北斗卫星导航原理与系统第一章绪论课件

北斗卫星导航理论与应用汇报人：某某某汇报时间：2026.X.X授课方式：讨论与讲授课前准备：查阅文献、下载系统文件、准备讨论发言稿成绩构成：课堂讨论（60%）和实验报告（40%）期末报告要求：Word文档，书写规范，杜绝抄袭讨论内容：大纲为基础，结合学生的学习兴趣第一章绪论导航的基本概念导航系统的技术指标与分类无线电导航定位GNSS的组成北斗卫星导航系统的服务规划1.导航的基本概念导航的定义：引导人、或者平台(飞机、舰船、车辆等载体)，准确地沿着所选定的路线，按照规定的时间到达目的地。

导航的基本任务：

Who:载体或个人

When:时间

Where:位置----线路、精度按传统的观点，导航系统就是定位系统。极高的飞行速度：航向和距离

交通密度增加：需要连续的、实时的驾驶信息提供航行中的位置、方向、距离和速度等导航参量。导航的研究：就是要弄清楚导航参量的测量和运用。

导航的实践：就是运用导航参量来保证载体安全而有效地航行。2.导航系统的分类观测导航航标方法，比如目视方法，就是借助信标或参照物实现导航。简单、可靠，比如飞机进场着陆；航标法飞行：以地面参照物作为路标，即目视飞行，飞行员入门课程；缺点：没有导航仪器，飞得慢又飞得低，能见度低、难以辨认标志；在海洋、沙漠中等无航标地区无法导航。推算导航根据载体的运动方向和所航行的距离(或速度、时间)的测量，从过去已知的位置来推算当前位置，或预测将来位置，从而得到运动轨迹。它克服了观测导航的缺点，不受天气、地理条件的限制。随着航行时间和航行距离的增长，位置积累误差越来越大，需进行位置校准，比如惯性导航。天文导航天空中的星体(太阳、月亮、其他行星、恒星等)相对于地球有一定的相对运动轨道和位置。通过观测多个星体的位置参数，来确定观测者在地球上的位置。广泛应用于航空、航天。与推算导航一样，不需要地面支撑设施，可用来校正推算导航的积累误差。缺点：受时间、气象条件限制，定位时间长，计算复杂。无线电导航

通过测量无线电波从导航发射台到载体接收机的传输时间来定位。陆基无线电导航：导航台位于地面

卫星无线电导航：导航台设在卫星上不受时间、天气的限制，设备简单、可靠；精度高，定位时间短，可以连续实时地定位。

自主式导航系统：由载体设备直接产生导航信息。前面三种方法都属于自主式。具有保密性强，安全，不易干扰的优点。

它备式导航系统：通过导航台发布导航信息，载体上的设备接收导航信息实现导航定位。无线电导航属于它备式。必须要辐射和接收无线电波，易被发现和干扰。

精度：导航系统为载体所提供的位置与载体当时的真实位置之间的重合度。

导航误差是随机变量，通常采用定位误差不超过一个数值的概率来描述。

2σ表示每次测量结果有95%的可能性其误差小于等于这个值。3σ对应99%的可能性。比如：1m(2σ)

ppm(partpermillion)百万分之...(相对于基线)3.导航系统的技术指标2DRMS表示距离误差均方根值。CEP(圆概率误差)表示一个以载体真实位置为圆心的圆的半径，每次测量结果有50%的可能性其误差落在这个圆内，即相当于有50%的置信度。比如：1m(CEP)

±2m+5ppm(2DRMS)通常，2DRMS值是CEP的2.4倍左右。

服务范围：指在一个面积或立体空间内，导航系统可以按照规定的精度确定载体位置。几何关系、发射信号功率、接收机灵敏度、传播环境等影响。北斗一号系统：范围东经约70－140度,北纬5-55度。北斗二号系统：亚太地区。北斗三号系统：全球。

连续性：导航系统可连续提供导航服务的能力。

可用性：导航系统为载体提供可用的导航服务的时间的百分比。可靠性：导航系统在给定的使用条件下在规定的时间内以规定的性能完成其功能的概率。平均无故障时间(MTBF)：表明系统发生故障的频度。

信息更新率：导航系统在单位时间内提供定位或其他导航数据的次数。单位Hz。比如：信息更新率10Hz，每秒10次对更新率的要求与载体的航行速度和所执行的任务有关系。要求信息更新率与载体操作速度相当，或者与载体运动速度相当。

系统容量：指导航系统可以同时供多少载体使用的能力。无限系统容量和有限系统容量两种。无限容量：GPS系统，北斗系统RNSS模式；有限容量：北斗系统的RDSS模式。全球覆盖，容量无限绝对准确度和相对准确度都必须很高准确度应不受环境影响实时反应，可随运动而连续变动无多值解系统稳定无故障，体积、重量和电源消耗都要小。4.无线电导航定位通过电磁波的发射、接收和处理，无线电导航设备能够测量出所在载体相对于导航台的方向、距离、距离差和速度等导航参量。ρ-θ定位θ-θ定位双曲线定位距离交会定位利用测距系统的圆形位置线与测向系统的直线位置线相交的方法，可以确定接收点的具体位置M，也称为极坐标定位。

气象雷达塔康系统(TacticalAirNavigationSystem,TACAN)

ρ-θ定位θ-θ定位通过测定对于两个导航台的方位，可以获得两条径向直线，从而通过这两条直线的交点可确定飞机的位置。

伏尔系统(VeryHighFrequencyOmnidirectionalRanging,VOR)

双曲线定位通过测量到一组导航台的距离差，可以得到一组双曲线；同时测量到另一组导航台的距离差，又可以得到另一组双曲线。利用这两组双曲线的交点，即可确定飞机的位置。

罗兰

(Longrangenavigation,Loran)

距离交会定位利用2个或3个测距台，即可进行ρ-ρ或ρ-ρ-ρ定位。

23常用航空无线电导航系统无线电高度表（RA）自动定向机（ADF）甚高频全向信标(VOR)测距机(DME)仪表着陆系统(ILS)微波着陆系统(MLS)

空中交通管制(ATC)系统精密进近雷达(PAR)

气象雷达（WXR）罗兰(LORAN)系统多卜勒导航雷达(Transit，CICADA)塔康(TACAN)系统全球定位系统(GPS)全球导航卫星系统（GLONASS）北斗（Compass)系统

卫星星座（空间部分）地面监控系统（地面控制部分）

接收机（用户设备部分）GNSS：GlobalNavigationSatelliteSystem5.GNSS的组成北斗三号基本空间星座由3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星组成。GEO卫星轨道高度35786千米