超级军网细节披露：“北斗”2的卫星导航系统
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 21:05:29
一、概述
2000年十月和十二月，中国两次成功发射“北斗”导航试验卫星，为中国“北斗”导航系统建设奠定了基础。“北斗”导航系统为全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，主要为公路、铁路交通及海上作业等领域提供导航定位服务。
“北斗导航试验卫星”由中国航天科技集团空间技术研究院研制。 北斗卫星导航定位系统目前是由定位于赤道上空的两颗地球同步卫星、地面中心站、用户终端三部分组成的。定位可以由用户终端向中心站发出请求，中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户获取，也可以由中心站主动进行指定用户的定位，定位后不将位置信息发送给用户，而由中心站保存。
北斗导航系统在国际电信联盟登记的频段为卫星无线电定位业务频段，上行为L频段（频率1610～1626．5MHz），下行为S频段（频率2483．5～2500MHz）；登记的卫星位置为赤道面东经80度、140度和110．5度（最后一个为备份星星位）。
二、定位原理
北斗系统由2颗经度上相距60度的地球静止卫星（GEO）对用户双向测距，由1个配有电子高程图的地面中心站定位，另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。它的定位原理是：以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。
如果不附加其它信息，仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。经过分析，当下列条件满足时，可以通过适当的数学运算确定出目标位置：
1）已知目标所处位置的大地纬度；
2）已知目标位置的大地高程，及其在某一给定时刻位于赤道平面的南侧或北侧；
3）目标处于匀速运动状态，且已知其起始位置；
4）目标处于匀变速运动状态，且已知其初始位置的坐标分量；
5）可以建立起目标的运动学/动力学模型，并可确定其初态。、
在双星定位系统中，结合数字地面高程，满足条件2），并已知目标在赤道平面北侧，具体的定位过程是：首先由中心发出信号，分别经两颗卫星反射传至接收部分，再由接收部分反射两颗卫星分别传回中心站，中心站计算出两种途径所需时间t1，t2，再经过计算即可完成定位，计算过程如下：
c×t1=2（r1+R1）(1)
c×t2=2（r2+R2）(2)
由于卫星1、卫星2是地球同步卫星，所以两颗卫星和中心站的地心坐标都是已知的而根据数字地面高程，接收部分的高程也是可知的，因此，（1）、（2）中R1、R2是已知的，C 是光速，这样就只剩下两个未知数r1、r2，可以通过两个方程解出。
其中，只有x、y两个未知数。至此，就可能确定接收机的二维位置，定位精度在15米左右。
三、系统功能
目前该系统可提供四大功能：快速定位；实时导航；简短通信；精密授时。
1、快速定位
地面中心站发出的测距信号（具体为格式化的帧结构及其伪码）含有时间信息，经过卫星-用户终端站-卫星，再回到中心站，由出入站信号的时间差可计算出距离。
优先级最高的用户，从用户终端站发射应答信号到用户终端站到定位结果，可在1s之内完成。定位精度高，一般为几十米，可提高到10m以内。
2、实时导航
对运动用户提供前进距离和方位的业务称之为导航。由于本系统的全部数据处理集中于地面中心站，中心站有庞大的数字化地图数据库和各种丰富的数字化信息资源，地面中心站根据用户终端站的定位信息，参考地图数据库可迅速地计算出用户前进目标的距离和方位，可对用户终端站发出防碰撞的紧急报警，可通知有关部门对出事地点进行紧急营救等等。
快速定位、数字化地图库加高速计算机处理，从而使神州天鸿系统具备了实时导航的能力。
3、简短通信
实现无线电通信的基本条件是：
线路要是双向的，每一端既能发射又能接收；
双方各有特定识别码，即不会送错又不会被第三者所接收；
通信电文预先约定，能够互相译出。
本系统的地面中心站和用户终端站收发机具备这几个条件，因为系统是双向闭合环路，每个终端站收发机都有专用识别码。终端站收发机随机地响应某一时刻的询问信号（又叫测距信号），响应信号和询问信号的帧格式结构中都有通信信息段。终端站想向领导机关请求指示，或想与某终端站联系时，用收发机的信息键盘键入对方地址码（专用识别码）和通信电文，随响应信号送入地面中心站。地面中心站收到这个终端站的响应信号后，译出要联系的终端站地址和通信电文。中心站把通信电文放入要联系的终端站能够解出通信码的信息中，随询问信号发射出去，对应终端站或领导机关便可得到通信信息。非对应地址码的终端站解不出通信段内容，只出现干扰噪声。需要回答的终端站，只需重复上述过程。伪码相关接收保证了通信只在特定终端站之间进行。通信信息段的容量决定了通信的速度和可参加通信的终端站数量。实际上，定位终端站的位置数据也是作为通信信息发给终端站的。注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息。
4、精密授时
授时与通信、定位是在同一信道中完成的。地面中心站的铯钟产生标准时间和标准频率，通过询问信号将时标的时间码送给终端站。授时终端站与普通定位和通信终端站的不同之处在于有一个解码器和一个计数器。解码器解出询问信号的时间码，计数器记录时间码的时标与终端站钟的钟差。由于信号空间传播的时间延迟，计数器记录的钟差是伪钟差。通过终端站的响应信号，地面中心站计算出时延，连同UTC(世界协调时)与UT1（授时终端站当地时）的改正数一起送给终端站，终端站便可将伪钟差减时延而得到终端站钟的UTC标准时间，或再加改正数得到UT1标准时间。
本系统的伪码频率为8MHZ，即码元宽度为125ns，以二十五分之一的量化精度测量，则最小时间测量可到5ns。因而测量值可小于10-8s，是高精度的时间信息。根据不同的精度要求,利用授时终端,完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步,提供100ns（单向授时）和20ns（双向授时）的时间同步精度。
四、未来展望
可以肯定的说，北斗导航定位系统的双星定位，只是初步实验阶段，以后除了发射同步卫星外，还要发射多颗极轨卫星，以实现北斗系统的全球定位和实用化。 中国第二代导航卫星系统设想如下：
1．第二代导航卫星系统的体制
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息，而是直接接收卫星单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受限制，并可提高用户位置隐蔽性。其代价是：测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证，所有用户机使用稳定度较低的石英钟，其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由4个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见4颗以上几何位置合适的卫星进行测距，从而使得星座所需卫星数量大大增多，系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心，需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护，需要加快向国际电联申请和协调。
中国第二代导航卫星系统复杂，全系统的设计研制和运行管理尚缺少经验，但中国对卫星的测控技术已有一定基础。北斗导航系统和广域差分系统的研发直接为中国第二代导航系统的研制和运行锻炼了技术队伍和积累了经验，各地面台、站设施等可在第一代导航卫星系统已有设备基础上进行扩建，卫星平台、运载火箭、双向数据移动通信等均可以继承或采用成熟技术。国内GPS的广泛应用为中国未来的卫星导航提供了应用基础和广阔的市场。发展新一代导航卫星系统不仅是必要的，而且在技术、经济上也是可行的。
2．第二代导航卫星系统发展途径
（1）充分保证民用导航精度
提供双频信号以消除电离层引起的误差，不实施SA干扰降低导航精度，C／A码公众自由使用并与国际格式兼容，不收费用；对授权用户提供双频和广域差分信息，以进一步提高导航精度和提供准实时完好性信息。GPS广泛开发民间应用，形成重要产业，其军民用之比已达1∶20。由于民用接收机的普及、批量生产和商业竞争，民用产品的数字化、小型化和性能大大提高，价格显著下降，反过来又促进了GPS的军事应用，更大程度地满足了需求。相反，俄罗斯没有开发民用市场，军用接收机只生产了2000部，价格昂贵，性能不高。因此，中国在建立第二代导航系统的同时，应发挥中国导航C／A码精度高、含有亚洲区域加强系统的优势，首先开发国内民用市场，开发出批量生产的廉价国产导航接收机，普及国内民间应用，逐步取代进口产品，形成产业，进而开发中外导航信号双模式兼容、并可接受区域加强的高精度高可用性接收机，进一步拓宽需高安全性的中外用户在亚洲的应用市场，逐步建立中国导航系统今后持续发展的物质基础，为将来发展全球性的国际市场做好准备。建议中国指定相应领导部门加强民用卫星导航的开发和应用工作的管理。
（2）以建立全球导航系统为长远目标，分步实施
中国的卫星导航系统究竟应该是区域的还是全球的，这是中国导航界专家广泛关注的一个重要问题。当前为了首先确保在国内及附近海域的需求（少数国际民航飞机和航海船只除外），并力求减少初期一次性投资额度，在近期内仍以建成北半球约120度经度范围内的区域系统为宜。但从长远发展打算，中国经济和科学技术的发展离不开卫星导航，低轨飞行器的定轨也要求有全球导航系统支撑，要认真考虑中国区域系统今后顺利发展成为全球系统的可能性。这也有利于和俄罗斯、欧洲一起打破美国GPS独霸世界的局面，有利于民用方面今后开发导航产业的国际市场，满足国际航空、航海和航天器全球导航的需要。因此，从前瞻性考虑，建议以建立全球导航系统为长远目标，按技术经济条件采取先区域后全球的两步实施方针。实现这一方针的可行性在于当前区域系统必须和未来全球系统在体制上兼容，区域星座可以扩展为全球星座，今后可根据中国国力和实际需要，随着后续卫星的发射，以最小的代价平稳地发展成全球系统。这一技术途径的可行性在于寻找到合适的卫星星座，下面为可考虑的几种区域星座轨道类型。
1地球静止轨道（GEO）：卫星星座可一天24小时静止在规定的赤道位置上空，提供本区域导航服务，卫星利用率高。这就是北斗导航系统采用的星座，而且地球静止卫星也广泛应用于全球导航系统的区域增强系统。由于地球静止轨道卫星都处于赤道面内，受导航定位所需几何构形的限制，每个用户只能最多利用2颗相间隔30度以上经度的卫星。全区域究竟布设几颗地球静止轨道卫星则取决于导航服务区域大小，但单用地球静止轨道卫星是不够的，还必须有相对于地球移动的高纬度卫星参与导航星座。
2大椭圆轨道卫星星座：最典型的是俄罗斯用于高纬度地区广播卫星的"闪电"12小时卫星轨道。这是一种大偏心率（通常取0．7左右）轨道，轨道倾角63．43度，其远地点在北半球本国高纬度上空，星下点轨迹移动缓慢，5日内可保持近10小时有效运行。一个轨道面内均匀分布3颗星，即可保持一个高纬度星位的连续存在。其近地点在南半球，停留时间很短，卫星高度很低，用户可见区域范围小，对用户的导航贡献小。另有一个远地点在地球背面，经度上远离服务区，本区域系统不能加以利用。另外，这种轨道的卫星高度变化剧烈，对信道设计很不利。因此，对大椭圆轨道不予考虑。
3倾斜地球同步轨道（IGSO）：卫星星座的轨道倾角为55～63．43度的24小时地球同步轨道，即所谓的大"8"字形轨道，中心位于赤道某设定的经度上，高度与地球静止轨道卫星相同，卫星星下点24小时轨迹在本服务区内南北来回运动，也是一种利用效率较高的区域星座，但只限于在本经度区域内使用。在立足于国内台站测控的条件下，中国采用9颗倾斜地球同步轨道卫星与4颗地球静止轨道卫星相结合可以建立区域导航系统，但接近服务区边缘处因卫星定轨精度下降导致导航精度明显恶化。欧洲曾对这种轨道星座方案作了多年研究，并企图在全球寻找几个区域系统联网成全球系统的合作伙伴未果，最终放弃了这种方案。如果中国采用这种轨道星座，将来发展成为全球系统是不可能的。
4中高度圆轨道（MEO）卫星星座：这是一种周期为12小时，倾角为55～63．43度的轨道，是经过GPS和GLONASS系统成功运行证明性能优良的全球星座轨道。分析计算证明，24颗倾角为55度的MEO卫星分布在3个轨道面内，可满足全球导航精度（3个倾角为54．74度的轨道面通过地心相互正交，卫星在全球分布最均匀，明显优于GPS的6个轨道面）。这种单一由MEO卫星组成的星座必须布满全部24颗卫星才能有效地投入运行，如要满足民航可用性要求和精密近进，则必须增加地球静止轨道卫星（GEO）进行区域加强，或大量增加MEO卫星。由于每一MEO卫星星下点轨迹历经全球，其优点是可立足于本国国土内测控所有卫星。中国服务区地处北纬55度以南（实际上南半球地区同样可以服务），东西经度范围很大，占全球1／3，平均每颗星约有2／3的时间可为本区域系统内的用户服务。采用其12颗星的子星座与4颗地球静止轨道卫星相结合（12MEO＋4GEO），可满足区域系统的导航要求。如果后续布满24颗卫星，则发展成为高精度区域加强的全球系统，可达到民航精密近进导航要求。下表为各类轨道星座HDOP与VDOP值的比较，其中HDOP为水平几何放大因子，VDOP为垂直几何放大因子，它们和测距精度相乘可分别获得水平与垂直定位精度。比较数据表明所建议的轨道和GLONASS型轨道都可满足要求。前者，全球星座的精度更好；后者，所有中高度圆轨道卫星都历经同一星下点轨迹，有利于消除地球重力异常对星座内各卫星影响的差异，同一地面站可以分时监控到所有轨道面的卫星。一、概述
2000年十月和十二月，中国两次成功发射“北斗”导航试验卫星，为中国“北斗”导航系统建设奠定了基础。“北斗”导航系统为全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，主要为公路、铁路交通及海上作业等领域提供导航定位服务。
“北斗导航试验卫星”由中国航天科技集团空间技术研究院研制。 北斗卫星导航定位系统目前是由定位于赤道上空的两颗地球同步卫星、地面中心站、用户终端三部分组成的。定位可以由用户终端向中心站发出请求，中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户获取，也可以由中心站主动进行指定用户的定位，定位后不将位置信息发送给用户，而由中心站保存。
北斗导航系统在国际电信联盟登记的频段为卫星无线电定位业务频段，上行为L频段（频率1610～1626．5MHz），下行为S频段（频率2483．5～2500MHz）；登记的卫星位置为赤道面东经80度、140度和110．5度（最后一个为备份星星位）。
二、定位原理
北斗系统由2颗经度上相距60度的地球静止卫星（GEO）对用户双向测距，由1个配有电子高程图的地面中心站定位，另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。它的定位原理是：以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。
如果不附加其它信息，仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。经过分析，当下列条件满足时，可以通过适当的数学运算确定出目标位置：
1）已知目标所处位置的大地纬度；
2）已知目标位置的大地高程，及其在某一给定时刻位于赤道平面的南侧或北侧；
3）目标处于匀速运动状态，且已知其起始位置；
4）目标处于匀变速运动状态，且已知其初始位置的坐标分量；
5）可以建立起目标的运动学/动力学模型，并可确定其初态。、
在双星定位系统中，结合数字地面高程，满足条件2），并已知目标在赤道平面北侧，具体的定位过程是：首先由中心发出信号，分别经两颗卫星反射传至接收部分，再由接收部分反射两颗卫星分别传回中心站，中心站计算出两种途径所需时间t1，t2，再经过计算即可完成定位，计算过程如下：
c×t1=2（r1+R1）(1)
c×t2=2（r2+R2）(2)
由于卫星1、卫星2是地球同步卫星，所以两颗卫星和中心站的地心坐标都是已知的而根据数字地面高程，接收部分的高程也是可知的，因此，（1）、（2）中R1、R2是已知的，C 是光速，这样就只剩下两个未知数r1、r2，可以通过两个方程解出。
其中，只有x、y两个未知数。至此，就可能确定接收机的二维位置，定位精度在15米左右。
三、系统功能
目前该系统可提供四大功能：快速定位；实时导航；简短通信；精密授时。
1、快速定位
地面中心站发出的测距信号（具体为格式化的帧结构及其伪码）含有时间信息，经过卫星-用户终端站-卫星，再回到中心站，由出入站信号的时间差可计算出距离。
优先级最高的用户，从用户终端站发射应答信号到用户终端站到定位结果，可在1s之内完成。定位精度高，一般为几十米，可提高到10m以内。
2、实时导航
对运动用户提供前进距离和方位的业务称之为导航。由于本系统的全部数据处理集中于地面中心站，中心站有庞大的数字化地图数据库和各种丰富的数字化信息资源，地面中心站根据用户终端站的定位信息，参考地图数据库可迅速地计算出用户前进目标的距离和方位，可对用户终端站发出防碰撞的紧急报警，可通知有关部门对出事地点进行紧急营救等等。
快速定位、数字化地图库加高速计算机处理，从而使神州天鸿系统具备了实时导航的能力。
3、简短通信
实现无线电通信的基本条件是：
线路要是双向的，每一端既能发射又能接收；
双方各有特定识别码，即不会送错又不会被第三者所接收；
通信电文预先约定，能够互相译出。
本系统的地面中心站和用户终端站收发机具备这几个条件，因为系统是双向闭合环路，每个终端站收发机都有专用识别码。终端站收发机随机地响应某一时刻的询问信号（又叫测距信号），响应信号和询问信号的帧格式结构中都有通信信息段。终端站想向领导机关请求指示，或想与某终端站联系时，用收发机的信息键盘键入对方地址码（专用识别码）和通信电文，随响应信号送入地面中心站。地面中心站收到这个终端站的响应信号后，译出要联系的终端站地址和通信电文。中心站把通信电文放入要联系的终端站能够解出通信码的信息中，随询问信号发射出去，对应终端站或领导机关便可得到通信信息。非对应地址码的终端站解不出通信段内容，只出现干扰噪声。需要回答的终端站，只需重复上述过程。伪码相关接收保证了通信只在特定终端站之间进行。通信信息段的容量决定了通信的速度和可参加通信的终端站数量。实际上，定位终端站的位置数据也是作为通信信息发给终端站的。注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息。
4、精密授时
授时与通信、定位是在同一信道中完成的。地面中心站的铯钟产生标准时间和标准频率，通过询问信号将时标的时间码送给终端站。授时终端站与普通定位和通信终端站的不同之处在于有一个解码器和一个计数器。解码器解出询问信号的时间码，计数器记录时间码的时标与终端站钟的钟差。由于信号空间传播的时间延迟，计数器记录的钟差是伪钟差。通过终端站的响应信号，地面中心站计算出时延，连同UTC(世界协调时)与UT1（授时终端站当地时）的改正数一起送给终端站，终端站便可将伪钟差减时延而得到终端站钟的UTC标准时间，或再加改正数得到UT1标准时间。
本系统的伪码频率为8MHZ，即码元宽度为125ns，以二十五分之一的量化精度测量，则最小时间测量可到5ns。因而测量值可小于10-8s，是高精度的时间信息。根据不同的精度要求,利用授时终端,完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步,提供100ns（单向授时）和20ns（双向授时）的时间同步精度。
四、未来展望
可以肯定的说，北斗导航定位系统的双星定位，只是初步实验阶段，以后除了发射同步卫星外，还要发射多颗极轨卫星，以实现北斗系统的全球定位和实用化。 中国第二代导航卫星系统设想如下：
1．第二代导航卫星系统的体制
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息，而是直接接收卫星单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受限制，并可提高用户位置隐蔽性。其代价是：测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证，所有用户机使用稳定度较低的石英钟，其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由4个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见4颗以上几何位置合适的卫星进行测距，从而使得星座所需卫星数量大大增多，系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心，需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护，需要加快向国际电联申请和协调。
中国第二代导航卫星系统复杂，全系统的设计研制和运行管理尚缺少经验，但中国对卫星的测控技术已有一定基础。北斗导航系统和广域差分系统的研发直接为中国第二代导航系统的研制和运行锻炼了技术队伍和积累了经验，各地面台、站设施等可在第一代导航卫星系统已有设备基础上进行扩建，卫星平台、运载火箭、双向数据移动通信等均可以继承或采用成熟技术。国内GPS的广泛应用为中国未来的卫星导航提供了应用基础和广阔的市场。发展新一代导航卫星系统不仅是必要的，而且在技术、经济上也是可行的。
2．第二代导航卫星系统发展途径
（1）充分保证民用导航精度
提供双频信号以消除电离层引起的误差，不实施SA干扰降低导航精度，C／A码公众自由使用并与国际格式兼容，不收费用；对授权用户提供双频和广域差分信息，以进一步提高导航精度和提供准实时完好性信息。GPS广泛开发民间应用，形成重要产业，其军民用之比已达1∶20。由于民用接收机的普及、批量生产和商业竞争，民用产品的数字化、小型化和性能大大提高，价格显著下降，反过来又促进了GPS的军事应用，更大程度地满足了需求。相反，俄罗斯没有开发民用市场，军用接收机只生产了2000部，价格昂贵，性能不高。因此，中国在建立第二代导航系统的同时，应发挥中国导航C／A码精度高、含有亚洲区域加强系统的优势，首先开发国内民用市场，开发出批量生产的廉价国产导航接收机，普及国内民间应用，逐步取代进口产品，形成产业，进而开发中外导航信号双模式兼容、并可接受区域加强的高精度高可用性接收机，进一步拓宽需高安全性的中外用户在亚洲的应用市场，逐步建立中国导航系统今后持续发展的物质基础，为将来发展全球性的国际市场做好准备。建议中国指定相应领导部门加强民用卫星导航的开发和应用工作的管理。
（2）以建立全球导航系统为长远目标，分步实施
中国的卫星导航系统究竟应该是区域的还是全球的，这是中国导航界专家广泛关注的一个重要问题。当前为了首先确保在国内及附近海域的需求（少数国际民航飞机和航海船只除外），并力求减少初期一次性投资额度，在近期内仍以建成北半球约120度经度范围内的区域系统为宜。但从长远发展打算，中国经济和科学技术的发展离不开卫星导航，低轨飞行器的定轨也要求有全球导航系统支撑，要认真考虑中国区域系统今后顺利发展成为全球系统的可能性。这也有利于和俄罗斯、欧洲一起打破美国GPS独霸世界的局面，有利于民用方面今后开发导航产业的国际市场，满足国际航空、航海和航天器全球导航的需要。因此，从前瞻性考虑，建议以建立全球导航系统为长远目标，按技术经济条件采取先区域后全球的两步实施方针。实现这一方针的可行性在于当前区域系统必须和未来全球系统在体制上兼容，区域星座可以扩展为全球星座，今后可根据中国国力和实际需要，随着后续卫星的发射，以最小的代价平稳地发展成全球系统。这一技术途径的可行性在于寻找到合适的卫星星座，下面为可考虑的几种区域星座轨道类型。
1地球静止轨道（GEO）：卫星星座可一天24小时静止在规定的赤道位置上空，提供本区域导航服务，卫星利用率高。这就是北斗导航系统采用的星座，而且地球静止卫星也广泛应用于全球导航系统的区域增强系统。由于地球静止轨道卫星都处于赤道面内，受导航定位所需几何构形的限制，每个用户只能最多利用2颗相间隔30度以上经度的卫星。全区域究竟布设几颗地球静止轨道卫星则取决于导航服务区域大小，但单用地球静止轨道卫星是不够的，还必须有相对于地球移动的高纬度卫星参与导航星座。
2大椭圆轨道卫星星座：最典型的是俄罗斯用于高纬度地区广播卫星的"闪电"12小时卫星轨道。这是一种大偏心率（通常取0．7左右）轨道，轨道倾角63．43度，其远地点在北半球本国高纬度上空，星下点轨迹移动缓慢，5日内可保持近10小时有效运行。一个轨道面内均匀分布3颗星，即可保持一个高纬度星位的连续存在。其近地点在南半球，停留时间很短，卫星高度很低，用户可见区域范围小，对用户的导航贡献小。另有一个远地点在地球背面，经度上远离服务区，本区域系统不能加以利用。另外，这种轨道的卫星高度变化剧烈，对信道设计很不利。因此，对大椭圆轨道不予考虑。
3倾斜地球同步轨道（IGSO）：卫星星座的轨道倾角为55～63．43度的24小时地球同步轨道，即所谓的大"8"字形轨道，中心位于赤道某设定的经度上，高度与地球静止轨道卫星相同，卫星星下点24小时轨迹在本服务区内南北来回运动，也是一种利用效率较高的区域星座，但只限于在本经度区域内使用。在立足于国内台站测控的条件下，中国采用9颗倾斜地球同步轨道卫星与4颗地球静止轨道卫星相结合可以建立区域导航系统，但接近服务区边缘处因卫星定轨精度下降导致导航精度明显恶化。欧洲曾对这种轨道星座方案作了多年研究，并企图在全球寻找几个区域系统联网成全球系统的合作伙伴未果，最终放弃了这种方案。如果中国采用这种轨道星座，将来发展成为全球系统是不可能的。
4中高度圆轨道（MEO）卫星星座：这是一种周期为12小时，倾角为55～63．43度的轨道，是经过GPS和GLONASS系统成功运行证明性能优良的全球星座轨道。分析计算证明，24颗倾角为55度的MEO卫星分布在3个轨道面内，可满足全球导航精度（3个倾角为54．74度的轨道面通过地心相互正交，卫星在全球分布最均匀，明显优于GPS的6个轨道面）。这种单一由MEO卫星组成的星座必须布满全部24颗卫星才能有效地投入运行，如要满足民航可用性要求和精密近进，则必须增加地球静止轨道卫星（GEO）进行区域加强，或大量增加MEO卫星。由于每一MEO卫星星下点轨迹历经全球，其优点是可立足于本国国土内测控所有卫星。中国服务区地处北纬55度以南（实际上南半球地区同样可以服务），东西经度范围很大，占全球1／3，平均每颗星约有2／3的时间可为本区域系统内的用户服务。采用其12颗星的子星座与4颗地球静止轨道卫星相结合（12MEO＋4GEO），可满足区域系统的导航要求。如果后续布满24颗卫星，则发展成为高精度区域加强的全球系统，可达到民航精密近进导航要求。下表为各类轨道星座HDOP与VDOP值的比较，其中HDOP为水平几何放大因子，VDOP为垂直几何放大因子，它们和测距精度相乘可分别获得水平与垂直定位精度。比较数据表明所建议的轨道和GLONASS型轨道都可满足要求。前者，全球星座的精度更好；后者，所有中高度圆轨道卫星都历经同一星下点轨迹，有利于消除地球重力异常对星座内各卫星影响的差异，同一地面站可以分时监控到所有轨道面的卫星。
2000年十月和十二月，中国两次成功发射“北斗”导航试验卫星，为中国“北斗”导航系统建设奠定了基础。“北斗”导航系统为全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，主要为公路、铁路交通及海上作业等领域提供导航定位服务。
“北斗导航试验卫星”由中国航天科技集团空间技术研究院研制。 北斗卫星导航定位系统目前是由定位于赤道上空的两颗地球同步卫星、地面中心站、用户终端三部分组成的。定位可以由用户终端向中心站发出请求，中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户获取，也可以由中心站主动进行指定用户的定位，定位后不将位置信息发送给用户，而由中心站保存。
北斗导航系统在国际电信联盟登记的频段为卫星无线电定位业务频段，上行为L频段（频率1610～1626．5MHz），下行为S频段（频率2483．5～2500MHz）；登记的卫星位置为赤道面东经80度、140度和110．5度（最后一个为备份星星位）。
二、定位原理
北斗系统由2颗经度上相距60度的地球静止卫星（GEO）对用户双向测距，由1个配有电子高程图的地面中心站定位，另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。它的定位原理是：以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。
如果不附加其它信息，仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。经过分析，当下列条件满足时，可以通过适当的数学运算确定出目标位置：
1）已知目标所处位置的大地纬度；
2）已知目标位置的大地高程，及其在某一给定时刻位于赤道平面的南侧或北侧；
3）目标处于匀速运动状态，且已知其起始位置；
4）目标处于匀变速运动状态，且已知其初始位置的坐标分量；
5）可以建立起目标的运动学/动力学模型，并可确定其初态。、
在双星定位系统中，结合数字地面高程，满足条件2），并已知目标在赤道平面北侧，具体的定位过程是：首先由中心发出信号，分别经两颗卫星反射传至接收部分，再由接收部分反射两颗卫星分别传回中心站，中心站计算出两种途径所需时间t1，t2，再经过计算即可完成定位，计算过程如下：
c×t1=2（r1+R1）(1)
c×t2=2（r2+R2）(2)
由于卫星1、卫星2是地球同步卫星，所以两颗卫星和中心站的地心坐标都是已知的而根据数字地面高程，接收部分的高程也是可知的，因此，（1）、（2）中R1、R2是已知的，C 是光速，这样就只剩下两个未知数r1、r2，可以通过两个方程解出。
其中，只有x、y两个未知数。至此，就可能确定接收机的二维位置，定位精度在15米左右。
三、系统功能
目前该系统可提供四大功能：快速定位；实时导航；简短通信；精密授时。
1、快速定位
地面中心站发出的测距信号（具体为格式化的帧结构及其伪码）含有时间信息，经过卫星-用户终端站-卫星，再回到中心站，由出入站信号的时间差可计算出距离。
优先级最高的用户，从用户终端站发射应答信号到用户终端站到定位结果，可在1s之内完成。定位精度高，一般为几十米，可提高到10m以内。
2、实时导航
对运动用户提供前进距离和方位的业务称之为导航。由于本系统的全部数据处理集中于地面中心站，中心站有庞大的数字化地图数据库和各种丰富的数字化信息资源，地面中心站根据用户终端站的定位信息，参考地图数据库可迅速地计算出用户前进目标的距离和方位，可对用户终端站发出防碰撞的紧急报警，可通知有关部门对出事地点进行紧急营救等等。
快速定位、数字化地图库加高速计算机处理，从而使神州天鸿系统具备了实时导航的能力。
3、简短通信
实现无线电通信的基本条件是：
线路要是双向的，每一端既能发射又能接收；
双方各有特定识别码，即不会送错又不会被第三者所接收；
通信电文预先约定，能够互相译出。
本系统的地面中心站和用户终端站收发机具备这几个条件，因为系统是双向闭合环路，每个终端站收发机都有专用识别码。终端站收发机随机地响应某一时刻的询问信号（又叫测距信号），响应信号和询问信号的帧格式结构中都有通信信息段。终端站想向领导机关请求指示，或想与某终端站联系时，用收发机的信息键盘键入对方地址码（专用识别码）和通信电文，随响应信号送入地面中心站。地面中心站收到这个终端站的响应信号后，译出要联系的终端站地址和通信电文。中心站把通信电文放入要联系的终端站能够解出通信码的信息中，随询问信号发射出去，对应终端站或领导机关便可得到通信信息。非对应地址码的终端站解不出通信段内容，只出现干扰噪声。需要回答的终端站，只需重复上述过程。伪码相关接收保证了通信只在特定终端站之间进行。通信信息段的容量决定了通信的速度和可参加通信的终端站数量。实际上，定位终端站的位置数据也是作为通信信息发给终端站的。注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息。
4、精密授时
授时与通信、定位是在同一信道中完成的。地面中心站的铯钟产生标准时间和标准频率，通过询问信号将时标的时间码送给终端站。授时终端站与普通定位和通信终端站的不同之处在于有一个解码器和一个计数器。解码器解出询问信号的时间码，计数器记录时间码的时标与终端站钟的钟差。由于信号空间传播的时间延迟，计数器记录的钟差是伪钟差。通过终端站的响应信号，地面中心站计算出时延，连同UTC(世界协调时)与UT1（授时终端站当地时）的改正数一起送给终端站，终端站便可将伪钟差减时延而得到终端站钟的UTC标准时间，或再加改正数得到UT1标准时间。
本系统的伪码频率为8MHZ，即码元宽度为125ns，以二十五分之一的量化精度测量，则最小时间测量可到5ns。因而测量值可小于10-8s，是高精度的时间信息。根据不同的精度要求,利用授时终端,完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步,提供100ns（单向授时）和20ns（双向授时）的时间同步精度。
四、未来展望
可以肯定的说，北斗导航定位系统的双星定位，只是初步实验阶段，以后除了发射同步卫星外，还要发射多颗极轨卫星，以实现北斗系统的全球定位和实用化。 中国第二代导航卫星系统设想如下：
1．第二代导航卫星系统的体制
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息，而是直接接收卫星单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受限制，并可提高用户位置隐蔽性。其代价是：测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证，所有用户机使用稳定度较低的石英钟，其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由4个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见4颗以上几何位置合适的卫星进行测距，从而使得星座所需卫星数量大大增多，系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心，需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护，需要加快向国际电联申请和协调。
中国第二代导航卫星系统复杂，全系统的设计研制和运行管理尚缺少经验，但中国对卫星的测控技术已有一定基础。北斗导航系统和广域差分系统的研发直接为中国第二代导航系统的研制和运行锻炼了技术队伍和积累了经验，各地面台、站设施等可在第一代导航卫星系统已有设备基础上进行扩建，卫星平台、运载火箭、双向数据移动通信等均可以继承或采用成熟技术。国内GPS的广泛应用为中国未来的卫星导航提供了应用基础和广阔的市场。发展新一代导航卫星系统不仅是必要的，而且在技术、经济上也是可行的。
2．第二代导航卫星系统发展途径
（1）充分保证民用导航精度
提供双频信号以消除电离层引起的误差，不实施SA干扰降低导航精度，C／A码公众自由使用并与国际格式兼容，不收费用；对授权用户提供双频和广域差分信息，以进一步提高导航精度和提供准实时完好性信息。GPS广泛开发民间应用，形成重要产业，其军民用之比已达1∶20。由于民用接收机的普及、批量生产和商业竞争，民用产品的数字化、小型化和性能大大提高，价格显著下降，反过来又促进了GPS的军事应用，更大程度地满足了需求。相反，俄罗斯没有开发民用市场，军用接收机只生产了2000部，价格昂贵，性能不高。因此，中国在建立第二代导航系统的同时，应发挥中国导航C／A码精度高、含有亚洲区域加强系统的优势，首先开发国内民用市场，开发出批量生产的廉价国产导航接收机，普及国内民间应用，逐步取代进口产品，形成产业，进而开发中外导航信号双模式兼容、并可接受区域加强的高精度高可用性接收机，进一步拓宽需高安全性的中外用户在亚洲的应用市场，逐步建立中国导航系统今后持续发展的物质基础，为将来发展全球性的国际市场做好准备。建议中国指定相应领导部门加强民用卫星导航的开发和应用工作的管理。
（2）以建立全球导航系统为长远目标，分步实施
中国的卫星导航系统究竟应该是区域的还是全球的，这是中国导航界专家广泛关注的一个重要问题。当前为了首先确保在国内及附近海域的需求（少数国际民航飞机和航海船只除外），并力求减少初期一次性投资额度，在近期内仍以建成北半球约120度经度范围内的区域系统为宜。但从长远发展打算，中国经济和科学技术的发展离不开卫星导航，低轨飞行器的定轨也要求有全球导航系统支撑，要认真考虑中国区域系统今后顺利发展成为全球系统的可能性。这也有利于和俄罗斯、欧洲一起打破美国GPS独霸世界的局面，有利于民用方面今后开发导航产业的国际市场，满足国际航空、航海和航天器全球导航的需要。因此，从前瞻性考虑，建议以建立全球导航系统为长远目标，按技术经济条件采取先区域后全球的两步实施方针。实现这一方针的可行性在于当前区域系统必须和未来全球系统在体制上兼容，区域星座可以扩展为全球星座，今后可根据中国国力和实际需要，随着后续卫星的发射，以最小的代价平稳地发展成全球系统。这一技术途径的可行性在于寻找到合适的卫星星座，下面为可考虑的几种区域星座轨道类型。
1地球静止轨道（GEO）：卫星星座可一天24小时静止在规定的赤道位置上空，提供本区域导航服务，卫星利用率高。这就是北斗导航系统采用的星座，而且地球静止卫星也广泛应用于全球导航系统的区域增强系统。由于地球静止轨道卫星都处于赤道面内，受导航定位所需几何构形的限制，每个用户只能最多利用2颗相间隔30度以上经度的卫星。全区域究竟布设几颗地球静止轨道卫星则取决于导航服务区域大小，但单用地球静止轨道卫星是不够的，还必须有相对于地球移动的高纬度卫星参与导航星座。
2大椭圆轨道卫星星座：最典型的是俄罗斯用于高纬度地区广播卫星的"闪电"12小时卫星轨道。这是一种大偏心率（通常取0．7左右）轨道，轨道倾角63．43度，其远地点在北半球本国高纬度上空，星下点轨迹移动缓慢，5日内可保持近10小时有效运行。一个轨道面内均匀分布3颗星，即可保持一个高纬度星位的连续存在。其近地点在南半球，停留时间很短，卫星高度很低，用户可见区域范围小，对用户的导航贡献小。另有一个远地点在地球背面，经度上远离服务区，本区域系统不能加以利用。另外，这种轨道的卫星高度变化剧烈，对信道设计很不利。因此，对大椭圆轨道不予考虑。
3倾斜地球同步轨道（IGSO）：卫星星座的轨道倾角为55～63．43度的24小时地球同步轨道，即所谓的大"8"字形轨道，中心位于赤道某设定的经度上，高度与地球静止轨道卫星相同，卫星星下点24小时轨迹在本服务区内南北来回运动，也是一种利用效率较高的区域星座，但只限于在本经度区域内使用。在立足于国内台站测控的条件下，中国采用9颗倾斜地球同步轨道卫星与4颗地球静止轨道卫星相结合可以建立区域导航系统，但接近服务区边缘处因卫星定轨精度下降导致导航精度明显恶化。欧洲曾对这种轨道星座方案作了多年研究，并企图在全球寻找几个区域系统联网成全球系统的合作伙伴未果，最终放弃了这种方案。如果中国采用这种轨道星座，将来发展成为全球系统是不可能的。
4中高度圆轨道（MEO）卫星星座：这是一种周期为12小时，倾角为55～63．43度的轨道，是经过GPS和GLONASS系统成功运行证明性能优良的全球星座轨道。分析计算证明，24颗倾角为55度的MEO卫星分布在3个轨道面内，可满足全球导航精度（3个倾角为54．74度的轨道面通过地心相互正交，卫星在全球分布最均匀，明显优于GPS的6个轨道面）。这种单一由MEO卫星组成的星座必须布满全部24颗卫星才能有效地投入运行，如要满足民航可用性要求和精密近进，则必须增加地球静止轨道卫星（GEO）进行区域加强，或大量增加MEO卫星。由于每一MEO卫星星下点轨迹历经全球，其优点是可立足于本国国土内测控所有卫星。中国服务区地处北纬55度以南（实际上南半球地区同样可以服务），东西经度范围很大，占全球1／3，平均每颗星约有2／3的时间可为本区域系统内的用户服务。采用其12颗星的子星座与4颗地球静止轨道卫星相结合（12MEO＋4GEO），可满足区域系统的导航要求。如果后续布满24颗卫星，则发展成为高精度区域加强的全球系统，可达到民航精密近进导航要求。下表为各类轨道星座HDOP与VDOP值的比较，其中HDOP为水平几何放大因子，VDOP为垂直几何放大因子，它们和测距精度相乘可分别获得水平与垂直定位精度。比较数据表明所建议的轨道和GLONASS型轨道都可满足要求。前者，全球星座的精度更好；后者，所有中高度圆轨道卫星都历经同一星下点轨迹，有利于消除地球重力异常对星座内各卫星影响的差异，同一地面站可以分时监控到所有轨道面的卫星。一、概述
2000年十月和十二月，中国两次成功发射“北斗”导航试验卫星，为中国“北斗”导航系统建设奠定了基础。“北斗”导航系统为全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，主要为公路、铁路交通及海上作业等领域提供导航定位服务。
“北斗导航试验卫星”由中国航天科技集团空间技术研究院研制。 北斗卫星导航定位系统目前是由定位于赤道上空的两颗地球同步卫星、地面中心站、用户终端三部分组成的。定位可以由用户终端向中心站发出请求，中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户获取，也可以由中心站主动进行指定用户的定位，定位后不将位置信息发送给用户，而由中心站保存。
北斗导航系统在国际电信联盟登记的频段为卫星无线电定位业务频段，上行为L频段（频率1610～1626．5MHz），下行为S频段（频率2483．5～2500MHz）；登记的卫星位置为赤道面东经80度、140度和110．5度（最后一个为备份星星位）。
二、定位原理
北斗系统由2颗经度上相距60度的地球静止卫星（GEO）对用户双向测距，由1个配有电子高程图的地面中心站定位，另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。它的定位原理是：以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。
如果不附加其它信息，仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。经过分析，当下列条件满足时，可以通过适当的数学运算确定出目标位置：
1）已知目标所处位置的大地纬度；
2）已知目标位置的大地高程，及其在某一给定时刻位于赤道平面的南侧或北侧；
3）目标处于匀速运动状态，且已知其起始位置；
4）目标处于匀变速运动状态，且已知其初始位置的坐标分量；
5）可以建立起目标的运动学/动力学模型，并可确定其初态。、
在双星定位系统中，结合数字地面高程，满足条件2），并已知目标在赤道平面北侧，具体的定位过程是：首先由中心发出信号，分别经两颗卫星反射传至接收部分，再由接收部分反射两颗卫星分别传回中心站，中心站计算出两种途径所需时间t1，t2，再经过计算即可完成定位，计算过程如下：
c×t1=2（r1+R1）(1)
c×t2=2（r2+R2）(2)
由于卫星1、卫星2是地球同步卫星，所以两颗卫星和中心站的地心坐标都是已知的而根据数字地面高程，接收部分的高程也是可知的，因此，（1）、（2）中R1、R2是已知的，C 是光速，这样就只剩下两个未知数r1、r2，可以通过两个方程解出。
其中，只有x、y两个未知数。至此，就可能确定接收机的二维位置，定位精度在15米左右。
三、系统功能
目前该系统可提供四大功能：快速定位；实时导航；简短通信；精密授时。
1、快速定位
地面中心站发出的测距信号（具体为格式化的帧结构及其伪码）含有时间信息，经过卫星-用户终端站-卫星，再回到中心站，由出入站信号的时间差可计算出距离。
优先级最高的用户，从用户终端站发射应答信号到用户终端站到定位结果，可在1s之内完成。定位精度高，一般为几十米，可提高到10m以内。
2、实时导航
对运动用户提供前进距离和方位的业务称之为导航。由于本系统的全部数据处理集中于地面中心站，中心站有庞大的数字化地图数据库和各种丰富的数字化信息资源，地面中心站根据用户终端站的定位信息，参考地图数据库可迅速地计算出用户前进目标的距离和方位，可对用户终端站发出防碰撞的紧急报警，可通知有关部门对出事地点进行紧急营救等等。
快速定位、数字化地图库加高速计算机处理，从而使神州天鸿系统具备了实时导航的能力。
3、简短通信
实现无线电通信的基本条件是：
线路要是双向的，每一端既能发射又能接收；
双方各有特定识别码，即不会送错又不会被第三者所接收；
通信电文预先约定，能够互相译出。
本系统的地面中心站和用户终端站收发机具备这几个条件，因为系统是双向闭合环路，每个终端站收发机都有专用识别码。终端站收发机随机地响应某一时刻的询问信号（又叫测距信号），响应信号和询问信号的帧格式结构中都有通信信息段。终端站想向领导机关请求指示，或想与某终端站联系时，用收发机的信息键盘键入对方地址码（专用识别码）和通信电文，随响应信号送入地面中心站。地面中心站收到这个终端站的响应信号后，译出要联系的终端站地址和通信电文。中心站把通信电文放入要联系的终端站能够解出通信码的信息中，随询问信号发射出去，对应终端站或领导机关便可得到通信信息。非对应地址码的终端站解不出通信段内容，只出现干扰噪声。需要回答的终端站，只需重复上述过程。伪码相关接收保证了通信只在特定终端站之间进行。通信信息段的容量决定了通信的速度和可参加通信的终端站数量。实际上，定位终端站的位置数据也是作为通信信息发给终端站的。注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息。
4、精密授时
授时与通信、定位是在同一信道中完成的。地面中心站的铯钟产生标准时间和标准频率，通过询问信号将时标的时间码送给终端站。授时终端站与普通定位和通信终端站的不同之处在于有一个解码器和一个计数器。解码器解出询问信号的时间码，计数器记录时间码的时标与终端站钟的钟差。由于信号空间传播的时间延迟，计数器记录的钟差是伪钟差。通过终端站的响应信号，地面中心站计算出时延，连同UTC(世界协调时)与UT1（授时终端站当地时）的改正数一起送给终端站，终端站便可将伪钟差减时延而得到终端站钟的UTC标准时间，或再加改正数得到UT1标准时间。
本系统的伪码频率为8MHZ，即码元宽度为125ns，以二十五分之一的量化精度测量，则最小时间测量可到5ns。因而测量值可小于10-8s，是高精度的时间信息。根据不同的精度要求,利用授时终端,完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步,提供100ns（单向授时）和20ns（双向授时）的时间同步精度。
四、未来展望
可以肯定的说，北斗导航定位系统的双星定位，只是初步实验阶段，以后除了发射同步卫星外，还要发射多颗极轨卫星，以实现北斗系统的全球定位和实用化。 中国第二代导航卫星系统设想如下：
1．第二代导航卫星系统的体制
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息，而是直接接收卫星单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受限制，并可提高用户位置隐蔽性。其代价是：测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证，所有用户机使用稳定度较低的石英钟，其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由4个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见4颗以上几何位置合适的卫星进行测距，从而使得星座所需卫星数量大大增多，系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心，需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护，需要加快向国际电联申请和协调。
中国第二代导航卫星系统复杂，全系统的设计研制和运行管理尚缺少经验，但中国对卫星的测控技术已有一定基础。北斗导航系统和广域差分系统的研发直接为中国第二代导航系统的研制和运行锻炼了技术队伍和积累了经验，各地面台、站设施等可在第一代导航卫星系统已有设备基础上进行扩建，卫星平台、运载火箭、双向数据移动通信等均可以继承或采用成熟技术。国内GPS的广泛应用为中国未来的卫星导航提供了应用基础和广阔的市场。发展新一代导航卫星系统不仅是必要的，而且在技术、经济上也是可行的。
2．第二代导航卫星系统发展途径
（1）充分保证民用导航精度
提供双频信号以消除电离层引起的误差，不实施SA干扰降低导航精度，C／A码公众自由使用并与国际格式兼容，不收费用；对授权用户提供双频和广域差分信息，以进一步提高导航精度和提供准实时完好性信息。GPS广泛开发民间应用，形成重要产业，其军民用之比已达1∶20。由于民用接收机的普及、批量生产和商业竞争，民用产品的数字化、小型化和性能大大提高，价格显著下降，反过来又促进了GPS的军事应用，更大程度地满足了需求。相反，俄罗斯没有开发民用市场，军用接收机只生产了2000部，价格昂贵，性能不高。因此，中国在建立第二代导航系统的同时，应发挥中国导航C／A码精度高、含有亚洲区域加强系统的优势，首先开发国内民用市场，开发出批量生产的廉价国产导航接收机，普及国内民间应用，逐步取代进口产品，形成产业，进而开发中外导航信号双模式兼容、并可接受区域加强的高精度高可用性接收机，进一步拓宽需高安全性的中外用户在亚洲的应用市场，逐步建立中国导航系统今后持续发展的物质基础，为将来发展全球性的国际市场做好准备。建议中国指定相应领导部门加强民用卫星导航的开发和应用工作的管理。
（2）以建立全球导航系统为长远目标，分步实施
中国的卫星导航系统究竟应该是区域的还是全球的，这是中国导航界专家广泛关注的一个重要问题。当前为了首先确保在国内及附近海域的需求（少数国际民航飞机和航海船只除外），并力求减少初期一次性投资额度，在近期内仍以建成北半球约120度经度范围内的区域系统为宜。但从长远发展打算，中国经济和科学技术的发展离不开卫星导航，低轨飞行器的定轨也要求有全球导航系统支撑，要认真考虑中国区域系统今后顺利发展成为全球系统的可能性。这也有利于和俄罗斯、欧洲一起打破美国GPS独霸世界的局面，有利于民用方面今后开发导航产业的国际市场，满足国际航空、航海和航天器全球导航的需要。因此，从前瞻性考虑，建议以建立全球导航系统为长远目标，按技术经济条件采取先区域后全球的两步实施方针。实现这一方针的可行性在于当前区域系统必须和未来全球系统在体制上兼容，区域星座可以扩展为全球星座，今后可根据中国国力和实际需要，随着后续卫星的发射，以最小的代价平稳地发展成全球系统。这一技术途径的可行性在于寻找到合适的卫星星座，下面为可考虑的几种区域星座轨道类型。
1地球静止轨道（GEO）：卫星星座可一天24小时静止在规定的赤道位置上空，提供本区域导航服务，卫星利用率高。这就是北斗导航系统采用的星座，而且地球静止卫星也广泛应用于全球导航系统的区域增强系统。由于地球静止轨道卫星都处于赤道面内，受导航定位所需几何构形的限制，每个用户只能最多利用2颗相间隔30度以上经度的卫星。全区域究竟布设几颗地球静止轨道卫星则取决于导航服务区域大小，但单用地球静止轨道卫星是不够的，还必须有相对于地球移动的高纬度卫星参与导航星座。
2大椭圆轨道卫星星座：最典型的是俄罗斯用于高纬度地区广播卫星的"闪电"12小时卫星轨道。这是一种大偏心率（通常取0．7左右）轨道，轨道倾角63．43度，其远地点在北半球本国高纬度上空，星下点轨迹移动缓慢，5日内可保持近10小时有效运行。一个轨道面内均匀分布3颗星，即可保持一个高纬度星位的连续存在。其近地点在南半球，停留时间很短，卫星高度很低，用户可见区域范围小，对用户的导航贡献小。另有一个远地点在地球背面，经度上远离服务区，本区域系统不能加以利用。另外，这种轨道的卫星高度变化剧烈，对信道设计很不利。因此，对大椭圆轨道不予考虑。
3倾斜地球同步轨道（IGSO）：卫星星座的轨道倾角为55～63．43度的24小时地球同步轨道，即所谓的大"8"字形轨道，中心位于赤道某设定的经度上，高度与地球静止轨道卫星相同，卫星星下点24小时轨迹在本服务区内南北来回运动，也是一种利用效率较高的区域星座，但只限于在本经度区域内使用。在立足于国内台站测控的条件下，中国采用9颗倾斜地球同步轨道卫星与4颗地球静止轨道卫星相结合可以建立区域导航系统，但接近服务区边缘处因卫星定轨精度下降导致导航精度明显恶化。欧洲曾对这种轨道星座方案作了多年研究，并企图在全球寻找几个区域系统联网成全球系统的合作伙伴未果，最终放弃了这种方案。如果中国采用这种轨道星座，将来发展成为全球系统是不可能的。
4中高度圆轨道（MEO）卫星星座：这是一种周期为12小时，倾角为55～63．43度的轨道，是经过GPS和GLONASS系统成功运行证明性能优良的全球星座轨道。分析计算证明，24颗倾角为55度的MEO卫星分布在3个轨道面内，可满足全球导航精度（3个倾角为54．74度的轨道面通过地心相互正交，卫星在全球分布最均匀，明显优于GPS的6个轨道面）。这种单一由MEO卫星组成的星座必须布满全部24颗卫星才能有效地投入运行，如要满足民航可用性要求和精密近进，则必须增加地球静止轨道卫星（GEO）进行区域加强，或大量增加MEO卫星。由于每一MEO卫星星下点轨迹历经全球，其优点是可立足于本国国土内测控所有卫星。中国服务区地处北纬55度以南（实际上南半球地区同样可以服务），东西经度范围很大，占全球1／3，平均每颗星约有2／3的时间可为本区域系统内的用户服务。采用其12颗星的子星座与4颗地球静止轨道卫星相结合（12MEO＋4GEO），可满足区域系统的导航要求。如果后续布满24颗卫星，则发展成为高精度区域加强的全球系统，可达到民航精密近进导航要求。下表为各类轨道星座HDOP与VDOP值的比较，其中HDOP为水平几何放大因子，VDOP为垂直几何放大因子，它们和测距精度相乘可分别获得水平与垂直定位精度。比较数据表明所建议的轨道和GLONASS型轨道都可满足要求。前者，全球星座的精度更好；后者，所有中高度圆轨道卫星都历经同一星下点轨迹，有利于消除地球重力异常对星座内各卫星影响的差异，同一地面站可以分时监控到所有轨道面的卫星。
中文摘要 提 要：建立我国导航卫星系统意义重大，条件也日益成熟。我国导航卫星系统应是一个全天候、连续性、三维性、高精度、被动式和区域性的导航定位和定时系统，采用单向卫星测距工作体制，星座由地球静止卫星和倾斜全球同步轨道卫星组成，每个卫星用三个L频率发射导航信号。导航载荷包括伪随机测距码产生器，超稳定度频率标准和导航数据处理器等。系统具有向广大用户提供导航、精密定位和时间传递能力。本文尝试对我国导航卫星系统进行初步设计。首先提出我国未来导航卫星系统的技术要求和发展目标与工作体制；接着重点讨论星座选择，提出星座构筑方案；随后略述导航载荷、地面和用户部分；最后给出系统性能预测和可行性初步分析。
正文 要求与目标
在人类经济社会和军事活动中，导航占有很重要的地位。世界主要大国非常重视发展导航卫星系统。美国和俄罗斯近年相继建成它们的新一代导航卫星系统—全球定位系统（GPS）和全球导航卫星系统（GLONASS）。欧洲人与一些国际组织不愿冒依赖美俄军事导航系统的风险，正积极建立欧洲导航卫星系统（ENSS）与完全民用的全球导航卫星系统（GNSS）。我国是一个发展中的社会主义大国，社会发展与民族振兴，国家经济建设与国防建设，未来高科技局部战争与新世纪全球竞争的挑战，都迫切要求我国建立和完善自己的导航卫星系统。随着我国国力的增强和科学技术的发展，建立和完善我国导航卫星系统的条件也日臻成熟。在这世纪之交，研讨我国的卫星导航发展策略，无疑是适时的、必要的。
我国导航卫星系统的技术要求和发展目标应当是：* 三维定位和定时能力：系统应能提供用户的纬度、经度和高程，或三维直角坐标及速度。系统还应有定时能力。* 服务连续性：系统能够提供连续24小时服务，并具有高可用性。* 高精度：在自主方式（非差分方式）工作时，系统的三维定位精度应当优于10米（95％），定时精度优于20纳秒（95％）。用大地型接收机在差分方式工作时，系统支持厘米级的精度要求。* 区域性：系统至少覆盖我国及其周边地区，以满足不同用户组在我国领土、领空、领海以及远海进行各种作业及活动的需要。* 被动式：系统仅仅依靠接收卫星发射信号工作，用户数量不受限制。* 应用多样性：系统用户包括陆地、海洋和空中用户，提供导航、定位、定时服务，支持陆地交通管理、舰船航行和进港、飞机航路、非精密进近和精密进近（至I 类）以及大地测量精密定位等。* 可演进性以及可同其他系统的互操作性：系统可以是一个纯粹区域系统，也可以作为一个独立‘空间模块’逐步演变成全球GNSS之一部分。系统还应当与GPS/ GLONASS具有一定程度的互操作性或兼容性；* 军民共用性：系统设计照顾军民用户的需求。军事用户或民间用户的特别需求，采用特别设计（如对一部分信号加密）解决。系统军民共用。
概括来说，我国的导航卫星系统应是一个全天候、连续性、三维性、高精度、被动式和区域性的导航定位和定时系统，支持陆地、海洋和空中用户导航定位需要，同时与GPS/GLONASS/GNSS具有互操作能力。
建立导航卫星系统，技术复杂，涉及面广。下面作者仅就若干问题加以研讨，提出初步设计意见。工作体制
象GPS/GLONASS一样，系统采用伪随机码单向测距体制。用户同时观测至少至四个卫星的距离。距离测量这样完成，即将进入接收机的卫星信号与接收机产生的复制信号匹配（相关），测量相对本地钟的接收相位。测量距离包含钟偏差以及其他影响， 所以称为伪距。卫星除发射测距信号外，还广播它们的估计位置。用至少四个伪距测量，结合轨道位置、星钟改正和其他信息，可以解算四个未知数，它们通常是纬度、经度和高程和用户钟改正数。如果高度或时间已知，可以用少于四个卫星。
卫星的未来位置由利用地面监测站采集的距离测量估计。主控站用预测算法产生未来卫星位置的估值和未来卫星钟改正。然后将这些信息通过地面站注入到卫星存储器。 系统包括空间部分、地面监控部分和用户部分。系统星座
轨道选择
为满足区域覆盖的要求，最佳的轨道选择是地球同步轨道（GSO）。最佳星座应当由一组地球静止卫星（Geostationary satellite) 与一组倾斜地球同步轨道(Inclined GeoSynchronous Orbit)卫星组成。 GEO的轨道面与地球赤道面重合，相对地面观测者，卫星好像在赤道上空静止不动，在24小时内都可以看见；IGSO的轨道面对地球赤道面倾斜一个角度，地面轨迹为限制在一定的经度带内的‘8’字（见后面图2），观测者一天可见时间长达15小时，如果轨道系有较大偏心率的椭圆，其远地点又在观测者所在半球，可见时间更长。但是，鉴于下述理由宜采用近园轨道而非大偏心率椭圆轨道：* 园轨道使用户接收机的多普勒和接收信号功率变化范围最小；* 园轨道简化卫星设计（卫星载荷，辐射效果）；* 园轨道有利于南北方向覆盖，便于在该方向扩展服务；* 园轨道使由卫星机动引起的不可用性减至最小。
用GEO增强GPS的观点已众所周知，而用IGSO导航的思想近年始见报道[1,2,3 ]。基于GSO的导航系统有其重要优点：（1）星座可以提供优良的几何性能。如文献[1]指出，由8个GEO和16个IGSO组成的24个GSO星座提供的全球几何性能优于24个卫星的GPS星座；（2）系统构成有很大的灵活性。几个GSO卫星可以构成一个‘空间模块’，一个模块即是一个区域系统；全球系统可以由模块拼接而成，而且在构成全球系统之前即可以先期得到区域能力。
欧洲正在建立的GNSS2包括24个IGSO，ENSS是它的一个子系统，包括12个IGSO[3]。
星座性能判据
星座结构指星座包括多少GEO和多少IGSO以及它们的轨道配置。确定星座的主要原则是使导航性能满足规定的要求。各类用户的导航性能要求差异很大。仅就导航精度而言，一般来说，海上用户主要关心平面位置，航空用户比较重视垂直位置，而多数陆地用户既要求平面位置，也重视垂直位置。星座设计应当尽可能满足更多用户界的要求，而不只局限某类特别用户的要求。然而实际表明，星座如果能提供航空用户I类精密进近要求的垂直精度，它也能提供较好的水平位置精度，从而可以满足大多数用户的要求。
导航精度取决于测距误差和星座几何。用UERE表示用户测距误差，PDOP表示星座几何，则用户三维位置误差可表示为：
PNSE(95%)=2UERE*PD式中PDOP称为三维位置精度扩散因子。类似地，还可写出水平位置误差、垂直位置误差和定时误差的表达式，它们分别涉及HDOP、VDOP和TDOP。这些DOP都属于称为精度几何扩散因子的GDOP的参数，它们实质上代表星座几何对导航误差的影响。各种DOP的数学定义参见附录。
DOP值的大小是研究星座结构的基础。最佳星座的DOP应当最小。当然，DOP值最小，导航误差未必最小，因为导航误差还与用户测距误差有关。但是，在讨论星座结构时，总是假设用户测距误差是一定的。那么这时导航误差便取决于DOP的大小。DOP值越小，星座几何越好。因此，DOP成为确定星座几何的基本参数。DOP值可以是瞬时值、24小时平均值或者在每一具体地点和任意一段时间操作（如I类精密进近）平均值等。在我们的研究中，我们不打算采取这些DOP值，而采用在我们预定服务区24小时的平均值。后面我们会给出我们模拟计算得到的各种DOP值，它们各有其应用场合，不过我们更为注意PDOP，VDOP和GDOP， 因为它们在实践中更为常用。星座选择
我们的星座包括GEO和IGSO。GEO当然位于唯一的赤道面，那么IGSO布置在多少倾斜轨道面上为好？从便于星座布置和替换的角度来说，采用一个轨道面有好处。多轨道面的好处是提供卫星飞过用户天顶的可能性，有利于改善星座相对用户的几何，特别是当服务区的经度跨度大时这种优点比较明显。我们的模拟结果表明，对于我国这样的经幅（在70°E和140°E之间），相对一个轨道面，用两个或三个轨道面，对服务区东西边沿地带的精度稍有改善，但是使服务区的整体精度却略有降低。因而采用多轨道面至少没有明显的优点。
图1所示的卫星对地球的几何有助于这一问题的直观理解。图中E代表最小高度角，α代表在卫星高度处地球的视界半角(view half-angle)，β叫做可见半角（visibility half-angle)。α和β为最小高度角E的函数。对于GSO，当E=5°时，α=8.62°,β=76.38°；当E=15°时，α=8.36°, β=66.64°。换句话说，当E=5°时，每个卫星覆盖星下点76.38°内的用户，当当E=15°时，覆盖星下点66.64°内的用户；我国区域系统服务范围大约为55×70 ，一个轨道面上的一组IGSO加2或3个GEO组成的星座，在其服务区内完全可能保证较好的卫星几何，更多的轨道面对改进卫星几何不会带来明显好处。因此如果仅考虑区域要求而不考虑向全球系统的演进，采用一个轨道面为好。如果考虑全球系统要求，最佳轨道几何可能要求IGSO至少两个甚至三个轨道面。
图1 卫星－地球几何
图2 IGSO卫星地面轨迹图
基于上述分析，我们假定星座这样选择：一个GEO在70°，一个在140°，若有第三个GEO，布置在105°E ；IGSO卫星在轨道上等间隔分布，轨道倾角为63.43°（临界角，在此角度，由地椭引起的近地点幅角的进动率等于0）,轨道在大约70°E 和140°E 的中间即105°E 处通过赤道，它们的地面轨迹如图2所示。星座结构如图3所示，其覆盖区大约70°N-70°S/50°E-160°E ，比我国及周边地区要大得多，当然这是高轨道的缘故。
图3 星座结构示意图
现在根据上述星座假设计算在预定服务区的DOP值。为此我们将区域70°N-70°S/50°E-160°E划分为3Χ3的网格，对每一格网点每10分钟计算一个DOP值，然后取其24小时的平均值。最后将服务区0-55°N/70°E-140°E 内所有有效网点的DOP值取平均，得24小时区域平均值。在计算中我们采用卫星截止高度角 ，以顾及卫星视线可能受到较高障碍物的遮挡。表1列出对不同的星座结构（即两个或三个GEO加上不同数目的IGSO）在区域0-55°N/70°E-140°E（包括我国及其周边地区）内24小时的各种DOP平均值。值得指出，表1不仅对
表1 在区域0-55°N/70°E-140°E 内24小时的平均DOP值位于北半球的服务区有效，对于南半球的对称地区同样有效，这是由于星座覆盖在南、北半球具有对称性。应当说明，在模拟计算中，相应于VDOP>99的各种DOP值未统计在24小时DOP均值内；在服务区取区域平均时，大于10的DOP值被认为不可用（outage），也未参与统计。表中DOP值下面的百分数表示在服务区内DOP<10的有效网点数与总网点数之比，不妨管它叫做平均区域可用性。小于100%指示部分网点的DOP值大于10。100%指示所有网点的DOP值均小于10，从表1看出，当IGSO数少于6时，在服务区内存在部分地点，其DOP值不可用。只有当IGSO数达到6之后，在服务区内全部DOP值都可用（表中百分数100%未注记）。从表1还看出，当IGSO数少于6时，位于105°E赤道上空的GEO对于改善星座性能具有明显的作用，当IGSO数多于6时，它对星座性能的改善作用逐渐不够明显。
显然由于各种因素，星座布置将来很可能是渐进式分步实施。我们建议，第一步布置3个GEO和3个IGSO作为最经济的初始星座；第二步布置2个GEO加上6个IGSO作为改进星座。这两种星座可满足陆地海洋部分应用需要，欲满足I类精密进近，还必须局部增强。第三步布置2个GEO加11个IGSO（见图3）或3个GEO加10个IGSO作为工作星座。第三步是我们星座建设的最终目标。这种星座基本覆盖和满足陆地海洋和空中的导航需要，特别是可能直接用于I类精密进近，因为当UERE小于1.2米（这一指标是可能达到的）时，这种星座能够提供小于6米的VNSE（95％）。
图4－图6分别给出这三种星座结构的PDOP分布。
图4 3GEO＋3IGSO星座的PDOP分布图
图5 2GEO＋6IGSO星座的PDOP分布图
图6 2GEO＋11IGSO星座的PDOP分布图导航载荷
下面参考[3]给出导航载荷基本设计。导航载荷产生并向用户发射导航信号。它包括：* 伪随机噪声产生器，产生测距码* 超稳定度频率标准* 频率综合器，形成导航信号频率* 上变频器、放大器和天线* 调制器* 导航数据处理器
导航载荷的方框图如图7所示。考虑到L波段频率的现有分配情况，建议选用L1=1634.89MHz，L1*＝1584.79MHz，L2＝1213.63MHz。选择3个频率的理由是为了电离层改正和便于模糊度分解，以便更好地提高导航定位精度。载荷的主要参数是：* 带宽：8～12Mchips/s* 测距码频：10.03MHz* 测距码重复周期：1ms* l数据速率：50bits/s* 载波调制： 相位调制。
天线的口径大约80cm，发射功率大约40W。用户的最小接收功率约-160dbW。
导航载荷的各个部件要有双备份甚至三备份。整个卫星的功耗在250W到300W之间。
图7 导航载荷主要方框图地面和用户部分
系统的控制假定完全在地面实现。地面部分包括主控站和监测站网，监测站测量至卫星的距离和相位，供计算卫星轨道用。监测站的地理分布的经纬差尽可能大。主控站利用监测站发来的数据计算卫星轨道并预测未来卫星位置和卫星钟改正。预测的卫星位置和钟差参数通过专用天线按一定间隔或根据用户距离误差的实际增长情况适时注入至卫星。
上述方案未考虑星间通信和星间测量（距离、时间传递等）与星上自主产生星历改正的情况，将来实际设计时，应当考虑包括这种选择的可能性，因为它不但减轻了地面部分的负担，而且也有助提高系统的精度。
用户接收机依应用需要有不同类型。主要类型有导航型和测地型，前者可以仅用伪距测量，供导航用，后者包括伪距和载波相位测量，供精密定位用。其他还可以有定时和电离层测量用接收机。系统预期性能卫星星座是：* 2或3个GEO，多至11个IGSO* IGSO在一个轨道面等间隔分布* 63.43°倾角* 24小时轨道覆盖区：70°N-70°S/50°E-160°E 服务区：0-55°N/70°E-140°E 用户测距误差预算如下：
误差源
空间部分和控制部分 1.0 m
用户* 电离层延迟 0.1* 对流层延迟 0.5* 接收机噪声 0.1* 多路径 0.3* 其他
总UERE(1σ) 1.17
假定UERE＝1.2m。那么，根据表1的DOP值，对于建议的分步部署的星座计划，我们得到系统的平均导航误差（2σx DOP），载于表2：
表2 平均导航误差预算水平(m)垂直(m)三维(m)定时(ns)3GEO+3IGSO7.6*9.4*11.1*28*2GEO+6IGSO5.38.9 10.3262GEO+11IGSO3.95.96.816
* 存在中断(outage)地区可行性初步分析
基于GSO的导航系统相对而言是经济的，非GSO轨道（如ICO，GPS和GLONASS）要得到与GSO轨道同样的星座几何性能大概需要一倍以上的卫星数目[1]。即使考虑到GSO的发射质量大于ICO的发射质量，GSO星座的总费用比ICO还是要低。
GSO的导航载荷重量预计不超过150kg，卫星净质量大约500kg。发射质量不超过1500kg。采用长征三号运载火箭发射是可行的。为了保证星座的最大可用性，尽可能降低轨道机动的频度是重要的。轨道机动频度的主要决定因素是避免与赤道上的卫星碰撞。如果轨道有点偏心率，碰撞问题就可以避免。其次的因素是由于作用于IGSO的摄动引起的DOP值的降低。最佳设计卫星轨道参数，可以使摄动影响减至最小。GEO和IGSO的动力学模型需要研究。GPS卫星轨道的研究为GSO轨道的研究提供一些参考，得到米级精度的轨道是有希望的。 导航载荷的基本方案是可行的。GPS/GLONASS已提供了成功的经验。比较不确定的因素可能是频率选择，考虑到L 波段的频率分配是一个复杂问题，频率的再研究和协调是很有必要的。
建成一个2GEO＋11IGSO星座的导航系统耗资大约20～30亿人民币。这笔投资是值得的，它的经济、军事和社会效益是难以估量的。单在经济效益方面，将来它完全可能形成一个支柱产业，GPS产业就是一个好例子。致谢 在本文撰写过程，作者与张瑞华高级工程师进行过有益讨论，宋小勇同志曾帮助精心绘制插图，在此对他们一并表示感谢。
参考文献[1]Giorgio Solari and Pedro Pablos, Constellation Options for Future Civil GNSS, Proceedings of the National Technical Meeting“Navigating The 90*s:Tehnology, Applications, and Policy” Anaheim, California ,January 18-20,1995[2]Pedro A. Pablos and Juan R. Martin, European Constellation Contribution to GNSS, Proceedings of the 10th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GPS-97, September 16-19,1997, Kansas City, Missouri[3]*.Ingemar Skoog,Yury V. Medvedkov, Sergey G. Revnivykh, PROPNASS,German/Russian Concept for a European NavSat System, Proceedings of the 10th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GPS-97, September 16-19,1997, Kansas City, Missouri
英文摘要 On Initial Design of Chinese Navigation Satellite SystemWei ZiqingAbstractThe setting-up of Chinese Navigation Satellite System(CNSS) is of great significance, and the condition of it is today more mature than ever. The CNSS should be an all-weather, continuous, three-dimensional, high accuracy, passive and regional navigation, positioning and timing system, operated on one-way ranging to satellite. The constellation would consist of a set of geostationary and inclined geosychronous orbit satellites each of which should transmit navigation signals at three L-band frequencies. The navigation payload would include pseudo-random ranging code generator, ultra-stable frequency standard and navigation data processor, etc. The system should provide a broad spectrum of users with the navigation, precise positioning and time transfer capability. The paper is intended to carry out the initial design for the CNSS. First proposed are the technical requirements and developmental targets and the operation principles for the CNSS, followed by the discussion on constellation selection and its structure proposed, then outlined are the navigation payload and the ground and user segments, and finally given are the expected system performance and initial feasibility analysis
正文 要求与目标
在人类经济社会和军事活动中，导航占有很重要的地位。世界主要大国非常重视发展导航卫星系统。美国和俄罗斯近年相继建成它们的新一代导航卫星系统—全球定位系统（GPS）和全球导航卫星系统（GLONASS）。欧洲人与一些国际组织不愿冒依赖美俄军事导航系统的风险，正积极建立欧洲导航卫星系统（ENSS）与完全民用的全球导航卫星系统（GNSS）。我国是一个发展中的社会主义大国，社会发展与民族振兴，国家经济建设与国防建设，未来高科技局部战争与新世纪全球竞争的挑战，都迫切要求我国建立和完善自己的导航卫星系统。随着我国国力的增强和科学技术的发展，建立和完善我国导航卫星系统的条件也日臻成熟。在这世纪之交，研讨我国的卫星导航发展策略，无疑是适时的、必要的。
我国导航卫星系统的技术要求和发展目标应当是：* 三维定位和定时能力：系统应能提供用户的纬度、经度和高程，或三维直角坐标及速度。系统还应有定时能力。* 服务连续性：系统能够提供连续24小时服务，并具有高可用性。* 高精度：在自主方式（非差分方式）工作时，系统的三维定位精度应当优于10米（95％），定时精度优于20纳秒（95％）。用大地型接收机在差分方式工作时，系统支持厘米级的精度要求。* 区域性：系统至少覆盖我国及其周边地区，以满足不同用户组在我国领土、领空、领海以及远海进行各种作业及活动的需要。* 被动式：系统仅仅依靠接收卫星发射信号工作，用户数量不受限制。* 应用多样性：系统用户包括陆地、海洋和空中用户，提供导航、定位、定时服务，支持陆地交通管理、舰船航行和进港、飞机航路、非精密进近和精密进近（至I 类）以及大地测量精密定位等。* 可演进性以及可同其他系统的互操作性：系统可以是一个纯粹区域系统，也可以作为一个独立‘空间模块’逐步演变成全球GNSS之一部分。系统还应当与GPS/ GLONASS具有一定程度的互操作性或兼容性；* 军民共用性：系统设计照顾军民用户的需求。军事用户或民间用户的特别需求，采用特别设计（如对一部分信号加密）解决。系统军民共用。
概括来说，我国的导航卫星系统应是一个全天候、连续性、三维性、高精度、被动式和区域性的导航定位和定时系统，支持陆地、海洋和空中用户导航定位需要，同时与GPS/GLONASS/GNSS具有互操作能力。
建立导航卫星系统，技术复杂，涉及面广。下面作者仅就若干问题加以研讨，提出初步设计意见。工作体制
象GPS/GLONASS一样，系统采用伪随机码单向测距体制。用户同时观测至少至四个卫星的距离。距离测量这样完成，即将进入接收机的卫星信号与接收机产生的复制信号匹配（相关），测量相对本地钟的接收相位。测量距离包含钟偏差以及其他影响， 所以称为伪距。卫星除发射测距信号外，还广播它们的估计位置。用至少四个伪距测量，结合轨道位置、星钟改正和其他信息，可以解算四个未知数，它们通常是纬度、经度和高程和用户钟改正数。如果高度或时间已知，可以用少于四个卫星。
卫星的未来位置由利用地面监测站采集的距离测量估计。主控站用预测算法产生未来卫星位置的估值和未来卫星钟改正。然后将这些信息通过地面站注入到卫星存储器。 系统包括空间部分、地面监控部分和用户部分。系统星座
轨道选择
为满足区域覆盖的要求，最佳的轨道选择是地球同步轨道（GSO）。最佳星座应当由一组地球静止卫星（Geostationary satellite) 与一组倾斜地球同步轨道(Inclined GeoSynchronous Orbit)卫星组成。 GEO的轨道面与地球赤道面重合，相对地面观测者，卫星好像在赤道上空静止不动，在24小时内都可以看见；IGSO的轨道面对地球赤道面倾斜一个角度，地面轨迹为限制在一定的经度带内的‘8’字（见后面图2），观测者一天可见时间长达15小时，如果轨道系有较大偏心率的椭圆，其远地点又在观测者所在半球，可见时间更长。但是，鉴于下述理由宜采用近园轨道而非大偏心率椭圆轨道：* 园轨道使用户接收机的多普勒和接收信号功率变化范围最小；* 园轨道简化卫星设计（卫星载荷，辐射效果）；* 园轨道有利于南北方向覆盖，便于在该方向扩展服务；* 园轨道使由卫星机动引起的不可用性减至最小。
用GEO增强GPS的观点已众所周知，而用IGSO导航的思想近年始见报道[1,2,3 ]。基于GSO的导航系统有其重要优点：（1）星座可以提供优良的几何性能。如文献[1]指出，由8个GEO和16个IGSO组成的24个GSO星座提供的全球几何性能优于24个卫星的GPS星座；（2）系统构成有很大的灵活性。几个GSO卫星可以构成一个‘空间模块’，一个模块即是一个区域系统；全球系统可以由模块拼接而成，而且在构成全球系统之前即可以先期得到区域能力。
欧洲正在建立的GNSS2包括24个IGSO，ENSS是它的一个子系统，包括12个IGSO[3]。
星座性能判据
星座结构指星座包括多少GEO和多少IGSO以及它们的轨道配置。确定星座的主要原则是使导航性能满足规定的要求。各类用户的导航性能要求差异很大。仅就导航精度而言，一般来说，海上用户主要关心平面位置，航空用户比较重视垂直位置，而多数陆地用户既要求平面位置，也重视垂直位置。星座设计应当尽可能满足更多用户界的要求，而不只局限某类特别用户的要求。然而实际表明，星座如果能提供航空用户I类精密进近要求的垂直精度，它也能提供较好的水平位置精度，从而可以满足大多数用户的要求。
导航精度取决于测距误差和星座几何。用UERE表示用户测距误差，PDOP表示星座几何，则用户三维位置误差可表示为：
PNSE(95%)=2UERE*PD式中PDOP称为三维位置精度扩散因子。类似地，还可写出水平位置误差、垂直位置误差和定时误差的表达式，它们分别涉及HDOP、VDOP和TDOP。这些DOP都属于称为精度几何扩散因子的GDOP的参数，它们实质上代表星座几何对导航误差的影响。各种DOP的数学定义参见附录。
DOP值的大小是研究星座结构的基础。最佳星座的DOP应当最小。当然，DOP值最小，导航误差未必最小，因为导航误差还与用户测距误差有关。但是，在讨论星座结构时，总是假设用户测距误差是一定的。那么这时导航误差便取决于DOP的大小。DOP值越小，星座几何越好。因此，DOP成为确定星座几何的基本参数。DOP值可以是瞬时值、24小时平均值或者在每一具体地点和任意一段时间操作（如I类精密进近）平均值等。在我们的研究中，我们不打算采取这些DOP值，而采用在我们预定服务区24小时的平均值。后面我们会给出我们模拟计算得到的各种DOP值，它们各有其应用场合，不过我们更为注意PDOP，VDOP和GDOP， 因为它们在实践中更为常用。星座选择
我们的星座包括GEO和IGSO。GEO当然位于唯一的赤道面，那么IGSO布置在多少倾斜轨道面上为好？从便于星座布置和替换的角度来说，采用一个轨道面有好处。多轨道面的好处是提供卫星飞过用户天顶的可能性，有利于改善星座相对用户的几何，特别是当服务区的经度跨度大时这种优点比较明显。我们的模拟结果表明，对于我国这样的经幅（在70°E和140°E之间），相对一个轨道面，用两个或三个轨道面，对服务区东西边沿地带的精度稍有改善，但是使服务区的整体精度却略有降低。因而采用多轨道面至少没有明显的优点。
图1所示的卫星对地球的几何有助于这一问题的直观理解。图中E代表最小高度角，α代表在卫星高度处地球的视界半角(view half-angle)，β叫做可见半角（visibility half-angle)。α和β为最小高度角E的函数。对于GSO，当E=5°时，α=8.62°,β=76.38°；当E=15°时，α=8.36°, β=66.64°。换句话说，当E=5°时，每个卫星覆盖星下点76.38°内的用户，当当E=15°时，覆盖星下点66.64°内的用户；我国区域系统服务范围大约为55×70 ，一个轨道面上的一组IGSO加2或3个GEO组成的星座，在其服务区内完全可能保证较好的卫星几何，更多的轨道面对改进卫星几何不会带来明显好处。因此如果仅考虑区域要求而不考虑向全球系统的演进，采用一个轨道面为好。如果考虑全球系统要求，最佳轨道几何可能要求IGSO至少两个甚至三个轨道面。
图1 卫星－地球几何
图2 IGSO卫星地面轨迹图
基于上述分析，我们假定星座这样选择：一个GEO在70°，一个在140°，若有第三个GEO，布置在105°E ；IGSO卫星在轨道上等间隔分布，轨道倾角为63.43°（临界角，在此角度，由地椭引起的近地点幅角的进动率等于0）,轨道在大约70°E 和140°E 的中间即105°E 处通过赤道，它们的地面轨迹如图2所示。星座结构如图3所示，其覆盖区大约70°N-70°S/50°E-160°E ，比我国及周边地区要大得多，当然这是高轨道的缘故。
图3 星座结构示意图
现在根据上述星座假设计算在预定服务区的DOP值。为此我们将区域70°N-70°S/50°E-160°E划分为3Χ3的网格，对每一格网点每10分钟计算一个DOP值，然后取其24小时的平均值。最后将服务区0-55°N/70°E-140°E 内所有有效网点的DOP值取平均，得24小时区域平均值。在计算中我们采用卫星截止高度角 ，以顾及卫星视线可能受到较高障碍物的遮挡。表1列出对不同的星座结构（即两个或三个GEO加上不同数目的IGSO）在区域0-55°N/70°E-140°E（包括我国及其周边地区）内24小时的各种DOP平均值。值得指出，表1不仅对
表1 在区域0-55°N/70°E-140°E 内24小时的平均DOP值位于北半球的服务区有效，对于南半球的对称地区同样有效，这是由于星座覆盖在南、北半球具有对称性。应当说明，在模拟计算中，相应于VDOP>99的各种DOP值未统计在24小时DOP均值内；在服务区取区域平均时，大于10的DOP值被认为不可用（outage），也未参与统计。表中DOP值下面的百分数表示在服务区内DOP<10的有效网点数与总网点数之比，不妨管它叫做平均区域可用性。小于100%指示部分网点的DOP值大于10。100%指示所有网点的DOP值均小于10，从表1看出，当IGSO数少于6时，在服务区内存在部分地点，其DOP值不可用。只有当IGSO数达到6之后，在服务区内全部DOP值都可用（表中百分数100%未注记）。从表1还看出，当IGSO数少于6时，位于105°E赤道上空的GEO对于改善星座性能具有明显的作用，当IGSO数多于6时，它对星座性能的改善作用逐渐不够明显。
显然由于各种因素，星座布置将来很可能是渐进式分步实施。我们建议，第一步布置3个GEO和3个IGSO作为最经济的初始星座；第二步布置2个GEO加上6个IGSO作为改进星座。这两种星座可满足陆地海洋部分应用需要，欲满足I类精密进近，还必须局部增强。第三步布置2个GEO加11个IGSO（见图3）或3个GEO加10个IGSO作为工作星座。第三步是我们星座建设的最终目标。这种星座基本覆盖和满足陆地海洋和空中的导航需要，特别是可能直接用于I类精密进近，因为当UERE小于1.2米（这一指标是可能达到的）时，这种星座能够提供小于6米的VNSE（95％）。
图4－图6分别给出这三种星座结构的PDOP分布。
图4 3GEO＋3IGSO星座的PDOP分布图
图5 2GEO＋6IGSO星座的PDOP分布图
图6 2GEO＋11IGSO星座的PDOP分布图导航载荷
下面参考[3]给出导航载荷基本设计。导航载荷产生并向用户发射导航信号。它包括：* 伪随机噪声产生器，产生测距码* 超稳定度频率标准* 频率综合器，形成导航信号频率* 上变频器、放大器和天线* 调制器* 导航数据处理器
导航载荷的方框图如图7所示。考虑到L波段频率的现有分配情况，建议选用L1=1634.89MHz，L1*＝1584.79MHz，L2＝1213.63MHz。选择3个频率的理由是为了电离层改正和便于模糊度分解，以便更好地提高导航定位精度。载荷的主要参数是：* 带宽：8～12Mchips/s* 测距码频：10.03MHz* 测距码重复周期：1ms* l数据速率：50bits/s* 载波调制： 相位调制。
天线的口径大约80cm，发射功率大约40W。用户的最小接收功率约-160dbW。
导航载荷的各个部件要有双备份甚至三备份。整个卫星的功耗在250W到300W之间。
图7 导航载荷主要方框图地面和用户部分
系统的控制假定完全在地面实现。地面部分包括主控站和监测站网，监测站测量至卫星的距离和相位，供计算卫星轨道用。监测站的地理分布的经纬差尽可能大。主控站利用监测站发来的数据计算卫星轨道并预测未来卫星位置和卫星钟改正。预测的卫星位置和钟差参数通过专用天线按一定间隔或根据用户距离误差的实际增长情况适时注入至卫星。
上述方案未考虑星间通信和星间测量（距离、时间传递等）与星上自主产生星历改正的情况，将来实际设计时，应当考虑包括这种选择的可能性，因为它不但减轻了地面部分的负担，而且也有助提高系统的精度。
用户接收机依应用需要有不同类型。主要类型有导航型和测地型，前者可以仅用伪距测量，供导航用，后者包括伪距和载波相位测量，供精密定位用。其他还可以有定时和电离层测量用接收机。系统预期性能卫星星座是：* 2或3个GEO，多至11个IGSO* IGSO在一个轨道面等间隔分布* 63.43°倾角* 24小时轨道覆盖区：70°N-70°S/50°E-160°E 服务区：0-55°N/70°E-140°E 用户测距误差预算如下：
误差源
空间部分和控制部分 1.0 m
用户* 电离层延迟 0.1* 对流层延迟 0.5* 接收机噪声 0.1* 多路径 0.3* 其他
总UERE(1σ) 1.17
假定UERE＝1.2m。那么，根据表1的DOP值，对于建议的分步部署的星座计划，我们得到系统的平均导航误差（2σx DOP），载于表2：
表2 平均导航误差预算水平(m)垂直(m)三维(m)定时(ns)3GEO+3IGSO7.6*9.4*11.1*28*2GEO+6IGSO5.38.9 10.3262GEO+11IGSO3.95.96.816
* 存在中断(outage)地区可行性初步分析
基于GSO的导航系统相对而言是经济的，非GSO轨道（如ICO，GPS和GLONASS）要得到与GSO轨道同样的星座几何性能大概需要一倍以上的卫星数目[1]。即使考虑到GSO的发射质量大于ICO的发射质量，GSO星座的总费用比ICO还是要低。
GSO的导航载荷重量预计不超过150kg，卫星净质量大约500kg。发射质量不超过1500kg。采用长征三号运载火箭发射是可行的。为了保证星座的最大可用性，尽可能降低轨道机动的频度是重要的。轨道机动频度的主要决定因素是避免与赤道上的卫星碰撞。如果轨道有点偏心率，碰撞问题就可以避免。其次的因素是由于作用于IGSO的摄动引起的DOP值的降低。最佳设计卫星轨道参数，可以使摄动影响减至最小。GEO和IGSO的动力学模型需要研究。GPS卫星轨道的研究为GSO轨道的研究提供一些参考，得到米级精度的轨道是有希望的。 导航载荷的基本方案是可行的。GPS/GLONASS已提供了成功的经验。比较不确定的因素可能是频率选择，考虑到L 波段的频率分配是一个复杂问题，频率的再研究和协调是很有必要的。
建成一个2GEO＋11IGSO星座的导航系统耗资大约20～30亿人民币。这笔投资是值得的，它的经济、军事和社会效益是难以估量的。单在经济效益方面，将来它完全可能形成一个支柱产业，GPS产业就是一个好例子。致谢 在本文撰写过程，作者与张瑞华高级工程师进行过有益讨论，宋小勇同志曾帮助精心绘制插图，在此对他们一并表示感谢。
参考文献[1]Giorgio Solari and Pedro Pablos, Constellation Options for Future Civil GNSS, Proceedings of the National Technical Meeting“Navigating The 90*s:Tehnology, Applications, and Policy” Anaheim, California ,January 18-20,1995[2]Pedro A. Pablos and Juan R. Martin, European Constellation Contribution to GNSS, Proceedings of the 10th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GPS-97, September 16-19,1997, Kansas City, Missouri[3]*.Ingemar Skoog,Yury V. Medvedkov, Sergey G. Revnivykh, PROPNASS,German/Russian Concept for a European NavSat System, Proceedings of the 10th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GPS-97, September 16-19,1997, Kansas City, Missouri
英文摘要 On Initial Design of Chinese Navigation Satellite SystemWei ZiqingAbstractThe setting-up of Chinese Navigation Satellite System(CNSS) is of great significance, and the condition of it is today more mature than ever. The CNSS should be an all-weather, continuous, three-dimensional, high accuracy, passive and regional navigation, positioning and timing system, operated on one-way ranging to satellite. The constellation would consist of a set of geostationary and inclined geosychronous orbit satellites each of which should transmit navigation signals at three L-band frequencies. The navigation payload would include pseudo-random ranging code generator, ultra-stable frequency standard and navigation data processor, etc. The system should provide a broad spectrum of users with the navigation, precise positioning and time transfer capability. The paper is intended to carry out the initial design for the CNSS. First proposed are the technical requirements and developmental targets and the operation principles for the CNSS, followed by the discussion on constellation selection and its structure proposed, then outlined are the navigation payload and the ground and user segments, and finally given are the expected system performance and initial feasibility analysis
单板定时型北斗用户机（OEM板）
单板定时型北斗用户机（OEM板）是基于北斗的卫星授时系统，为满足客户二度开发而研发的新型产品。具有体积小，重量轻等优点。
【整机规格】
外形结构尺寸：86mm×150mm×18mm
重量（主机）：150g
电源： DC5V或DC12V
单收天线：Ф140×82mm
电缆模块（可选）：直径：4mm
长度：3.5~30m
接口：接收天线接口
串行通信接口
1pps 信号输出接口
指挥型用户机
指挥型用户机是用于对集团用户群进行管理指挥的特殊用户机，是北斗一号系统通信和位置报告功能的体现。指挥型用户机一般作为指挥调度网络的中心使用，也可以作为多级指挥网络的中心信息环节。
组成
指挥型用户机由天线、主机及计算机三部分组成。
天线：含收发天线，前置放大器及功率放大器等功能模块并且配备3~20m各种长度的连接电缆。
主机：含收发通道、信号信息及供电等功能模块，+220交流电或10V~32V两种供电模式
计算机：北斗信息的顶层处理中心，可配备普通显示器或大屏显示器
功能
-> 具备普通用户机的点对点通信、定位导航和定时功能；
-> 可以接收所有出站波束的信号，获取数据信息（4~6个波束）；
-> 可以监测所辖用户机的所有定位、通信和定时信息；
-> 可以对所辖用户机进行单个、部分或全部的指挥调度；
-> 具有友好的图形人机界面、数字地图及强大的信息处理和存贮能力。
便携式用户机
便携式用户机是为了适应单兵野外作战训练而专门研制，具有体积小、重量轻、功耗小、携带方便等特点。
有两种款式或供用户选择
●手持式用户机
集天线、通讯、信号处理终端操作键及显示器、电池等于一体。
●背负式用户机
将天线、电池、主机分开，使得各部分的体积、重量减小，分别装于头盔、马夹等。不仅携带方便而且不易影响其他行动。
电磁兼容性：完成符合GJB-151-97的有关规范。
保密性：采用智能IC卡，保证了传送信息加密，使信息不易被截获或解密。
功能：
-> 具有定位、通信、导航三大功能。
-> 配有电子地图、手写输入、文本图片发送等功能，并配有双手柄操作功能。
信型用户机
通信型用户机是基于“北斗一号”卫星系统的通信功能而研制的功能专一的数据转发设备。该设备与遥测前端设备结合使用，可实现车辆状态参数、森林火警、水文雨量等信息距离自动监测等功能。具有体积小、重量轻、全天候、投资小等优点。特别适用于大范围分散区域及常规通信实现代价比较大的领域。
根据用户机的用途，通过适当调整相应的软件即可构成中心用户机、测站用户机等类型，从而组成具有特色的北斗数据通讯网络。
组成及规格：
主机单元：200×170×52mm
天线单元：Ф200×115mm
供电：DC+12V 四芯插座
数据接口: RS232
天线接口：复合插座(含发射、接收控制)
选件：太阳能电池系统
功能：
-> 可自动发送通信回执；
-> 可进行汉字和BCD电文的传输；
-> 每次可传输最长为1680bit的信息(120个汉字或420个代码)；
-> 可对外围设备进行授时，以确保外围设备时基准确；
-> 可接收外围设备的信号发射指令，并完成数据发送；
-> 可对监测站发布招测控制命令，从而实现远距离监测。
特点：
与现有无线网和卫星通信系统相比具有不占用卫星专门信道、安装方便、设备便宜、不受地域限制、运营费低等特点。
定时型用户机
定时型用户机是以北斗一号卫星系统的时间基准为依据而研制的高性能、高精度定时（授时）型用户机，无需入网注册即可实现定时、授时功能。用户只需要从串口输入自己当前的大致位置，即可获得所需UTC时间或北斗时间以及标准的1PPS信号，其中精度优于100ns。该产品已在航天测控系统、军用雷达、军用询问机等设备中获得应用，在民用移动通讯领域作为时间基准逐步被推广运用。
该产品属标准模块产品，既有固定的模块结构也可以根据不同的用户要求设计形式多样的模块结构
组成及规格：
主机单元机型一：200×170×52mm
主机单元机型二：170×85×45mm
天线单元：Φ140×82mm
功能：
-> 可应用于作战训练试验各系统，各部门的时间统一，并提供高精度的时间基准；
-> 可对用户进行授时(提供年、月、日、时、分、秒)；
-> 可用于地面通信及基站间的时间同步。
兼容性：
可以代替GPS及其它授时设备，也可互为备份
接口：1、RS232
2、双Q9输出 10K和1PPS
电源：9~24V
OEM型用户机
嵌入式OEM型用户机是为了满足用户进行二次开发而研制的标准模块设备，该模块同样具备通信、导航定位、定时（授时）三大功能，具有体积小，可移植性好，可以广泛应用于军事及民用领域中，又可同其他导航设备共同开发实现组合导航。该设备可代替GPS作为其他设备的时间基准，可以广泛应用于军用、民用定时（授时）系统，实现系统时间同步，也可作为无源定位用户设备的配套产品使用。
模块组成及规格：
主板模块 172×130×28mm
天线模块（可选）收发天线：Φ190×115mm
单收天线：Φ140×82mm
DC/DC模块：70×130×20mm
电缆模块（可选）直径：4mm
长度：3.5m、30m
电池(可选)：175×180×42mm
整机规格：
195×6160×30mm
整机OEM型 （不封装）180×130×28mm
电源：DC12V-32V
接口：接收/发射信号
控制信号接口
串口通信接口
1pps 信号输出接口
10kpps信号输出接口
单板定时型北斗用户机（OEM板）是基于北斗的卫星授时系统，为满足客户二度开发而研发的新型产品。具有体积小，重量轻等优点。
【整机规格】
外形结构尺寸：86mm×150mm×18mm
重量（主机）：150g
电源： DC5V或DC12V
单收天线：Ф140×82mm
电缆模块（可选）：直径：4mm
长度：3.5~30m
接口：接收天线接口
串行通信接口
1pps 信号输出接口
指挥型用户机
指挥型用户机是用于对集团用户群进行管理指挥的特殊用户机，是北斗一号系统通信和位置报告功能的体现。指挥型用户机一般作为指挥调度网络的中心使用，也可以作为多级指挥网络的中心信息环节。
组成
指挥型用户机由天线、主机及计算机三部分组成。
天线：含收发天线，前置放大器及功率放大器等功能模块并且配备3~20m各种长度的连接电缆。
主机：含收发通道、信号信息及供电等功能模块，+220交流电或10V~32V两种供电模式
计算机：北斗信息的顶层处理中心，可配备普通显示器或大屏显示器
功能
-> 具备普通用户机的点对点通信、定位导航和定时功能；
-> 可以接收所有出站波束的信号，获取数据信息（4~6个波束）；
-> 可以监测所辖用户机的所有定位、通信和定时信息；
-> 可以对所辖用户机进行单个、部分或全部的指挥调度；
-> 具有友好的图形人机界面、数字地图及强大的信息处理和存贮能力。
便携式用户机
便携式用户机是为了适应单兵野外作战训练而专门研制，具有体积小、重量轻、功耗小、携带方便等特点。
有两种款式或供用户选择
●手持式用户机
集天线、通讯、信号处理终端操作键及显示器、电池等于一体。
●背负式用户机
将天线、电池、主机分开，使得各部分的体积、重量减小，分别装于头盔、马夹等。不仅携带方便而且不易影响其他行动。
电磁兼容性：完成符合GJB-151-97的有关规范。
保密性：采用智能IC卡，保证了传送信息加密，使信息不易被截获或解密。
功能：
-> 具有定位、通信、导航三大功能。
-> 配有电子地图、手写输入、文本图片发送等功能，并配有双手柄操作功能。
信型用户机
通信型用户机是基于“北斗一号”卫星系统的通信功能而研制的功能专一的数据转发设备。该设备与遥测前端设备结合使用，可实现车辆状态参数、森林火警、水文雨量等信息距离自动监测等功能。具有体积小、重量轻、全天候、投资小等优点。特别适用于大范围分散区域及常规通信实现代价比较大的领域。
根据用户机的用途，通过适当调整相应的软件即可构成中心用户机、测站用户机等类型，从而组成具有特色的北斗数据通讯网络。
组成及规格：
主机单元：200×170×52mm
天线单元：Ф200×115mm
供电：DC+12V 四芯插座
数据接口: RS232
天线接口：复合插座(含发射、接收控制)
选件：太阳能电池系统
功能：
-> 可自动发送通信回执；
-> 可进行汉字和BCD电文的传输；
-> 每次可传输最长为1680bit的信息(120个汉字或420个代码)；
-> 可对外围设备进行授时，以确保外围设备时基准确；
-> 可接收外围设备的信号发射指令，并完成数据发送；
-> 可对监测站发布招测控制命令，从而实现远距离监测。
特点：
与现有无线网和卫星通信系统相比具有不占用卫星专门信道、安装方便、设备便宜、不受地域限制、运营费低等特点。
定时型用户机
定时型用户机是以北斗一号卫星系统的时间基准为依据而研制的高性能、高精度定时（授时）型用户机，无需入网注册即可实现定时、授时功能。用户只需要从串口输入自己当前的大致位置，即可获得所需UTC时间或北斗时间以及标准的1PPS信号，其中精度优于100ns。该产品已在航天测控系统、军用雷达、军用询问机等设备中获得应用，在民用移动通讯领域作为时间基准逐步被推广运用。
该产品属标准模块产品，既有固定的模块结构也可以根据不同的用户要求设计形式多样的模块结构
组成及规格：
主机单元机型一：200×170×52mm
主机单元机型二：170×85×45mm
天线单元：Φ140×82mm
功能：
-> 可应用于作战训练试验各系统，各部门的时间统一，并提供高精度的时间基准；
-> 可对用户进行授时(提供年、月、日、时、分、秒)；
-> 可用于地面通信及基站间的时间同步。
兼容性：
可以代替GPS及其它授时设备，也可互为备份
接口：1、RS232
2、双Q9输出 10K和1PPS
电源：9~24V
OEM型用户机
嵌入式OEM型用户机是为了满足用户进行二次开发而研制的标准模块设备，该模块同样具备通信、导航定位、定时（授时）三大功能，具有体积小，可移植性好，可以广泛应用于军事及民用领域中，又可同其他导航设备共同开发实现组合导航。该设备可代替GPS作为其他设备的时间基准，可以广泛应用于军用、民用定时（授时）系统，实现系统时间同步，也可作为无源定位用户设备的配套产品使用。
模块组成及规格：
主板模块 172×130×28mm
天线模块（可选）收发天线：Φ190×115mm
单收天线：Φ140×82mm
DC/DC模块：70×130×20mm
电缆模块（可选）直径：4mm
长度：3.5m、30m
电池(可选)：175×180×42mm
整机规格：
195×6160×30mm
整机OEM型 （不封装）180×130×28mm
电源：DC12V-32V
接口：接收/发射信号
控制信号接口
串口通信接口
1pps 信号输出接口
10kpps信号输出接口
舰载型用户机
舰载型用户机集操作键、显示器于一体，具有体积小、安装简便、操作简单等特点，可以自主完成导航、定位功能。
该用户机主要应用于舰船的定位与导航，亦可适用于坦克、车辆等其它运动载体的定位与导航，还可根据用户的不同要求，构成各具特色的导航定位产品。
【组成及规格】
主机单元：200×150×60mm
天线单元：Ф190×115mm
电池单元：175×80×42mm
【选件】
PDA及相关软件：130×85×16mm
电源：12V-32V
【主要功能】
-> 可手动单点定位、自动连续定位，以确定舰船位置坐标；
-> 可在空间直角、麦卡托、高斯坐标系中显示位置信息；
-> 可储存100个最新定位信息；
-> 可方便查询和编辑航线，航路点信息，至少可设置10条航线；
-> 可进行汉字和BCD码两种电文输入、编辑、发送、接收和显示；
-> 可实时显示舰船相对正北方向的顺时针方位，平均行驶速度；
-> 可精确显示航行时间。
【电磁兼容性】
完全符合GJB151A-97的有关规范
【保密性】
采用智能IC卡，保证了传送信息加密，使信息不易被截获或解密。
车载型用户机
车载型用户机是根据车辆内部空间和车辆应用的实际，充分考虑人机结合因素而设计的车辆导航定位产品。该产品采用了操作控制及信息显示同主机分离的模式，具有体积小、外形美观、安装合理、使用方便等特点，可自主实现导航与定位。
该产品为车载型用户机的主导产品，除满足普通用户的需求外，还配有GIS控制接口并提供软件开发平台，以满足不同用户的使用。用户只要选用适当的PDA并加载电子地图，就可实现数字地图位置标定、电文通信及手写输入等功能。产品主要用于车辆的导航定位，亦可用于船舰、坦克等运动载体的导航定位。
【组成及规格】
主机单元：190×173×57mm
天线单元：Ф190×115mm
操作手柄：135×62×26mm
【选件】
PDA及相关软件：130×85×16mm
大屏幕显示板：135×102mm
显示面积：6.5"
供电电池及充电器：175×80×42mm
电源：12～32V
【功能】
-> 可手动单点定位，也可自动连续定位，以确定车辆位置坐标；
-> 可分别在空间直角、麦卡托、高斯三种坐标系中显示位置信息；
-> 可存储100个最新定位信息；
-> 可方便查询和编辑航线、航路点信息，至少可设置10条航线；
-> 可进行汉字和BCD电文键入、编辑、发送、接收和显示
-> 可在电子地图上标注位置信息
-> 可根据出发点和目的地自动选择行车路线
-> 可实现电文手写输入(选件PDA即可实现)
-> 具有定时与授时功能（扩展）
-> 可实时显示车辆与正北方向的顺时针方位，平均行驶速度。
【电磁兼容性】
符合GJB151A-97的有关规范
【保密性】
采用智能IC卡，保证了传递信息加密,使信息不易被截获或解密。
长途车"北斗"卫星导航定位通信调度系统
以前，由于国内没有大范围覆盖的车辆通信系统，长途车辆信息实时管理在我国的应用规模不大，经济效益不尽人意，商用车辆营运效率不高、公务及私用车辆在边远地区遭遇麻烦时的紧急救援问题一直未能解决。目前，我国已有了自己自主知识产权、覆盖全国的以北斗导航系统，这个系统非常适合长途车辆的管理调度和监控。根据长途车辆的监控调度的需要，神州天鸿公司开发了专门的应用系统-神州天鸿移动信息管理应用系统，为这些问题的解决提供了一个功能强大的信息平台。该应用系统根据用户需求，为用户提供实时、高效的移动目标的指挥、调度与监控平台。
由于神州天鸿系统采用的是双星定位技术，所有用户的信息都将汇集到地面中心站，这样就非常便于移动目标监控，而该系统覆盖区内全天候的双向通信功能又为车辆信息的双向交流提供了保证。因此，企业通过建立自己的监控中心到神州天鸿信息平台的通信链路，即可拥有一个完备的车辆管理与监控系统。
系统组成：
北斗导航系统是我国第一代具有自主知识产权的卫星定位与通信系统。系统由两到三颗地球同步卫星、地面中心管理站、若干个标校站、大量的地面用户终端四大部分组成。"北斗卫星导航定位通信调度系统" (简称神洲天鸿)是基于"北斗一号"导航定位系统的民用卫星导航定位信息服务平台，可为公路交通、铁路运输、海上作业、勘察设计、公安武警、水文气象等领域提供卫星定位和数据通信。
用户机型：车载型用户机、船(舰)载型用户机、手持型用户机、定时型用户机、嵌入式OEM型用户机。
系统特点
●全天候提供定位导航服务。
●可通过卫星实现用户与中心站以及用户之间的双向数据通信。
●提供高精度定时与授时服务。
●不依赖地面通信网，灵活实现指挥调度。
●是我国自主知识产权的卫星导航系统，不受他国牵制。
车用终端功能
●双向通信
车载终端不仅可以将车辆现场信息、货物状态自动反馈到监控中心，也可以接收调度中心发来的调度指令，与其他车载终端进行信息互通，使工作管理变得及时高效；通过系统网管中心提供的公众电信网接口，车载终端还可以与公众电信网或移动通信网的用户进行信息互通、收发E-mail，使驾驶旅程变得轻松愉快。
北纬5度至55度、东经70度至145度的覆盖范围内，信息传递无GSM短信息的延时及丢失现象，及时可靠、值得信赖。
●车辆定位
系统具有快速定位功能，可24小时连续不断提供准确位置(精度在15米以内)、速度、方向等信息，可设定为人工申请定位、自动间隔定位、被动定位等。通过与地理信息系统相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上，实现车辆导航及周围目标查询。
●车辆跟踪
系统具有实时定位功能，24小时实时监控，包括实时位置、行驶速度、行驶方向及精确时间信息等，可根据要求对监管车辆进行连续跟踪。
●紧急求救
具有报警手动按键，遇到紧急情况时可手动触发，按报警钮，将相关信息发送到监控中心或救援中心，报警信息用简单代码代替复杂内容，操作界面简单、友好。救援过程中可及时交换双方位置、速度、天气情况等有用信息，救援完成后可及时将有关信息报告指挥中心或远方亲人。
●车辆防盗
具有防盗传感器接口，可与车辆原有防盗器连接，进行防盗报警。
●键盘输入
可编辑短信息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●手写输入
可选择PDA手写方式编辑短消息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●屏幕显示
可显示车辆位置、电子地图、由监控中心发来的短信息消息及自己编辑的通信电文。
系统信息平台
车辆管理部门可以利用神州天鸿移动信息管理应用系统的信息平台，或在神州天鸿帮助下，建立自己的监控信息平台实现以下功能：
●车辆定位、地图显示
实现车辆实时定位，通过与地理信息系统功能相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上。
●车辆监控
车辆调度监控中心可发出指令，通播所有车载终端或指定某一车载终端将其车辆状态数据回传，并实现实时数据查询。
●车辆调度控制
车辆调度监控中心可以根据车辆当前所处的位置，根据需要发出相关调度控制指令给所辖车载终端，实现车辆的调度指挥。
●车辆信息通信
车辆调度监控中心与车辆之间可以进行双向信息通信，相互传递有价值的信息报文，以满足物流运输的要求。
●车辆紧急告警
当车辆发生紧急情况需要救助时，当前车辆所处位置以及遇险性质，可显示在GIS上，以方便有关部门高效实施救援和抢险工作。
●防盗报警
车辆遇到非法入侵时，车内的防盗传感器将自动触发，并与现有防盗报警器有机结合，将警情汇报给监控中心。
●与公众网互联互通
1) PSTN用户的接入：主要通过超级终端方式接入。目的是减少用户在通信线路上的费用。直观简洁的菜单形式，完成小数据量的处理；自动接收、自动回复固定侧用户；同时，在用户侧进行相关配置后，将来自卫星侧的信息自动发送给用户。
2) GSM/CDMA用户的接入：利用现有GSM/CDMA已具有短信息功能，通过专线或其他方式与移动公司建立专门连接，通过这一专门通道使手机用户可以直接快捷的与移动终端之间收发信息。
3) 专线用户的接入：指对专门用户(如安全，救助部门)和大用户(如交管中心)，通过这种连接使用户可以获得优先级较高的信息处理能力，可以利用北斗系统中的连续发送能力，使这些用户获得增强能力(如可以进行对多个移动用户的数据批量自动传送)。
用途：
●长途客运车辆卫星监控调度系统
●货运物流车辆卫星监控调度系统
●铁路机车卫星监控调度系统
●船舰卫星监控调度系统
●远途公安车辆卫星监控调度系统
●森林防护车辆卫星监控调度系统
●边防海关车辆/船舰卫星监控调度系统
●各集团用户车辆/船舰的卫星监控调度系统
长途车"北斗"卫星导航定位通信调度系统
以前，由于国内没有大范围覆盖的车辆通信系统，长途车辆信息实时管理在我国的应用规模不大，经济效益不尽人意，商用车辆营运效率不高、公务及私用车辆在边远地区遭遇麻烦时的紧急救援问题一直未能解决。目前，我国已有了自己自主知识产权、覆盖全国的以北斗导航系统，这个系统非常适合长途车辆的管理调度和监控。根据长途车辆的监控调度的需要，神州天鸿公司开发了专门的应用系统-神州天鸿移动信息管理应用系统，为这些问题的解决提供了一个功能强大的信息平台。该应用系统根据用户需求，为用户提供实时、高效的移动目标的指挥、调度与监控平台。
由于神州天鸿系统采用的是双星定位技术，所有用户的信息都将汇集到地面中心站，这样就非常便于移动目标监控，而该系统覆盖区内全天候的双向通信功能又为车辆信息的双向交流提供了保证。因此，企业通过建立自己的监控中心到神州天鸿信息平台的通信链路，即可拥有一个完备的车辆管理与监控系统。
系统组成：
北斗导航系统是我国第一代具有自主知识产权的卫星定位与通信系统。系统由两到三颗地球同步卫星、地面中心管理站、若干个标校站、大量的地面用户终端四大部分组成。"北斗卫星导航定位通信调度系统" (简称神洲天鸿)是基于"北斗一号"导航定位系统的民用卫星导航定位信息服务平台，可为公路交通、铁路运输、海上作业、勘察设计、公安武警、水文气象等领域提供卫星定位和数据通信。
用户机型：车载型用户机、船(舰)载型用户机、手持型用户机、定时型用户机、嵌入式OEM型用户机。
系统特点
●全天候提供定位导航服务。
●可通过卫星实现用户与中心站以及用户之间的双向数据通信。
●提供高精度定时与授时服务。
●不依赖地面通信网，灵活实现指挥调度。
●是我国自主知识产权的卫星导航系统，不受他国牵制。
车用终端功能
●双向通信
车载终端不仅可以将车辆现场信息、货物状态自动反馈到监控中心，也可以接收调度中心发来的调度指令，与其他车载终端进行信息互通，使工作管理变得及时高效；通过系统网管中心提供的公众电信网接口，车载终端还可以与公众电信网或移动通信网的用户进行信息互通、收发E-mail，使驾驶旅程变得轻松愉快。
北纬5度至55度、东经70度至145度的覆盖范围内，信息传递无GSM短信息的延时及丢失现象，及时可靠、值得信赖。
●车辆定位
系统具有快速定位功能，可24小时连续不断提供准确位置(精度在15米以内)、速度、方向等信息，可设定为人工申请定位、自动间隔定位、被动定位等。通过与地理信息系统相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上，实现车辆导航及周围目标查询。
●车辆跟踪
系统具有实时定位功能，24小时实时监控，包括实时位置、行驶速度、行驶方向及精确时间信息等，可根据要求对监管车辆进行连续跟踪。
●紧急求救
具有报警手动按键，遇到紧急情况时可手动触发，按报警钮，将相关信息发送到监控中心或救援中心，报警信息用简单代码代替复杂内容，操作界面简单、友好。救援过程中可及时交换双方位置、速度、天气情况等有用信息，救援完成后可及时将有关信息报告指挥中心或远方亲人。
●车辆防盗
具有防盗传感器接口，可与车辆原有防盗器连接，进行防盗报警。
●键盘输入
可编辑短信息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●手写输入
可选择PDA手写方式编辑短消息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●屏幕显示
可显示车辆位置、电子地图、由监控中心发来的短信息消息及自己编辑的通信电文。
系统信息平台
车辆管理部门可以利用神州天鸿移动信息管理应用系统的信息平台，或在神州天鸿帮助下，建立自己的监控信息平台实现以下功能：
●车辆定位、地图显示
实现车辆实时定位，通过与地理信息系统功能相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上。
●车辆监控
车辆调度监控中心可发出指令，通播所有车载终端或指定某一车载终端将其车辆状态数据回传，并实现实时数据查询。
●车辆调度控制
车辆调度监控中心可以根据车辆当前所处的位置，根据需要发出相关调度控制指令给所辖车载终端，实现车辆的调度指挥。
●车辆信息通信
车辆调度监控中心与车辆之间可以进行双向信息通信，相互传递有价值的信息报文，以满足物流运输的要求。
●车辆紧急告警
当车辆发生紧急情况需要救助时，当前车辆所处位置以及遇险性质，可显示在GIS上，以方便有关部门高效实施救援和抢险工作。
●防盗报警
车辆遇到非法入侵时，车内的防盗传感器将自动触发，并与现有防盗报警器有机结合，将警情汇报给监控中心。
●与公众网互联互通
1) PSTN用户的接入：主要通过超级终端方式接入。目的是减少用户在通信线路上的费用。直观简洁的菜单形式，完成小数据量的处理；自动接收、自动回复固定侧用户；同时，在用户侧进行相关配置后，将来自卫星侧的信息自动发送给用户。
2) GSM/CDMA用户的接入：利用现有GSM/CDMA已具有短信息功能，通过专线或其他方式与移动公司建立专门连接，通过这一专门通道使手机用户可以直接快捷的与移动终端之间收发信息。
3) 专线用户的接入：指对专门用户(如安全，救助部门)和大用户(如交管中心)，通过这种连接使用户可以获得优先级较高的信息处理能力，可以利用北斗系统中的连续发送能力，使这些用户获得增强能力(如可以进行对多个移动用户的数据批量自动传送)。
用途：
●长途客运车辆卫星监控调度系统
●货运物流车辆卫星监控调度系统
●铁路机车卫星监控调度系统
●船舰卫星监控调度系统
●远途公安车辆卫星监控调度系统
●森林防护车辆卫星监控调度系统
●边防海关车辆/船舰卫星监控调度系统
●各集团用户车辆/船舰的卫星监控调度系统
舰载型用户机集操作键、显示器于一体，具有体积小、安装简便、操作简单等特点，可以自主完成导航、定位功能。
该用户机主要应用于舰船的定位与导航，亦可适用于坦克、车辆等其它运动载体的定位与导航，还可根据用户的不同要求，构成各具特色的导航定位产品。
【组成及规格】
主机单元：200×150×60mm
天线单元：Ф190×115mm
电池单元：175×80×42mm
【选件】
PDA及相关软件：130×85×16mm
电源：12V-32V
【主要功能】
-> 可手动单点定位、自动连续定位，以确定舰船位置坐标；
-> 可在空间直角、麦卡托、高斯坐标系中显示位置信息；
-> 可储存100个最新定位信息；
-> 可方便查询和编辑航线，航路点信息，至少可设置10条航线；
-> 可进行汉字和BCD码两种电文输入、编辑、发送、接收和显示；
-> 可实时显示舰船相对正北方向的顺时针方位，平均行驶速度；
-> 可精确显示航行时间。
【电磁兼容性】
完全符合GJB151A-97的有关规范
【保密性】
采用智能IC卡，保证了传送信息加密，使信息不易被截获或解密。
车载型用户机
车载型用户机是根据车辆内部空间和车辆应用的实际，充分考虑人机结合因素而设计的车辆导航定位产品。该产品采用了操作控制及信息显示同主机分离的模式，具有体积小、外形美观、安装合理、使用方便等特点，可自主实现导航与定位。
该产品为车载型用户机的主导产品，除满足普通用户的需求外，还配有GIS控制接口并提供软件开发平台，以满足不同用户的使用。用户只要选用适当的PDA并加载电子地图，就可实现数字地图位置标定、电文通信及手写输入等功能。产品主要用于车辆的导航定位，亦可用于船舰、坦克等运动载体的导航定位。
【组成及规格】
主机单元：190×173×57mm
天线单元：Ф190×115mm
操作手柄：135×62×26mm
【选件】
PDA及相关软件：130×85×16mm
大屏幕显示板：135×102mm
显示面积：6.5"
供电电池及充电器：175×80×42mm
电源：12～32V
【功能】
-> 可手动单点定位，也可自动连续定位，以确定车辆位置坐标；
-> 可分别在空间直角、麦卡托、高斯三种坐标系中显示位置信息；
-> 可存储100个最新定位信息；
-> 可方便查询和编辑航线、航路点信息，至少可设置10条航线；
-> 可进行汉字和BCD电文键入、编辑、发送、接收和显示
-> 可在电子地图上标注位置信息
-> 可根据出发点和目的地自动选择行车路线
-> 可实现电文手写输入(选件PDA即可实现)
-> 具有定时与授时功能（扩展）
-> 可实时显示车辆与正北方向的顺时针方位，平均行驶速度。
【电磁兼容性】
符合GJB151A-97的有关规范
【保密性】
采用智能IC卡，保证了传递信息加密,使信息不易被截获或解密。
长途车"北斗"卫星导航定位通信调度系统
以前，由于国内没有大范围覆盖的车辆通信系统，长途车辆信息实时管理在我国的应用规模不大，经济效益不尽人意，商用车辆营运效率不高、公务及私用车辆在边远地区遭遇麻烦时的紧急救援问题一直未能解决。目前，我国已有了自己自主知识产权、覆盖全国的以北斗导航系统，这个系统非常适合长途车辆的管理调度和监控。根据长途车辆的监控调度的需要，神州天鸿公司开发了专门的应用系统-神州天鸿移动信息管理应用系统，为这些问题的解决提供了一个功能强大的信息平台。该应用系统根据用户需求，为用户提供实时、高效的移动目标的指挥、调度与监控平台。
由于神州天鸿系统采用的是双星定位技术，所有用户的信息都将汇集到地面中心站，这样就非常便于移动目标监控，而该系统覆盖区内全天候的双向通信功能又为车辆信息的双向交流提供了保证。因此，企业通过建立自己的监控中心到神州天鸿信息平台的通信链路，即可拥有一个完备的车辆管理与监控系统。
系统组成：
北斗导航系统是我国第一代具有自主知识产权的卫星定位与通信系统。系统由两到三颗地球同步卫星、地面中心管理站、若干个标校站、大量的地面用户终端四大部分组成。"北斗卫星导航定位通信调度系统" (简称神洲天鸿)是基于"北斗一号"导航定位系统的民用卫星导航定位信息服务平台，可为公路交通、铁路运输、海上作业、勘察设计、公安武警、水文气象等领域提供卫星定位和数据通信。
用户机型：车载型用户机、船(舰)载型用户机、手持型用户机、定时型用户机、嵌入式OEM型用户机。
系统特点
●全天候提供定位导航服务。
●可通过卫星实现用户与中心站以及用户之间的双向数据通信。
●提供高精度定时与授时服务。
●不依赖地面通信网，灵活实现指挥调度。
●是我国自主知识产权的卫星导航系统，不受他国牵制。
车用终端功能
●双向通信
车载终端不仅可以将车辆现场信息、货物状态自动反馈到监控中心，也可以接收调度中心发来的调度指令，与其他车载终端进行信息互通，使工作管理变得及时高效；通过系统网管中心提供的公众电信网接口，车载终端还可以与公众电信网或移动通信网的用户进行信息互通、收发E-mail，使驾驶旅程变得轻松愉快。
北纬5度至55度、东经70度至145度的覆盖范围内，信息传递无GSM短信息的延时及丢失现象，及时可靠、值得信赖。
●车辆定位
系统具有快速定位功能，可24小时连续不断提供准确位置(精度在15米以内)、速度、方向等信息，可设定为人工申请定位、自动间隔定位、被动定位等。通过与地理信息系统相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上，实现车辆导航及周围目标查询。
●车辆跟踪
系统具有实时定位功能，24小时实时监控，包括实时位置、行驶速度、行驶方向及精确时间信息等，可根据要求对监管车辆进行连续跟踪。
●紧急求救
具有报警手动按键，遇到紧急情况时可手动触发，按报警钮，将相关信息发送到监控中心或救援中心，报警信息用简单代码代替复杂内容，操作界面简单、友好。救援过程中可及时交换双方位置、速度、天气情况等有用信息，救援完成后可及时将有关信息报告指挥中心或远方亲人。
●车辆防盗
具有防盗传感器接口，可与车辆原有防盗器连接，进行防盗报警。
●键盘输入
可编辑短信息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●手写输入
可选择PDA手写方式编辑短消息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●屏幕显示
可显示车辆位置、电子地图、由监控中心发来的短信息消息及自己编辑的通信电文。
系统信息平台
车辆管理部门可以利用神州天鸿移动信息管理应用系统的信息平台，或在神州天鸿帮助下，建立自己的监控信息平台实现以下功能：
●车辆定位、地图显示
实现车辆实时定位，通过与地理信息系统功能相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上。
●车辆监控
车辆调度监控中心可发出指令，通播所有车载终端或指定某一车载终端将其车辆状态数据回传，并实现实时数据查询。
●车辆调度控制
车辆调度监控中心可以根据车辆当前所处的位置，根据需要发出相关调度控制指令给所辖车载终端，实现车辆的调度指挥。
●车辆信息通信
车辆调度监控中心与车辆之间可以进行双向信息通信，相互传递有价值的信息报文，以满足物流运输的要求。
●车辆紧急告警
当车辆发生紧急情况需要救助时，当前车辆所处位置以及遇险性质，可显示在GIS上，以方便有关部门高效实施救援和抢险工作。
●防盗报警
车辆遇到非法入侵时，车内的防盗传感器将自动触发，并与现有防盗报警器有机结合，将警情汇报给监控中心。
●与公众网互联互通
1) PSTN用户的接入：主要通过超级终端方式接入。目的是减少用户在通信线路上的费用。直观简洁的菜单形式，完成小数据量的处理；自动接收、自动回复固定侧用户；同时，在用户侧进行相关配置后，将来自卫星侧的信息自动发送给用户。
2) GSM/CDMA用户的接入：利用现有GSM/CDMA已具有短信息功能，通过专线或其他方式与移动公司建立专门连接，通过这一专门通道使手机用户可以直接快捷的与移动终端之间收发信息。
3) 专线用户的接入：指对专门用户(如安全，救助部门)和大用户(如交管中心)，通过这种连接使用户可以获得优先级较高的信息处理能力，可以利用北斗系统中的连续发送能力，使这些用户获得增强能力(如可以进行对多个移动用户的数据批量自动传送)。
用途：
●长途客运车辆卫星监控调度系统
●货运物流车辆卫星监控调度系统
●铁路机车卫星监控调度系统
●船舰卫星监控调度系统
●远途公安车辆卫星监控调度系统
●森林防护车辆卫星监控调度系统
●边防海关车辆/船舰卫星监控调度系统
●各集团用户车辆/船舰的卫星监控调度系统
长途车"北斗"卫星导航定位通信调度系统
以前，由于国内没有大范围覆盖的车辆通信系统，长途车辆信息实时管理在我国的应用规模不大，经济效益不尽人意，商用车辆营运效率不高、公务及私用车辆在边远地区遭遇麻烦时的紧急救援问题一直未能解决。目前，我国已有了自己自主知识产权、覆盖全国的以北斗导航系统，这个系统非常适合长途车辆的管理调度和监控。根据长途车辆的监控调度的需要，神州天鸿公司开发了专门的应用系统-神州天鸿移动信息管理应用系统，为这些问题的解决提供了一个功能强大的信息平台。该应用系统根据用户需求，为用户提供实时、高效的移动目标的指挥、调度与监控平台。
由于神州天鸿系统采用的是双星定位技术，所有用户的信息都将汇集到地面中心站，这样就非常便于移动目标监控，而该系统覆盖区内全天候的双向通信功能又为车辆信息的双向交流提供了保证。因此，企业通过建立自己的监控中心到神州天鸿信息平台的通信链路，即可拥有一个完备的车辆管理与监控系统。
系统组成：
北斗导航系统是我国第一代具有自主知识产权的卫星定位与通信系统。系统由两到三颗地球同步卫星、地面中心管理站、若干个标校站、大量的地面用户终端四大部分组成。"北斗卫星导航定位通信调度系统" (简称神洲天鸿)是基于"北斗一号"导航定位系统的民用卫星导航定位信息服务平台，可为公路交通、铁路运输、海上作业、勘察设计、公安武警、水文气象等领域提供卫星定位和数据通信。
用户机型：车载型用户机、船(舰)载型用户机、手持型用户机、定时型用户机、嵌入式OEM型用户机。
系统特点
●全天候提供定位导航服务。
●可通过卫星实现用户与中心站以及用户之间的双向数据通信。
●提供高精度定时与授时服务。
●不依赖地面通信网，灵活实现指挥调度。
●是我国自主知识产权的卫星导航系统，不受他国牵制。
车用终端功能
●双向通信
车载终端不仅可以将车辆现场信息、货物状态自动反馈到监控中心，也可以接收调度中心发来的调度指令，与其他车载终端进行信息互通，使工作管理变得及时高效；通过系统网管中心提供的公众电信网接口，车载终端还可以与公众电信网或移动通信网的用户进行信息互通、收发E-mail，使驾驶旅程变得轻松愉快。
北纬5度至55度、东经70度至145度的覆盖范围内，信息传递无GSM短信息的延时及丢失现象，及时可靠、值得信赖。
●车辆定位
系统具有快速定位功能，可24小时连续不断提供准确位置(精度在15米以内)、速度、方向等信息，可设定为人工申请定位、自动间隔定位、被动定位等。通过与地理信息系统相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上，实现车辆导航及周围目标查询。
●车辆跟踪
系统具有实时定位功能，24小时实时监控，包括实时位置、行驶速度、行驶方向及精确时间信息等，可根据要求对监管车辆进行连续跟踪。
●紧急求救
具有报警手动按键，遇到紧急情况时可手动触发，按报警钮，将相关信息发送到监控中心或救援中心，报警信息用简单代码代替复杂内容，操作界面简单、友好。救援过程中可及时交换双方位置、速度、天气情况等有用信息，救援完成后可及时将有关信息报告指挥中心或远方亲人。
●车辆防盗
具有防盗传感器接口，可与车辆原有防盗器连接，进行防盗报警。
●键盘输入
可编辑短信息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●手写输入
可选择PDA手写方式编辑短消息，或选择固定短语消息，并进行操作控制。
●屏幕显示
可显示车辆位置、电子地图、由监控中心发来的短信息消息及自己编辑的通信电文。
系统信息平台
车辆管理部门可以利用神州天鸿移动信息管理应用系统的信息平台，或在神州天鸿帮助下，建立自己的监控信息平台实现以下功能：
●车辆定位、地图显示
实现车辆实时定位，通过与地理信息系统功能相结合，可以将车辆位置信息直观反映在电子地图上。
●车辆监控
车辆调度监控中心可发出指令，通播所有车载终端或指定某一车载终端将其车辆状态数据回传，并实现实时数据查询。
●车辆调度控制
车辆调度监控中心可以根据车辆当前所处的位置，根据需要发出相关调度控制指令给所辖车载终端，实现车辆的调度指挥。
●车辆信息通信
车辆调度监控中心与车辆之间可以进行双向信息通信，相互传递有价值的信息报文，以满足物流运输的要求。
●车辆紧急告警
当车辆发生紧急情况需要救助时，当前车辆所处位置以及遇险性质，可显示在GIS上，以方便有关部门高效实施救援和抢险工作。
●防盗报警
车辆遇到非法入侵时，车内的防盗传感器将自动触发，并与现有防盗报警器有机结合，将警情汇报给监控中心。
●与公众网互联互通
1) PSTN用户的接入：主要通过超级终端方式接入。目的是减少用户在通信线路上的费用。直观简洁的菜单形式，完成小数据量的处理；自动接收、自动回复固定侧用户；同时，在用户侧进行相关配置后，将来自卫星侧的信息自动发送给用户。
2) GSM/CDMA用户的接入：利用现有GSM/CDMA已具有短信息功能，通过专线或其他方式与移动公司建立专门连接，通过这一专门通道使手机用户可以直接快捷的与移动终端之间收发信息。
3) 专线用户的接入：指对专门用户(如安全，救助部门)和大用户(如交管中心)，通过这种连接使用户可以获得优先级较高的信息处理能力，可以利用北斗系统中的连续发送能力，使这些用户获得增强能力(如可以进行对多个移动用户的数据批量自动传送)。
用途：
●长途客运车辆卫星监控调度系统
●货运物流车辆卫星监控调度系统
●铁路机车卫星监控调度系统
●船舰卫星监控调度系统
●远途公安车辆卫星监控调度系统
●森林防护车辆卫星监控调度系统
●边防海关车辆/船舰卫星监控调度系统
●各集团用户车辆/船舰的卫星监控调度系统
第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是：第二代用户机可免发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息，而是直接接收卫星单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受限制，并可提高用户位置隐蔽性。其代价是：测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证，所有用户机使用稳定度较低的石英钟，其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由4个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见4颗以上几何位置合适的卫星进行测距，从而使得星座所需卫星数量大大增多，系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心，需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护，需要加快向国际电联申请和协调！！！:D
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想知道什么时候系统搞掂?
偶认为这个北斗二号的设计有些问题.
似乎没有必要每颗星都装高精度原子钟,可以使用网络自愈功能,自行实时校正星上的时间.因此卫星越多自愈功能越强大,也不会贵到那里去.
三十几颗星肯定是不行的.网络化,实时化才是追求的主要目标.
卫星多的话,用户端在许多时候能同时接受五颗星的信号的话,显然隔几分钟就在四五颗星的模式中切换一下,精度就可以满足要求了.也没有必要要求全部加装昂贵的星载原子钟.
好象光纤陀螺也应该有能力发展成高精度的钟表系统,而且价格很平.配合石英晶体和卫星授时,也应该可以廉价获得极高精度的时间.
:P :P :P
似乎没有必要每颗星都装高精度原子钟,可以使用网络自愈功能,自行实时校正星上的时间.因此卫星越多自愈功能越强大,也不会贵到那里去.
三十几颗星肯定是不行的.网络化,实时化才是追求的主要目标.
卫星多的话,用户端在许多时候能同时接受五颗星的信号的话,显然隔几分钟就在四五颗星的模式中切换一下,精度就可以满足要求了.也没有必要要求全部加装昂贵的星载原子钟.
好象光纤陀螺也应该有能力发展成高精度的钟表系统,而且价格很平.配合石英晶体和卫星授时,也应该可以廉价获得极高精度的时间.
:P :P :P
我国卫星导航定位系统建设与发展过程中应注意的几个问题
作 者：谢金石
卫星导航定位的基本作用是向各类用户和运动平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。它目前已基本取代了无线电导航、天文测量和传统大地测量技术，成为人类活动中普遍采用的导航定位技术。拥有这种技术和能力，将会在军事、外交和经济上占据主动地位，获取巨大的利益。因此，世界主要大国和商业集团不惜巨资发展卫星导航系统。美国和俄罗斯在这方面先行一步，欧洲和日本也即将组建自己的系统。
我国自2000年10月成功发射第一颗北斗卫星以来，现已独立建成由3颗卫星组成的北斗卫星导航系统。该系统自建成以来，已发挥出积极的社会和经济效益；与此同时，该系统的建设成功也为我国后续卫星导航定位系统的建设打下了重要的基础。目前，我国北斗卫星导航系统正处于不断完善、发展和提高的过程之中。笔者在对现代卫星导航系统技术进行深入分析之后认为，我国在今后的卫星导航定位系统建设中应注意以下问题：
一、在导航频率和信号设计上注重与国外导航卫星系统的兼容
为了摆脱对美俄导航定位系统的依赖，以免受制于人，世界各国、各地区和组织将纷纷建立自己的卫星导航定位系统。今后10多年将会出现几种系统同时并存的局面，这为组合导航技术的发展提供了条件。通过对全球定位系统（GPS）、全球导航卫星系统（GLONASS）和“伽利略”等系统的信号进行组合利用，不但可提高定位精度，还可使用户机摆脱对一个特定导航星座的依赖，大大增强其可用性。
美俄欧三大导航卫星系统民用信号相互兼容是大势所趋，欧洲“伽利略”系统既坚持独立自主又强调与美俄系统兼容的战略值得借鉴。因此，我们要在系统论证与设计中将其作为一个重要问题统筹考虑。
二、在导航信号设计与调制技术上的选择注重综合性能
卫星导航信号是一种伪随机噪声组合码序列。码速率、码位长度及重复周期的设计都与信号的抗干扰性能、捕获与跟踪的难易程度以及测距精度等有着密切关系。射频信号的调制除采用二进制相移键控（BPSK）技术外，还可以考虑采用四相相移键控（QPSK）、二进制偏移载波（BOC）以及交替二进制偏移载波（AltBOC）技术。尤其是BOC和AltBOC调制信号具有较强的抗多路径效应能力和良好的跟踪性能，将成为扩频通信信号的主要调制方式。
三、在轨道测定方法上注重选择适合我国国情的最优方案
轨道同步是卫星导航系统的一个难题。美国和欧洲由于其战略上的优势，均在全球部署地面跟踪测轨监测网，采用传统的轨道测量方法精确测定卫星轨道。但我国由于客观条件的限制，所有的测轨站只能建立在我国国土范围之内。这势必影响到几何精度衰减因子（GDOP）值，从而影响到测轨的精度。在这方面，我们可以借鉴俄罗斯的经验。俄罗斯只在其本土范围内部署监测站。为了精确测量GLONASS卫星的运行轨道，他们在卫星上安装激光反射器，并在星座内部署2颗专用的激光测地卫星，然后通过地面激光测距站精确测定GLONASS卫星的运行轨道。俄罗斯根据本国国情，采用激光测距手段作为精确测轨的辅助方法，不仅是一种创新，而且测轨精度更高，较好地解决了轨道同步的难题。
四、大力发展原子钟制造技术
采用被动式卫星导航系统体制，星载空间原子时钟的稳定性是实现精密测距的重要保证。目前，可供空间应用的原子时钟有三种：铯钟、铷钟和氢钟。铯钟具有良好的长期稳定性和准确度，但体积、质量和功耗大（目前国外已研制出小型化铯钟），使用寿命短；铷钟不需要真空系统和致偏磁铁，具有较小的体积、质量和功耗，短期稳定性和准确度较好，但长期稳定性能不如铯钟；氢钟具有铯钟和铷钟所达不到的性能优势，但对温控要求严格，体积、质量和功耗也较大。目前国外发达国家已研制出比较成熟的星载铷钟和铯钟，并且正在进行空间氢钟飞行试验。氢钟将有望成为高精度的星载时钟基准。但所有这些国外的军用级先进产品对我国都是封锁的。国内目前也已研制出了不同类型的原子钟系列，但应用于空间环境尚有一段距离。因此我国应大力发展自己的原子钟制造技术，以免受制于人。
五、注重提高导航系统的自主导航能力
自主导航能力是指卫星导航系统在不依赖地面控制的情况下，导航卫星能够自动预估星钟与星历参数，并生成导航信息的能力。以美国的GPS为例，在GPS-2R之前所有型号卫星都没有自主导航功能，卫星广播的导航信息都由地面控制段同上行注入站每天注入一次。在这些导航信息中包含的星钟与星历参数都是基于控制段的当时估算进行预报的。GPS-2R卫星的最大改进就是能够在星上自动预估星钟与星历参数，并生成导航参数。不断增强的自主导航能力是未来导航系统的发展趋势，其优势可以体现在以下四个方面：（1）提高了卫星导航系统的生存能力。地面控制段是卫星导航定位系统的薄弱环节，一旦遭到攻击将使整个系统瘫痪，自主导航能力可以保障系统在失去地面支持的条件下能够长时间运行，且能满足导航精度要求，并且允许在任一地面监控站永久损失的情况下不影响正常的导航功能。（2）减少了上行注入站的要求。（3）改善了完好性。自主导航功能主要是通过星间链路来实现，而星间链路的测距功能提供了一种能与其星钟和星历参数比对的独立参数基准。（4）提高了导航精度。自主导航功能能够不断地更新星历与星钟参数，与现有的每天更新一次相比，有助于改进导航精度。
六、强化抗干扰、反欺骗等安全措施，增强导航战能力
卫星导航定位系统具有显著的军民两用的特点，在未来战争中肯定会受到攻击。如果不对系统的安全性设计给予足够重视，抗干扰和反欺骗等措施不到位，卫星导航定位系统在未来战争中将不堪一击，从而造成极大损失。
提高系统的导航战能力，不能光从卫星设计途径去解决，而要从空间段、地面控制段和用户段三方面同时并举，统筹兼顾。□
作 者：谢金石
卫星导航定位的基本作用是向各类用户和运动平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。它目前已基本取代了无线电导航、天文测量和传统大地测量技术，成为人类活动中普遍采用的导航定位技术。拥有这种技术和能力，将会在军事、外交和经济上占据主动地位，获取巨大的利益。因此，世界主要大国和商业集团不惜巨资发展卫星导航系统。美国和俄罗斯在这方面先行一步，欧洲和日本也即将组建自己的系统。
我国自2000年10月成功发射第一颗北斗卫星以来，现已独立建成由3颗卫星组成的北斗卫星导航系统。该系统自建成以来，已发挥出积极的社会和经济效益；与此同时，该系统的建设成功也为我国后续卫星导航定位系统的建设打下了重要的基础。目前，我国北斗卫星导航系统正处于不断完善、发展和提高的过程之中。笔者在对现代卫星导航系统技术进行深入分析之后认为，我国在今后的卫星导航定位系统建设中应注意以下问题：
一、在导航频率和信号设计上注重与国外导航卫星系统的兼容
为了摆脱对美俄导航定位系统的依赖，以免受制于人，世界各国、各地区和组织将纷纷建立自己的卫星导航定位系统。今后10多年将会出现几种系统同时并存的局面，这为组合导航技术的发展提供了条件。通过对全球定位系统（GPS）、全球导航卫星系统（GLONASS）和“伽利略”等系统的信号进行组合利用，不但可提高定位精度，还可使用户机摆脱对一个特定导航星座的依赖，大大增强其可用性。
美俄欧三大导航卫星系统民用信号相互兼容是大势所趋，欧洲“伽利略”系统既坚持独立自主又强调与美俄系统兼容的战略值得借鉴。因此，我们要在系统论证与设计中将其作为一个重要问题统筹考虑。
二、在导航信号设计与调制技术上的选择注重综合性能
卫星导航信号是一种伪随机噪声组合码序列。码速率、码位长度及重复周期的设计都与信号的抗干扰性能、捕获与跟踪的难易程度以及测距精度等有着密切关系。射频信号的调制除采用二进制相移键控（BPSK）技术外，还可以考虑采用四相相移键控（QPSK）、二进制偏移载波（BOC）以及交替二进制偏移载波（AltBOC）技术。尤其是BOC和AltBOC调制信号具有较强的抗多路径效应能力和良好的跟踪性能，将成为扩频通信信号的主要调制方式。
三、在轨道测定方法上注重选择适合我国国情的最优方案
轨道同步是卫星导航系统的一个难题。美国和欧洲由于其战略上的优势，均在全球部署地面跟踪测轨监测网，采用传统的轨道测量方法精确测定卫星轨道。但我国由于客观条件的限制，所有的测轨站只能建立在我国国土范围之内。这势必影响到几何精度衰减因子（GDOP）值，从而影响到测轨的精度。在这方面，我们可以借鉴俄罗斯的经验。俄罗斯只在其本土范围内部署监测站。为了精确测量GLONASS卫星的运行轨道，他们在卫星上安装激光反射器，并在星座内部署2颗专用的激光测地卫星，然后通过地面激光测距站精确测定GLONASS卫星的运行轨道。俄罗斯根据本国国情，采用激光测距手段作为精确测轨的辅助方法，不仅是一种创新，而且测轨精度更高，较好地解决了轨道同步的难题。
四、大力发展原子钟制造技术
采用被动式卫星导航系统体制，星载空间原子时钟的稳定性是实现精密测距的重要保证。目前，可供空间应用的原子时钟有三种：铯钟、铷钟和氢钟。铯钟具有良好的长期稳定性和准确度，但体积、质量和功耗大（目前国外已研制出小型化铯钟），使用寿命短；铷钟不需要真空系统和致偏磁铁，具有较小的体积、质量和功耗，短期稳定性和准确度较好，但长期稳定性能不如铯钟；氢钟具有铯钟和铷钟所达不到的性能优势，但对温控要求严格，体积、质量和功耗也较大。目前国外发达国家已研制出比较成熟的星载铷钟和铯钟，并且正在进行空间氢钟飞行试验。氢钟将有望成为高精度的星载时钟基准。但所有这些国外的军用级先进产品对我国都是封锁的。国内目前也已研制出了不同类型的原子钟系列，但应用于空间环境尚有一段距离。因此我国应大力发展自己的原子钟制造技术，以免受制于人。
五、注重提高导航系统的自主导航能力
自主导航能力是指卫星导航系统在不依赖地面控制的情况下，导航卫星能够自动预估星钟与星历参数，并生成导航信息的能力。以美国的GPS为例，在GPS-2R之前所有型号卫星都没有自主导航功能，卫星广播的导航信息都由地面控制段同上行注入站每天注入一次。在这些导航信息中包含的星钟与星历参数都是基于控制段的当时估算进行预报的。GPS-2R卫星的最大改进就是能够在星上自动预估星钟与星历参数，并生成导航参数。不断增强的自主导航能力是未来导航系统的发展趋势，其优势可以体现在以下四个方面：（1）提高了卫星导航系统的生存能力。地面控制段是卫星导航定位系统的薄弱环节，一旦遭到攻击将使整个系统瘫痪，自主导航能力可以保障系统在失去地面支持的条件下能够长时间运行，且能满足导航精度要求，并且允许在任一地面监控站永久损失的情况下不影响正常的导航功能。（2）减少了上行注入站的要求。（3）改善了完好性。自主导航功能主要是通过星间链路来实现，而星间链路的测距功能提供了一种能与其星钟和星历参数比对的独立参数基准。（4）提高了导航精度。自主导航功能能够不断地更新星历与星钟参数，与现有的每天更新一次相比，有助于改进导航精度。
六、强化抗干扰、反欺骗等安全措施，增强导航战能力
卫星导航定位系统具有显著的军民两用的特点，在未来战争中肯定会受到攻击。如果不对系统的安全性设计给予足够重视，抗干扰和反欺骗等措施不到位，卫星导航定位系统在未来战争中将不堪一击，从而造成极大损失。
提高系统的导航战能力，不能光从卫星设计途径去解决，而要从空间段、地面控制段和用户段三方面同时并举，统筹兼顾。□
其他国家和集团都没有足够的财力去维持这种系统了,目前只有中美两个国家可以进行这种投资.因此兼容性可以放在比较不重要的考虑范围.用户能最便宜的获得这种好处才是优先追求的目标,在这类大系统中末端用户成本极其灵敏,你一便宜,贵的系统就必死无疑.而精度以够用即可为要求.这也是为什么爱立信干掉了美国的铱星系统的原因.
我们要想办法发展光钟,而不仅仅是原子钟.光的稳定性最好.
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我们要想办法发展光钟,而不仅仅是原子钟.光的稳定性最好.
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另外用户心理也必然以能同时接受的星多,而感觉实在的获得了好处.
只要你的星比美国少,那么用户就肯定不会考虑你的系统.人家已经用了那么多年,稳定可靠,而且你的系统建成了他就立马降价,你拼得过他们吗?结果好几百亿美元的投资打水漂了,你二十年内就不要再想缓过气来再申请同样的项目和资金支持了.
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只要你的星比美国少,那么用户就肯定不会考虑你的系统.人家已经用了那么多年,稳定可靠,而且你的系统建成了他就立马降价,你拼得过他们吗?结果好几百亿美元的投资打水漂了,你二十年内就不要再想缓过气来再申请同样的项目和资金支持了.
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原帖由 094闻警 于 2006-11-2 12:55 发表
为了获取对中国未来的导航频率的国际保护，需要加快向国际电联申请和协调
几年前就申请了，所以现在要赶紧把卫星弄上去，否则就过期了。:D
原帖由 印度神牛 于 2006-11-2 12:59 发表
似乎没有必要每颗星都装高精度原子钟,可以使用网络自愈功能,自行实时校正星上的时间.因此卫星越多自愈功能越强大,也不会贵到那里去.
三十几颗星肯定是不行的.网络化,实时化才是追求的主要目标.
卫星多的话,用户端在许多时候能同时接受五颗星的信号的话,显然隔几分钟就在四五颗星的模式中切换一下,精度就可以满足要求了.也没有必要要求全部加装昂贵的星载原子钟.
好象光纤陀螺也应该有能力发展成高精度的钟表系统,而且价格很平.配合石英晶体和卫星授时,也应该可以廉价获得极高精度的时间.
每个卫星上的钟型号相同，所以不存在互相之间校准的问题——那等于是同义反复。
卫星上的原子钟受到体积和重量的限制，并不能完全满足要求，仍然需要由地面进行校准。如果还要降低标准，只能让导航精度下降到无法接受的地步。
为什么30多颗卫星不行？伽利略系统就是30颗星，中国增加了几颗静止轨道卫星，这样可以给民航飞机进场提供精密近进服务。
牛文`
顶
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这东西太重要了,07年发射试验性，不知其他卫星什么时候发射,这么多卫星,的多少年才能全部发射上去.
原帖由 山人0504 于 2006-11-2 14:05 发表
这东西太重要了,07年发射试验性，不知其他卫星什么时候发射,这么多卫星,的多少年才能全部发射上去.
:D :D :D
不一定是用长征4号运载火箭,假设2008~~~2010年之后,或许使用长征5号大推力运载火箭进行1箭6星或1箭8星这种入轨部署方式,这种可能未必没有,性质类似欧洲的阿里亚娜5/伽里略的1箭8星
094闻警
应该会用成熟的CZ-2、CZ-3系列，CZ-5是赶不上的，要2013年才能研制成功。但这个系统应该在07年发射试验星，那么09年应该开始发射实用星，33-25颗，应该可以在09-12年的五年间全部发射上去。
这家伙的成本怎么算？发射一次神舟的直接成本是10亿人民币，30颗低跪星的单颗费用，应该在2亿人民币左右吧？60亿人民币可以发射上去，5颗同步轨道卫星大约5亿一颗吧？又是25亿，大约85亿。然后整个系统的研制、地面配套系统等等，可能还得70多亿，整个项目可能要150亿人民币左右，约合20亿美圆，和别人的比，还是很便宜的。
应该会用成熟的CZ-2、CZ-3系列，CZ-5是赶不上的，要2013年才能研制成功。但这个系统应该在07年发射试验星，那么09年应该开始发射实用星，33-25颗，应该可以在09-12年的五年间全部发射上去。
这家伙的成本怎么算？发射一次神舟的直接成本是10亿人民币，30颗低跪星的单颗费用，应该在2亿人民币左右吧？60亿人民币可以发射上去，5颗同步轨道卫星大约5亿一颗吧？又是25亿，大约85亿。然后整个系统的研制、地面配套系统等等，可能还得70多亿，整个项目可能要150亿人民币左右，约合20亿美圆，和别人的比，还是很便宜的。
原帖由 山人0504 于 2006-11-3 13:49 发表
094闻警
应该会用成熟的CZ-2、CZ-3系列，CZ-5是赶不上的
言之有理
这需要钱呀！
现在感兴趣,想知道的就是将来真正投入使用的星座数量会是多少..
GPS是24颗,GLONASS也是20多颗
GPS是24颗,GLONASS也是20多颗
原帖由 mig3000 于 2006-11-3 14:29 发表
现在感兴趣,想知道的就是将来真正投入使用的星座数量会是多少..
GPS是24颗,GLONASS也是20多颗
25～～～35颗
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原帖由 094闻警 于 2006-11-3 14:39 发表
25～～～35颗
35应该也包含了备份星吧...不然35颗感觉也太多了点..
原帖由 mig3000 于 2006-11-3 15:05 发表
35应该也包含了备份星吧...不然35颗感觉也太多了点..
那当然，它是军民两用，非纯民用
而且前者为主，首先供航弹／导弹，
其次才是ＳＵ２７ＳＭＫ/Ｊ－１１、０５２Ｄ、０９３、０９４
航展参展工作人员表示，中国正在建设的北斗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，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度0．2米／秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星，2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统。
这位负责人表示，为提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统之前的兼容性和互操作性，促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用，中国愿意与其他国家合作，共同发展卫星导航事业。
=============
开放失服务的精度是10米，军用的应该在3米左右，我猜想可能赶不上欧洲的1米，否则技术难度、生产工艺和生产成本都会存在问题，但应该不会比美国现用的GPS差。
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星，2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统。
这位负责人表示，为提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统之前的兼容性和互操作性，促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用，中国愿意与其他国家合作，共同发展卫星导航事业。
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开放失服务的精度是10米，军用的应该在3米左右，我猜想可能赶不上欧洲的1米，否则技术难度、生产工艺和生产成本都会存在问题，但应该不会比美国现用的GPS差。