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北斗系统定位的基本原理
发布时间:2013/03/08

来源:51GPS世界

        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,该系统为我国自己独立研制开发的卫星导航定位通信系统。美国的GEOSTAR 企业在1983年提出一种卫星导航系统,采用分布在赤道上空D间距为30度~60度的两颗地球同步卫星进行定位和导航,美国联邦通信委员会(FCC)称这种技术为卫星无线电测定业务(RDSS)

        我国在1983年,有关卫星专家亦提出了利用两颗相对于地球静止卫星来实现定位导航的设想,该设想与GEOSTAR系统相类似,称为双星定位导航系统。

        双星定位导航系统是一种全天候、高精度、区域性的卫星导航定位系统,可实现快速导航定位、双向简短报文通信和定时授时3大功能,其中后两项功能是全球定位系统(GPS)所不能提供的,且其定位精度在我国地区与GPS定位精度相当。整个系统由两颗地球同步卫星(分别定点于东经80度和东经14036000公里赤道上空)、中心控制系统、标校系统和用户机4大部分组成,各部分间由出站链路(即地面中心至卫星至用户链路)和入站链路(即用户机至卫星中心站链路)相连接。中心站以特定的频率发射H地球同步卫星分别向各自天线波束覆盖区域内的所有用户广播。当用户需要进行定位/通信服务时,相对于接收信号(出站信号)某一帧,提出申请服务项目并发送入站信号,经两颗卫星转发到地面中心,地面中心接到此信号后,解调出用户发送的信息,测量出用户至两颗卫星的距离,对定位申请计算用户的地理坐标,由于H颗卫星的位置是已知的,分别为两球的球心,另一球面是基本参数已确定的地球参考椭球面3球交会点为测量的用户位置。

        用户的位置信息放在出站信号的某帧的数据段内,经卫星1或卫星2转发给申请用户,对通信申请,将通信内容以同样的方式发给收信用户。地面中心站将在每一超帧周期内的第一帧的数据段发送标准时间(天、时、分信号与时间修正数据)和卫星的位置信息,用户接收此信号与本地时钟进行比对,并计算出用户本地时种与标准时间信号之差值,然后调整本地时钟与标准时间对齐(单向授时);或将对比结果通过入站链路经卫星转发回地面中心,由地面精确计算出本地时钟和标准时间的差值,再通过出站信号经卫星1或卫星2转发给用户,用户按此时间调整本地时钟与标准时间信号对齐(双向授时双星定位导航系统的建立可为我国陆地、海洋、空中和空间的各类军事和民用提供多种业务保障。如陆上的大地测量、地震预报、各种车辆的运输调度、森林防火、地质勘探和国土的开发、航海/航空的安全飞行和交通管制、空间飞行器的定位和测控,以及授时、移动通信、搜索救援等。

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