航卫星为准同步轨道,绕地球一周11小时58分。

3、定位精度:北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码己由16m提高到6m,C/A码己由25-100m提高到12m,授时精度日前约20ns。

4、用户容量:北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统,GPS是单向测距系统,用户设备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的用户设备容量是无限的。

5、生存能力:和所有导航定位卫星系统一样,“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作,但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多,因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性,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。而"北斗一号"系统从原理上排除了这种可能性,一旦中心控制系统受损,系统就不能继续工作了。

北斗卫星导航系统二代介绍
   

       《2006年中国航天白皮书》宣布将在未来5年启动五大航天工程,其中具有军事用途的第二代“北斗”卫星导航系统将在4年内完成部署。有专家表示,二代“北斗”卫星系统部署完成后,中国将能对小目标发动精准攻击,而美国也有媒体认为中国用北斗计划来压制美国卫星的军事优势。随着我国综合国力的提升和卫星导航定位系统全面渗透普通人的生活,还有科索沃战争和第二次海湾战争美国GPS制导高精度打击武器的诱惑,构建一个类似GPS的全球卫星导航定位系统开始提上日程,从2007年开始正式建设“北斗”卫星导航定位系统(“北斗二号”)。

       “北斗”卫星导航定位系统需要发射35颗卫星,足足要比GPS多出11颗。按照规划,“北斗”卫星导航定位系统将有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,采用“东方红”-3号卫星平台。30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星组成,27颗MEO卫星平均分布在倾角55度的三个平面上,轨道高度21500公里。“北斗”卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务在服务区免费提供定位,测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度为0.2米/秒。授权服务则是军事用途的马甲,将向授权用户提供更安全与更高精度的定位,测速,授时服务,外加继承自北斗试验系统的通信服务功能。

        2011年12月2日清晨5时07分,我国“北斗二号”卫星导航系统的第十颗卫星成功发射。此前,第一、第二颗“北斗二号”卫星分别于2007年4月和2009年4月发射。卫星发射时间间隔越来越短,预示着“北斗二号”正在加速组网。

北斗二号技术突破

       在第三届中国卫星导航学术年会上,国防科技大学卫星导航研发中心又献捷报:该中心突破多项核心关键技术,一举攻克系统“高精度指标”“抗干扰能力”两大关键技术难题。

        该校卫星导航研发中心通过多年攻关,在信号捕获技术、信号跟踪技术、高精度授时技术等方面先后取得多项重大突破,研制成功新一代监测接收机、地面中心站测量系统等重要设备,关键技术指标达到国际领先水平,有力地支撑了我国北斗二代卫星导航系统设计精度的实现。又凭借在电磁对抗领域多年积累的深厚功底,他们很快掌握了电磁干扰特性,创新性地提出了国际领先的技术方案,仅用不到半年时间就研制成功卫星抗干扰设备,实现了我国卫星系统抗干扰技术的重大突破,并开发出适用于卫星、飞机、导弹等各种平台使用的抗干扰产品。

北斗二号实际应用

        李长江说:“系统建成后,最重要的当然是应用了。在民用领域,我估计2012年完成区域系统的卫星发射后,到2013年,老百姓就可以开始使用北斗系统。在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外,用户应用系统也在大力建设之中。我国已经把北斗系统用户终端机的开发作为推广应用的重要内容,不少国内厂商都在积极研制基于北斗系统的轻便、实用的用户终端设备。”

        孙家栋院士撰文指出,在与国外导航系统竞争的情况下,在较短时间内完成北斗在国家经济安全领域的推广应用和在大众市场的迅速扩展,还面临不少挑战:首先就是必须拥有核心自主知识产权的接收机芯片——自主知识产权的挑战是不言而喻的。

        其次,必须提出有竞争力的应用解决方案和规模推广策略——GPS已占据我国卫星导航应用绝大部分市场,在这种情况下,北斗系统产业化面临巨大挑战。我国拥有全球卫星导航应用的最大市场,紧紧抓住应用的基础市场,充分发挥北斗服务特色,创造性地提出应用解决方案和规模化推广策略,是北斗系统应用推广和产业化的关键。

北斗卫星导航系统军用功能

       “北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似,如:运动目标的定位导航;为缩短反应时间的武器载具发射位置的快速定位;人员搜救、水上排雷的定位需求等。

        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”卫星导航定位系统执行部队指挥与管制及战场管理。

北斗卫星导航系统民用功能

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。

         深圳凯立德科技股份有限公司董事长张文星在2012年9月24日举行的《首届中国卫星导航与位置服务年会》上透漏,自2011年7月份起,凯立德及相关企业自发的组织了一个项目团队,完成了基于北斗的车载卫星导航系统产品,从而实现了北斗卫星导航在民用领域的初步探索,并达到了北斗卫星车载导航万台批次生产能量。[18]气象应用
北斗导航卫星气象应用的开展,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,北斗导航卫星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。

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。

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。

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。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,北斗卫星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。

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。通过将北斗卫星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。

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。北斗卫星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。

北斗二号卫星导航系统发展进程

       较“北斗一号”,“北斗二号”在诸多方面具有优势,可以有效避免遭受电磁干扰和攻击,实现无源定位,精确度大大提高,“北斗一号”精确度在10米之内,而“北斗二号”可以精确到“厘米”之内。

       随着北斗2号的发射成功,中国自主研制的北斗卫星导航系统从2009年起进入了组网高峰期,预计在2020年左右形成覆盖全球的卫星导航定位系统。2009年将有多颗卫星发射升空,3年内完成系统组网,并具备基本的运行能力。在此基础上将逐步发展到为全球服务。

       在建的北斗卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,军事定位达到厘米级,授时精度为50纳秒,测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。随着“北斗一号”卫星导航定位系统的推广应用,中国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统(CNSS)。
中国将本着开放、独立、兼容、渐进的原则,发展自主的全球卫星导航系统,其“三步走”发展路线图为:第一步,从2000年到2003年,我国建成由3颗卫星组成的北斗卫星导航试验系统,成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步,建设北斗卫星导航系统,于2012年前形成我国及周边地区的覆盖能力。第三步,于2020年左右,北
斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

        北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的大型航天系统,技术复杂、规模庞大,其建设应用将实现我国航天从单星研制向组批生产、从保单星成功向组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业用户向大众用户的历史性转型,开启我国航天事业的新征程,并将对维护我国国家安全、推动经济社会科技文化全面发展提供重要保障。

北斗卫星导航系统面临挑战

一、部署进度的比拼。四大全球系统部署的时间进度是个重大考验,捷足先登是成功的第一步。GPS在这方面遥遥领先,GLONASS正在恢复建设中,Galileo遭遇资金困境,北斗系统若要抢占市场,在系统部署方面面临挑战。

二、卫星性能的竞争。导航卫星设计和研制水平决定着系统的性能,北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水平,在未来发展中要不断自主创新,争取在国际导航卫星研制领域处于领先地位。

三、系统发展的博弈。未来卫星导航系统需要持续的发展建设,以满足用户要求;需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广,以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中占据优势地位。

北斗系统合作交流

        为使北斗卫星导航系统为全球提供高质量的定位、导航和授时服务,推动世界卫星导航领域技术和应用的发展,我国在频率协调、兼容与互操作、卫星导航标准等方面积极开展了国际交流与合作。

         我国正在开展与GPS、GLONASS和GALILEO等其他卫星导航系统的频率协调,参与国际电信联盟(ITU)工作组、研究组和世界无线电通信大会(WRC)的各项活动。

        北斗卫星导航系统作为全球导航卫星系统国际委员会(ICG)的重要成员,参加了ICG历届大会和供应商论坛,与有关国家、区域机构和国际组织开展了广泛交流,推动了卫星导航系统及其应用的发展。2007年,北斗卫星导航系统成为ICG确定的四大全球导航卫星系统核心供应商之一。2009年第四届ICG大会期间,我国全面介绍了北斗卫星导航系统的建设、应用与发展情况,并表达了主办2012年第七届ICG大会的意愿。

        作为拥有自主卫星导航系统的国家,中国希望通过ICG等国际多边和双边渠道,积极探讨在兼容与互操作、卫星导航标准制定、卫星导航性能增强、时间空间基准、应用开发、科学研究等方面开展国际合作的可能,以推动世界卫星导航事业的蓬勃发展。

北斗卫星导航系统的战略意义

          北斗当年论证的时候,国家地震局地震研究所的一位研究员出了论证报告就谈这个问题的,北斗系统将成为一个生命线工程,就和人类生存活动相关的一些工程,比如说大地震,地震后我们所有的有线系统都可能失去功能,而北斗系统作为一个卫星监视系统既可以有及时的位置报告,又可通信,比如说海啸,实际上是由地震引起的,北斗去做救援是非常有用的,它可以及时地发送位置和与位置有关的相关信息,我们可把信息发送给有关部门。价格问题,随着用户业务的开展,成本一定会降下来。所以说"北斗"是平民化的。

         北斗一号"的潜力所在,主要在定位通信综合领域上,对这种综合功能有需求的领域都会得到充分的应用,仅有定位需要的客户,对北斗的需要不迫切。但是对于既需要位置又需要把位置传递出去的用户,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民用市场特点
1、北斗系统已趋于稳定,可满足产业化需求。
2、产业链布局完成,北斗核心芯片及模块已经具备产业化基础;
3、产业组织更加有序,北斗应用进入市场化初期。
4、北斗自主知识产权建设初见成效。
 
本文地址:http://www.hksy.org/aviation_Encyclopedia/360.html

相关热词搜索:北斗卫星导航系统 BDS

上一篇:什么是国际航展?航展的目的是什么?
下一篇:航空知识-滑翔伞会危及民航航班吗?