導(dǎo)航定位系統(tǒng)技術(shù)

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1、導(dǎo)航定位系統(tǒng)技術(shù)建議書“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工程是根據(jù)我國(guó)國(guó)情和我軍對(duì)導(dǎo)航定位的需要申請(qǐng)立項(xiàng)建設(shè)的重要國(guó)防工程項(xiàng)目，1994年1月經(jīng)國(guó)務(wù)院、中央軍委批準(zhǔn)立項(xiàng)。該工程的目的是建立一個(gè)全天候、高精度、快速實(shí)時(shí)區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，并兼有簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信與授時(shí)的功能，使我軍獲得先進(jìn)的、獨(dú)立自主和快速有效的定位手段?！氨倍芬惶?hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程的建設(shè)是我軍現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分，它由應(yīng)用系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、運(yùn)載系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)五大系統(tǒng)組成。“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可為我國(guó)大陸、臺(tái)灣、南沙及其它島礁、中國(guó)海、

2、日本海、太平洋部分海域及周邊部分地區(qū)，時(shí)速1000公里以下的中、低動(dòng)態(tài)用戶和靜態(tài)用戶提供每小時(shí)54萬次以上的定位/通信/授時(shí)服務(wù)。根據(jù)不同的使用區(qū)域，定位精度為10~100米。能安全地傳輸機(jī)密級(jí)以下的保密性信息，用戶每次可傳輸120個(gè)漢字。系統(tǒng)建成投入使用后，可同時(shí)為200～400個(gè)步兵團(tuán)（平均每團(tuán)配備50臺(tái)用戶機(jī)）、2500輛戰(zhàn)車、2000艘艦船、200～800架飛機(jī)及部分特殊用戶提供導(dǎo)航定位、簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)服務(wù)，滿足未來高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)導(dǎo)航定位的需要。“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由三顆地球同步衛(wèi)星（

3、兩顆工作星分別定點(diǎn)在80°E、140°E，在軌備份星定點(diǎn)在110.5°E）、一個(gè)地面中心控制系統(tǒng)、標(biāo)校系統(tǒng)和各種用戶機(jī)等組成，系統(tǒng)組成見圖所示：系統(tǒng)組成示意圖系統(tǒng)采用三球交會(huì)測(cè)量原理進(jìn)行定位，即以兩顆衛(wèi)星(位置已知)為兩球心，兩球心至用戶的距離(本系統(tǒng)要完成的測(cè)量量)為半徑可作二球面；另一個(gè)球面是以地心為球心，以地球半徑與用戶所在點(diǎn)的高程之和為半徑的球面，三球交會(huì)點(diǎn)即為用戶的位置。系統(tǒng)的工作過程是由地面中心向衛(wèi)星Ⅰ和衛(wèi)星Ⅱ同時(shí)發(fā)送出信號(hào)（C頻段），兩顆工作衛(wèi)星接收后，經(jīng)出站轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶廣播（S頻段），

4、用戶接收衛(wèi)星信號(hào)，需要定位或通信時(shí)向衛(wèi)星發(fā)射入站信號(hào)，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回地面中心（C頻段），地面中心接收解調(diào)用戶發(fā)射的信號(hào)，測(cè)量出用戶所在點(diǎn)至兩衛(wèi)星的兩個(gè)距離和量，然后根據(jù)用戶的申請(qǐng)服務(wù)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。對(duì)定位申請(qǐng)，根據(jù)測(cè)出的兩距離和量，加上從儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字地圖查尋到的用戶高程值，計(jì)算出用戶所在點(diǎn)的坐標(biāo)位置，然后置入出站信號(hào)中發(fā)送給用戶，用戶收此信號(hào)后便知自己的坐標(biāo)位置。對(duì)通信申請(qǐng)，地面中心將通信內(nèi)容置入出站信號(hào)中，按收信地址轉(zhuǎn)發(fā)給收信人。系統(tǒng)出站信號(hào)采用超幀與幀結(jié)構(gòu)的多路傳輸體制，入站信號(hào)采用突發(fā)幀傳輸

5、體制，每一幀的數(shù)據(jù)段以數(shù)據(jù)形式傳輸電文信息，實(shí)現(xiàn)雙向通信。通信的數(shù)據(jù)主要為漢字和代碼兩種形式的短消息；中心控制站通過出站信號(hào)以時(shí)幀形式將“北斗一號(hào)”系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)發(fā)往用戶，用戶在收到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)和信號(hào)傳輸時(shí)延后，可獲取高精度的時(shí)間信息，完成定時(shí)授時(shí)功能，在特定情況下用戶機(jī)還可以發(fā)送雙向定時(shí)申請(qǐng)信息給中心站，中心站處理之后可將更高精度的定時(shí)信息發(fā)往申請(qǐng)用戶，完成雙向定時(shí)功能。系統(tǒng)在運(yùn)行期間能安全地傳輸機(jī)密級(jí)以下的保密性信息。對(duì)信號(hào)在空間傳輸過程中采用了信道加密和信源加密兩重加密處理，信道加密是對(duì)每個(gè)有保密要求的用戶都選用一

6、對(duì)獨(dú)特的偽隨機(jī)碼(PN碼)對(duì)載頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，一戶一碼，信源加密方案按信道中能傳輸機(jī)密級(jí)信息進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。由于“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)用戶間通信具有衛(wèi)星通信的特點(diǎn)，因而通信質(zhì)量不受距離和地形的影響，在一定程度上彌補(bǔ)了北斗短信定位指揮系統(tǒng)與前線組合終端間地面微波通信的不足，可以作為兩者間通信的備用手段，提高戰(zhàn)場(chǎng)通信的可靠性。另外，用戶間通信采用段突發(fā)擴(kuò)頻信號(hào)，發(fā)射時(shí)間僅為0.1秒，具有很好的隱蔽性，適合戰(zhàn)場(chǎng)使用條件。用戶機(jī)是“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用終端，具有體積小、重量輕、耗電少、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠

7、、操作方便等特點(diǎn)。按運(yùn)載方式可分為便攜式、車載式、艦載式和機(jī)載式四大系列，每一系列又有若干類型，滿足不同用戶的需求。按使用者的管轄權(quán)限又可分為普通型和指揮型兩類。指揮型用戶機(jī)是指擁有一定用戶數(shù)量的上級(jí)集團(tuán)管理部門，配有所屬用戶全部的接收地址及密鑰，不僅能接收中心控制系統(tǒng)發(fā)給它自己的定位、定時(shí)和通信信息，而且能夠同時(shí)接收中心控制系統(tǒng)傳送給所屬用戶的定位及通信信息。指揮型用戶機(jī)既可以與其他用戶進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也可以對(duì)所轄用戶進(jìn)行廣播通信。并可通過標(biāo)準(zhǔn)接口將定位和通信信息實(shí)時(shí)輸出。綜上所述，北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)擁有以下幾

8、個(gè)重要特點(diǎn)：l同時(shí)具備定位與通訊功能，無需其他通訊系統(tǒng)支持l覆蓋中國(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)，24小時(shí)全天候服務(wù)，無通信盲區(qū)l特別適合集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控與管理和數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用l融合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)和衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)兩大資源，提供更豐富的增值服務(wù)l自主系統(tǒng)、高強(qiáng)度加密設(shè)計(jì)，安全、可靠、穩(wěn)定，適合關(guān)鍵部門應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)是北斗短信定位指揮系統(tǒng)的重要組成部分，利用先進(jìn)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)