【《北斗卫星导航系统的定位原理及其优势分析概述》2200字】

-北斗卫星导航系统的定位原理及其优势分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u14486北斗卫星导航系统的定位原理及其优势分析概述 14701.1北斗卫星导航系统介绍 1169391.2北斗卫星导航系统结构分析 3105921.3北斗卫星导航系统的定位原理 4178811.4北斗卫星导航系统优势介绍 51.1北斗卫星导航系统介绍北斗卫星导航系统简称BDS，该系统是我国建设的双向通讯系统，由我国自主研发且能够实现独立性运营，符合渐进性、高度兼容、自主和开放性准则，是在GPS、GLONASS和GALILEO以后的全球四大卫星导航系统[11]。其建设与发展遵循开放性、自主性、兼容性和、渐进性四项原则，我国自主研发的BDS不仅是我国重要的空间基础设施，还可以为全球用户提供无间断的定位、导航和计时服务[12]。按照北斗卫星导航系统总体发展理念，以我国国情为基础制定三步走发展规划，具体如下图所示。三步走的第一步就是1994年北斗一号系统建设正式开始，一直到2003年第三颗静止轨道卫星发射，建成北斗一号系统，向中国提供服务；第二部是在2004年北斗二号正式开始建设，一直到2012年年末共计14颗卫星全部发射完成，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；第三步是在2009年北斗全球系统项目的开启，在2018年对临近国家和一带一路沿线提供定位服务，并在2020年左右共计发射35颗卫星，北斗三号系统正式完成，能够为全球范围内的用户提供定位导航服务。图1.7北斗卫星导航系统发展规划北斗卫星导航系统建设的目标为：独立研发、高度兼容、技术成熟先进、全球范围内覆盖、可靠性能和稳定性都很高的北斗卫星导航系统，使卫星导航系统产业链的构建速度进一步加快，为我国卫星导航产业发展和推广提供保证，同时在各行各业中实现卫星导航系统应用的普及。该系统在2011年12月试运营，2012年12月运营范围扩展到周边区域，三步走的第二步得以实现，在亚太区实现导航服务的全覆盖。如下图所示为北斗区域导航系统的覆盖地区及精度，为我国用户提供的三维定位服务精确度能够达到10米，为亚太区用户提供的三维定位服务精确度能够达到20米。国际海上组织安全委员会在2014年11月宣布北斗卫星导航系统属于全球无线电导航系统中的一员，这说明我国研发的北斗卫星导航系统在特定区域提供的导航定位服务水平和能力得到肯定，并且是联合国认可的第三个海上卫星导航系统。如今我国完成“5GEO+5IGSO+4MEO”的北斗区域导航系统空间星座结构的建设，而且在新一代北斗导航系统卫星的研究和发射上不断努力。图1.8北斗区域导航系统的覆盖地区及精度1.2北斗卫星导航系统结构分析空间星座、地面控制以及用户终端共同构成北斗卫星导航系统。对于空间星座来说，其构成包括MEO卫星27颗，GEO卫星5颗，IGSO卫星3颗。5颗GEO高度是35786公里，位置分别是东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°的赤道以上。IGSO与MEO卫星在轨道角度55°三个轨道平面中均衡分布，高度分别是35786公里和21582公里。监测站、注入站和主控站共同构成地面控制，其中控制中心为主控站，职责是将监测站源信息进行搜集汇总，并负责预报卫星时钟误差、系统时间同步以及系统完整性检查，对系统运行进行管控等。注入站主要对主控站调度进行接受，负责完整性信息、电文和广域差分信息等诸如，与此同时，注入站一方面发射信号给主控站，另一方面要每隔一分钟将自身运行情况进行报告。监测站内部设置了精密的铯钟，还有伪距测量接收机，对导航卫星运转清进行实时性不间断的追踪，并负责导航信号的发出和接收，将观测信息提供给主控站。用户操作端即为用户终端，高度兼容其他类型的导航系统，使北斗卫星导航系统交互领域尽可能拓宽，并通过卫星信号接收设备实现功能。北斗卫星导航系统建设还需要不断完善，在产业链和用户终端产品方面还并未获取较好的成效。1.3北斗卫星导航系统的定位原理该系统实现定位主要是将用户接收端与卫星之间的伪距进行测量，以三球交叉几何原理进行定位。对应原理图如下图所示，R1表示用户终端与S1卫星的间距，那么用户终端就位于S1位球心，R1为半径的C1球面中。以此类推，又可假设用户终端在球心是S2，半径是R2的球面C2上。若用户终端既在球面C1上，又在球面C2上，可知它一定在C1和C2球面的交线上。同理，用户终端在球心是S3，R3为半径的C3球面中。如果用户终端同时在C2和C3两个球面中，那么就必然是位于两个球面交线位置。如果用户终端同时位于C1和C2球面的交线上，又在C2和C3球面的交线位置，则用户终端就必然在2条交线的交点位置。以3颗卫星的具体位置就能够将用户终端具体位置计算出来。图1.9北斗区域导航系统定位原理图但是北斗卫星始终和用户接收机时钟之间有的钟差，而且这个变量是未知的，因此定位必须通过4颗卫星方能实现。(1.4)(1.5)式中，用户终端与卫星之间的伪距和实际距离分别用和表示，轨道中卫星未知以及用户终端位置对应的坐标分别是和，光速用c表示，接收机和卫星间钟差用表示，对于用户终端位置对应的坐标可通过上面两个公式进行计算。1.4北斗卫星导航系统优势介绍1.混合星座定位。与其他系统在空间星座分布上的区别非常大，该系统为混合轨道“5GEO+3IGSO+27MEO”，可观测卫星总数提高，观测持续性时间更久，定位精准度更高。2.集成定位与通信功能相融合。在实现定位导航功能的同时，也能够实现通信功能，在用户终端定位精准计算后，还能将自身定位实时报告，通信功能具有双向特性。1.多系统高度兼容且相互操作。该系统对于各种导航系统间的结合有推进作用，使用户享受到的定位导航服务更加优质。与此