导航定位系统技术

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1、导航定位系统技术建议书“北斗一号”卫星导航定位系统工程是根据我国国情和我军对导航定位的需要申请立项建设的重要国防工程项目，1994年1月经国务院、中央军委批准立项。该工程的目的是建立一个全天候、高精度、快速实时区域导航定位系统，并兼有简短数字报文通信与授时的功能，使我军获得先进的、独立自主和快速有效的定位手段。“北斗一号”卫星导航定位工程的建设是我军现代化建设的重要组成部分，它由应用系统、卫星系统、测控系统、运载系统、发射系统五大系统组成。“北斗一号”卫星导航定位系统可为我国大陆、台湾、南沙及其它岛礁、中国海、

2、日本海、太平洋部分海域及周边部分地区，时速1000公里以下的中、低动态用户和静态用户提供每小时54万次以上的定位/通信/授时服务。根据不同的使用区域，定位精度为10~100米。能安全地传输机密级以下的保密性信息，用户每次可传输120个汉字。系统建成投入使用后，可同时为200～400个步兵团（平均每团配备50台用户机）、2500辆战车、2000艘舰船、200～800架飞机及部分特殊用户提供导航定位、简短数字报文通信和授时服务，满足未来高技术局部战争对导航定位的需要。“北斗一号”卫星导航定位系统由三颗地球同步卫星（

3、两颗工作星分别定点在80°E、140°E，在轨备份星定点在110.5°E）、一个地面中心控制系统、标校系统和各种用户机等组成，系统组成见图所示：系统组成示意图系统采用三球交会测量原理进行定位，即以两颗卫星(位置已知)为两球心，两球心至用户的距离(本系统要完成的测量量)为半径可作二球面；另一个球面是以地心为球心，以地球半径与用户所在点的高程之和为半径的球面，三球交会点即为用户的位置。系统的工作过程是由地面中心向卫星Ⅰ和卫星Ⅱ同时发送出信号（C频段），两颗工作卫星接收后，经出站转发器向服务区内的用户广播（S频段），

4、用户接收卫星信号，需要定位或通信时向卫星发射入站信号，经卫星转发回地面中心（C频段），地面中心接收解调用户发射的信号，测量出用户所在点至两卫星的两个距离和量，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，根据测出的两距离和量，加上从储存在计算机内的数字地图查寻到的用户高程值，计算出用户所在点的坐标位置，然后置入出站信号中发送给用户，用户收此信号后便知自己的坐标位置。对通信申请，地面中心将通信内容置入出站信号中，按收信地址转发给收信人。系统出站信号采用超帧与帧结构的多路传输体制，入站信号采用突发帧传输

5、体制，每一帧的数据段以数据形式传输电文信息，实现双向通信。通信的数据主要为汉字和代码两种形式的短消息；中心控制站通过出站信号以时帧形式将“北斗一号”系统标准时发往用户，用户在收到标准时和信号传输时延后，可获取高精度的时间信息，完成定时授时功能，在特定情况下用户机还可以发送双向定时申请信息给中心站，中心站处理之后可将更高精度的定时信息发往申请用户，完成双向定时功能。系统在运行期间能安全地传输机密级以下的保密性信息。对信号在空间传输过程中采用了信道加密和信源加密两重加密处理，信道加密是对每个有保密要求的用户都选用一

6、对独特的伪随机码(PN码)对载频信号进行扩频，一户一码，信源加密方案按信道中能传输机密级信息进行独立设计。由于“北斗一号”卫星导航定位系统用户间通信具有卫星通信的特点，因而通信质量不受距离和地形的影响，在一定程度上弥补了北斗短信定位指挥系统与前线组合终端间地面微波通信的不足，可以作为两者间通信的备用手段，提高战场通信的可靠性。另外，用户间通信采用段突发扩频信号，发射时间仅为0.1秒，具有很好的隐蔽性，适合战场使用条件。用户机是“北斗一号”卫星导航定位系统的应用终端，具有体积小、重量轻、耗电少、结构紧凑、性能可靠

7、、操作方便等特点。按运载方式可分为便携式、车载式、舰载式和机载式四大系列，每一系列又有若干类型，满足不同用户的需求。按使用者的管辖权限又可分为普通型和指挥型两类。指挥型用户机是指拥有一定用户数量的上级集团管理部门，配有所属用户全部的接收地址及密钥，不仅能接收中心控制系统发给它自己的定位、定时和通信信息，而且能够同时接收中心控制系统传送给所属用户的定位及通信信息。指挥型用户机既可以与其他用户进行点对点通信，也可以对所辖用户进行广播通信。并可通过标准接口将定位和通信信息实时输出。综上所述，北斗导航定位系统拥有以下几

8、个重要特点：l同时具备定位与通讯功能，无需其他通讯系统支持l覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无通信盲区l特别适合集团用户大范围监控与管理和数据采集用户数据传输应用l融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，提供更丰富的增值服务l自主系统、高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用卫星导航定位技术是北斗短信定位指挥系统的重要组成部分，利用先进成熟的卫星导航定位技术