卫星导航定位读书报告

卫星导航定位读书报告•随着全球卫星导航系统GPS、GLONASS的建成及使用,不仅促进了导航定位理论与应用的变革,也促进了相关产业的长足发展。为提高卫星导航定位的自主性、安全性、完好性,中国和欧盟先后启动了北斗和Galileo卫星导航系统的建设。之后,日本启动了伪天顶卫星系统QZSS，印度也启动了IRNSS导航系统。中国正在运行和正在建设的北斗系统是全球导航卫星系统(GNSS)的重要组成部分。我国自19世纪80年代决定建设独立自主的卫星导航系统(北斗),2003年,北斗卫星导航验证系统建成,并在多个领域得到了广泛的应用。北斗系统的发展•1.第一步:验证系统。2000年以来,中国已成功发射3颗GEO卫星,初步建成北斗卫星导航试验系统。该系统能够提供基本的定位、授时和短报文通信服务。北斗卫星导航试验验证系统的服务区域为东经70°～140°,北纬5°～55°,定位精度优于20m。•2.第二步:扩展的区域导航系统。在验证系统的基础上,北斗卫星导航系统将进行区域导航能力拓展。即由12颗卫星组成扩展区域卫星导航系统,采取有源与无源相结合体制,兼容北斗验证系统的全部功能。2011年左右覆盖亚太地区,即服务拓展到南北纬55°,东经55°至180°。•3.第三步:北斗全球卫星导航系统。在扩展区域导航系统12颗卫星基础上,北斗导航系统的服务将由区域拓展到全球,设计性能优于俄罗斯的GLONASS,与第三代GPS性能相当。将在2020年左右为全球用户提供服务。北斗导航系统建设的基本原则：•开放性:北斗卫星导航系统将为用户免费提供高质量的开放服务,将与其他国家就卫星导航有关问题进行广泛深入的交流与合作,以推动GNSS及其相关技术和产业的发展。•自主性:中国将独立自主地发展和运行北斗系统。北斗系统能独立为全球用户提供服务,尤其是为亚太地区提供高质量的服务。•兼容性:北斗卫星导航系统使用卫星无线电导航业务频段,与其他卫星导航系统间存在频谱重叠。我国愿意在国际电联有关规则、建议的指导下通过频率协调,实现与其他系统的兼容和互操作。•渐进性:北斗系统将依据中国的技术和经济发展实际,遵循循序渐进的模式建设。通过改进系统性能,确保系统建设平稳过渡,为用户提供长期连续的服务。北斗时间系统的兼容性与互操作•北斗时(BDT)溯源到协调世界时UTC(NT2SC),与UTC的时间偏差小于100ns。BDT的起•算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒(UTC)[5]。在设计北斗时间系统时,已经考虑到BDT与GPS时(GPST)、Galileo时(GST)和GLONASST的互操作问题,并将监测和发播BDT与GPST、GST、GLONASST及GST的时差。北斗导航系统的时间系统与其他导航系统的时间系统关系见图1。北斗坐标系统的兼容性与互操作•北斗卫星导航系统相应的坐标系统为中国2000大地坐标系统(CGCS2000)。CGCS2000的定义与国际地球参考系统(ITRS)一致。CGCS2000的实现称为CTRF2000[9212]。CTRF2000参考于ITRF97,历元为2000.0。CTRF2000由三个层次框架点组成。第一层次:连续运行参考站(28个点),形成CGCS2000基本骨架,精度约为3mm;第二层次:“2000国家GPS大地控制网”(2500多点),精度约为3cm级;第三层次:全国天文大地网(约50000个点),大地经纬度精度约为0.3m,大地高精度优于0.5m。理论上,一个完整的坐标系统,应包含坐标框架的变化速率,但在目前情况下,暂不能提供高精度的CTRF的点位速度信息,也暂不能提供点位坐标更新信息从冗余度方面分析北斗导航系统的贡献分析图2可以看出,北斗卫星导航系统及其相应的地面跟踪站建设,对全球导航用户的贡献应该是显著的,可归纳如下:•1.由于卫星星座的不同,有利于改善DOP(精度因子)值;•2.由于信号频谱的不同,有利于削弱多路径效应的影响,并有利于抵制信号干扰带来的影响;•3.由于北斗自身的多频体制,有利于削弱电离层和对流层误差,从而有利于弱化基准站距离•的限制,有利于固定载波相位模糊度,有利于缩短首次定位时间;•4.由于冗余观测的大量增加,有利于减弱局部环境因素带来的影响,显然有利于削弱偶然误•差影响;•5.由于观测几何结构改善,有利于异常误差诊断,提高导航及授时结果的抗差性(或稳健性);•6.由于北斗导航卫星系统实现了与其他卫星系统的兼容,于是有利于减弱信号有色噪声和•系统误差影响;•7.由于星座体系不同,可视卫星的增加,有利于提高可用性;•8.由于各卫星导航系统的守时钟组不同,有利于发现单一系统的时间系统误差,有利于改善•UTC的精度;•9.由于卫星体系不同,有利于卫星轨道精度的校核,发现轨道系统误差,进而改善卫星轨道•精度;•10.由于各卫星导航系统地面跟踪站的分布及观测不同,有利于改善全球坐标系统的精度。北斗卫星导航系统重要作用•北斗卫星导航验证系统已在多个领域得到成功应用,并发挥了重要作用,包括:通信、水利、减灾、海事、海洋渔业、交通、勘探、森林防火等等。其应用的显著特点是集定位、授时、短报文通信及用户监测于一体。北斗导航面临的问题•国际竞争首先,北斗面临频率资源短缺问题;其次,很难实现全球均匀建站;第三,卫星导航定位市场竞争也十分激烈GPS导航定位用户在国际市场上占有绝对垄断地位。•政策问题为了掌握卫星导航的主导权,北斗卫星导航系统一方面需要构建独立自主的导航定位与时间系统,又要实现与其他卫星导航系统兼容与互操作,所以需要尽快制定较完备的卫星导航发展政策。•政策。•服务观念问题•中国的导航体制要求有主动服务观念。特别需要北斗导航服务管理部门增强主动服务观念,迅速扩大北斗导航系统的用户群体。•技术问题•卫星系统性能与稳定性需要提高;原子钟技术、接收机技术、信号调制与捕获技术等都有很大的发展空间;与北斗导航系统相关的坐标系统和时间系统还有改进的余地;北斗地面跟踪站相对偏少,几何结构不够合理;数据服务中心(类似于IGS)几乎处于空白。感想•北斗卫星导航定位系统是国家重要的基础设施,也是国际导航系统的重要组成部分。北斗卫星导航系统集导航定位、授时、用户监测、短报文通信于一体,技术体制上有创新。在我国国防建设、森林防火、抗震救灾、海洋渔业、交通、水利等行业已发挥了重要作用。但北斗全球卫星导航系统也面临十分严峻的挑战,包括频率资源、有效载荷、用户系统、技术问题、市场占有率等。但是我想经过我们前辈和我们的共同努力,北斗导航体系和应用技术会取得新的突破。我们也会随着北斗的发展找到我们的方向，在这个行业占一席之地。谢谢！