GNSS(北斗卫星定位)发展概况与测绘行业应用演讲稿

浅谈BD（全球导航卫星系统）的发展概况与测绘行业应用况赋辛（13590237956）深圳市华信天线技术有限公司2013年12月18日目录BD（全球导航卫星系统）发展概况BD形成前BD形成和完善（重点COMPASS）BD未来发展趋势BD在测绘行业的应用一·BD发展概况组成GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem即全球导航卫星系统)美国GPS欧盟伽利略俄罗斯GLONASS中国北斗BD形成前（初级）卫星三角网：以人造地球卫星作为空间观测目标，由地面观测站对其进行摄影测量，测定测站至卫星的方向，来确定地面点的位置的三角网。卫星测距网：用激光技术测定测站至卫星的距离作为观测值。美国20世纪60～70年代，建立了一个共45个点的全球卫星三角网，点位精度5米。子午卫星导航（多普勒定位）系统：1960年4月，美国发射了世界第一颗子午导航卫星BD形成前（初级）特点：速度快、（1.5小时）精度均匀、不受天气和时间的限制、缺点：卫星轨道低无法满足高速用户的需要定位精度偏低无法满足军方需求由于上述种种原因，纵使子午卫星导航系统刚服役不久，就迫使美国国防部不得不着手研究第二代的卫星导航系统——全球定位系统（GPS）BD形成和完善—GPS全球定位系统(GPS):是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。国家：美国系统组成–空间部分–控制部分–用户部分GPS全球定位系统拥有者–美国发展简史–全球卫星定位系统（GPS）计划自1973年起步，1978年首次发射卫星，1994年完成24颗中高度圆轨道（MEO）卫星组网，共历时16年、耗资120亿美元。至今，已先后发展了三代卫星。系统组成空间部分———GPS星座；地面控制部分———地面监控系统；用户设备部分———GPS信号接收机。GPS全球定位系统系统组成空间部分———GPS星座卫星组成：24颗（21+3）距地表距离：20200kmGPS全球定位系统系统组成地面控制部分———地面监控系统1个主控站（科罗拉多·斯平士）5个监测站3个注入站GPS全球定位系统系统组成用户设备部分———GPS信号接收机进口：天宝、徕卡、拓普康中国：南方、华测、中海达1999年1月25日美国副总统以文告形式发表了GPS现代化的政策。随后美国军方和波音公司（GPS系统主要制造者）发表的文章都阐明了GPS现代化的内涵：一是保护（protection），即GPS现代化是为了更好的保护美方及其友好方的使用，其主要措施是发展军码和强化军码的保密性能、加强抗干扰能力；二是阻止（prevention），即阻扰敌对方使用、施加干扰（SA，AS）等；三是保持（preservation）GLONASS全球定位系统拥有者–俄罗斯发展简史–由前苏联从80年代初开始建设现在由俄罗斯空间局管理。目前因经济问题，星座中卫星缺失太多，暂时不能连续实时定位。系统组成–卫星星座–地面监测控制站–用户设备重点解析数字：22161824伽利略（GALILEO）全球定位系统拥有者–欧盟，中国参与发展简史–GALILEO系统是欧洲自主的、计划将于2008年完成，但从目前的情况来看，整个系统的建立还是遥遥无期系统组成–GALILEO系统由30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星分布在3个中地球轨道（MEO）上，轨道高度为23616千米，轨道倾角56度。每个轨道上部署9颗工作星和1颗备份星。重点：272中国北斗定位系统（COMPASS）北斗卫星导航系统概念北斗卫星导航系统发展蓝图北斗卫星导航系统发展现状中国北斗定位系统（COMPASS）拥有者–中国发展简史北斗一代：2000年10月31日，2000年12月21日，2003年5月25日分别发射了卫星（3颗）北斗二代：2007年4月14日，2009年4月15日，2010年1月17日，2010年6月02日，2010年8月1日发射了5颗中国的（5颗）系统组成“北斗二代”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。中国北斗定位系统（COMPASS发展路线图北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划分步实施：第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年形成区域有源服务能力；第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年形成区域无源服务能力；第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。发展路线图发展中发展中需完成的三大任务:关键技术攻关与试验工程建设应用推广与产业化发展中发展中需完成的三大任务:关键技术攻关与试验主要任务：满足工程建设与应用产业化需求；深化基础研究与前沿技术研究，带动相关原材料、元器件等基础工业生产能力的整体提高，推动航空、通信、电子、测绘、地质、水文、天文等科技领域的持续发展。发展中发展中需完成的三大任务:关键技术攻关与试验主要内容：探索卫星导航领域前沿理论、方法和体制，突破星座设计、信号体制、精密定轨与时间同步、时间频率体系、系统安全、差分与系统完好性、星间链路与自主导航、系统过渡与替换、长寿命与高可靠、星地一体系统控制与管理、导航卫星专用平台、一箭多星发射组网、关键元器件部件国产化等多项关键技术，开展地面和星地综合试验，全面突破核心关键技术。发展中发展中需完成的三大任务:工程建设主要任务：研制生产5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星，在西昌卫星发射中心用CZ-3A系列运载火箭发射共35颗卫星，西安卫星测控中心提供卫星发射组网与运行测控支持。2012年形成区域无源服务能力2020年形成全球无源服务能力发展中发展中需完成的三大任务:工程建设系统组成：空间段：由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成Non-GEO卫星GEO卫星星座系统组成：地面段：由主控站、上行注入站和监测站组成发展中发展中需完成的三大任务:工程建设北斗系统地面段系统组成：用户段：由北斗用户终端以及与其它BD兼容的终端组成发展中发展中需完成的三大任务:工程建设北斗系统的用户终端信号特征工作频段B1:1559.052~1591.788MHzB2:1166.22~1217.37MHzB3:1250.618~1286.423MHz时间星座信号（实际发射）2012年5GEO+5IGSO+4MEO区域服务2020年5GEO+3IGSO+27MEO全球服务发展中发展中需完成的三大任务:工程建设信号特征服务信号：区域服务信号信号中心频点(MHz)码速率(cps)带宽(MHz)调制方式服务类型B1(I)1561.0982.0464.092QPSK开放B1(Q)2.046授权B2(I)1207.142.04624QPSK开放B2(Q)10.23授权B31268.5210.2324QPSK授权发展中发展中需完成的三大任务:工程建设信号中心频点(MHz)码速率(cps)数据/符号速率(bps/sps)调制方式服务类型B1-CD1575.421.02350/100MBOC(6,1,1/11)开放B1-CPNoB1-A2.04650/100BOC（14，2）授权NoB2aD1191.79510.2325/50AltBOC(15,10)开放B2aPNoB2bD50/100B2bPNoB31268.5210.23500bpsQPSK(10)授权B3-AD2.557550/100BOC(15,2.5)授权B3-APNo信号特征服务信号：全球服务信号发展中发展中需完成的三大任务:工程建设坐标系统：北斗系统采用中国2000大地坐标系（CGS2000）。CGS2000与国际地球参考框架ITRF的一致性约为5个厘米。发展中发展中需完成的三大任务:工程建设发展中发展中需完成的三大任务:工程建设服务和性能：全球服务开放服务：•定位精度:10m•测速精度:0.2m/s•授时精度:20ns授权服务区域服务广域差分服务•定位精度:1m短报文通信服务发展中发展中需完成的三大任务:应用推广与产业化主要任务：促进应用开发和北斗产业化，为实现北斗卫星导航产业发展提供支撑。2020年，实现卫星导航年产值4000亿元的目标。发展中发展中需完成的三大任务:★组织实施：国家有关部门联合成立了中国第二代卫星导航系统专项管理办公室，按照“坚持效益目标、坚持自主创新、坚持质量至上、坚持科学决策”的原则，对北斗卫星导航系统建设、应用推广与产业化实施专项管理；成立了以孙家栋院士为主任的专家委员会，充分发挥专家作用，实现科学民主决策。北斗卫星导航系统发展现状1关键技术2系统建设3应用推广4国际合作1、关键技术经过艰苦攻关，已初步突破星载原子钟、高精度伪距测量、精密定轨与时间同步等一系列卫星导航系统核心关键技术。建成北斗卫星导航试验系统北斗卫星导航系统进入星座组网阶段2、系统建设2000年分别发射北斗卫星导航试验系统第一颗、第二颗卫星，2003年发射第三颗卫星，建成区域有源卫星导航系统，使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统可为我国及周边地区的中低动态用户提供快速定位、短报文通信和授时服务。建成北斗卫星导航试验系统2、系统建设2000年10月31日140E2000年12月21日80E2003年5月25日110.5E建成北斗卫星导航试验系统2、系统建设建成北斗卫星导航系统2、系统建设2004年，启动北斗卫星导航系统建设工作。目前，工程建设已进入星座组网阶段，已成功发射5颗卫星。北斗卫星导航系统进入星座组网阶段2、系统建设2003年北斗卫星导航试验系统正式提供服务以来，在交通、渔业、水文、气象、林业、通信、电力、救援等诸多领域得到广泛应用，注册用户已达6万，产生了显著的社会效益和经济效益。（主要是海南等地的渔业和军事）3、应用推广交通运输基于北斗系统的“新疆公众交通卫星监控系统”、“公路基础设施安全监控系统”、“港口高精度实时定位调度监控系统”高铁等应用推广工作，取得了良好的示范效果。3、应用推广海洋渔业基于北斗系统的海洋渔业综合信息服务平台，实现了向渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。3、应用推广基于北斗系统的海洋渔业综合信息服务网络海洋渔业应用分布水利基于北斗系统的水文监测系统，实现了多山地域水文测报信息的实时传输，大大提高了灾情预报的准确性，为制定防洪抗旱调度方案提供重要的保障。3、应用推广气象研制成功了一系列气象测报型北斗终端设备，提出了实用可行的系统应用解决方案，解决了国家气象局和各地气象中心气象站的数字报文自动传输和可视化问题。3、应用推广基于北斗的高原地区气象监测站基于北斗的珠峰气象监测站林业基于北斗的森林防火系统已成功用于实战，目前已经配备700多台套。3、应用推广通信成功开展了北斗/GPS双模授时应用示范，突破了光纤拉远、抗干扰螺旋天线等关键技术，研发了一体化卫星授时系统。3、应用推广TD-SCDMA抗干扰螺旋天线天线一体化卫星授时系统BBURRURRURRURRUGPS/北斗光纤拉远场景光纤时钟恢复模块锁相环PPSTODNB设备需要时钟的各板卡NB天线GPS/北斗接收机时钟发送模块PPSTOD光纤OCU（室外时钟单元）外时钟接口PPSTODRRUGPS天线BBURRU传统射频电缆+信号放大器场景地下室射频电缆信号放大器GPS天线BBURRURRU传统射频电缆场景射频电缆RRU天线一体化卫星授时系统BBURRURRURRURRURRURRURRUGPS/北斗光纤拉远场景光纤光纤时钟恢复模块锁相环PPSTODNB设备需要时钟的各板卡NB天线GPS/北斗接收机时钟发送模块PPSTOD光纤OCU（室外时钟单元）外时钟接口PPSTODRRUGPS天线BBURRU传统射频电缆+信号放大器场景地下室射频电缆信