在日常学习、工作或生活中，大家总少不了接触作文或者范文吧，通过文章可以把我们那些零零散散的思想，聚集在一块。范文怎么写才能发挥它最大的作用呢？下面是小编帮大家整理的优质范文，仅供参考，大家一起来看看吧。
北斗卫星工作原理简述 北斗卫星工作原理科普图解篇一
（确实不会做的题目，请选择“不清楚”，我们需要您最客观的回答！）
您的年级：您的专业：
1.您对北斗是否了解？（）
a.非常了解 b.听说过 c.不了解但有兴趣d.不感兴趣
2.如果您对北斗导航系统有所了解，你是通过什么途径了解的？（）
a.报刊杂志 b.电视 c.网络 c.老师、朋友介绍 d.一点都不了解
3“北斗”是否是地球同步卫星？（）
a.是 b.否 c.不清楚
4北斗导航系统工程的总工程师是谁？（）
a.沈荣俊 b孙家栋.c.谭述森 d.不清楚
5.北斗的英文简称是什么？（）
s o d.不清楚
6.我国的北斗卫星导航系统发展到什么阶段了？（）
a.亚太地区区域有源 b.亚太地区区域无源 c.全球区域无源 d.不清楚
7.北斗卫星系统的组成部分不包括下面哪个？（）
a.车辆 b.地面支持系统 c.用户d.不清楚
8.北斗接收机在哪些地方收不到信号？（）
a.金属网内 b.玻璃罩内 c.塑料袋内d.不清楚
9.您觉得北斗卫星导航系统不能运用在那个方面？（）
a.国防、救灾抢险b.交通运输、旅游 c.精准农业d.外科手术
10.在发生地震等灾害后地面的通信设施几乎被完全破坏，唯一能用的就是北斗系统特有的短报文通信功能，您对于这个功能感觉如何？（）
a.能在关键时刻发挥很大作用，前景非常好 b.感觉一般 c.不感兴趣
11.过些年“北斗”推出其终端产品后，您是否愿意使用北斗产品？（）
a.非常愿意b.如果好用才愿意c.不愿意
12.您觉得用台历的形式展示北斗的相关知识与图片如何？（）
a.很不错，形象直观 b.觉得不怎么样
13..为做好北斗的科普宣传，您觉得科普介质的载体选择哪种更好？（）
a.文字内容 b.图画 c.图文并茂
14.您希望科普知识更多体现哪些方面的内容？（）
a.北斗之用 b.北斗之路 c.为北斗的研究做出贡献的科学家 d.以上信息的综合请说明理由：
15.谈谈您对科普媒介编创的建议或意见
（最后，再次衷心地感谢您花费宝贵时间答完这份问卷！）
北斗卫星工作原理简述 北斗卫星工作原理科普图解篇二
同步卫星
地球同步卫星就是在离地面高度为35786万公里的赤道上空的圆形轨道上绕地球运行的人造卫星。其角速度和地球自转的角速度相同，绕行方向一致，与地球是相对静止的
无线电波的传播方式：地波、天波和沿直线传播的波
地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地波。地面上有高低不平的山坡和房屋等障物，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。地面上的障碍物一般不太大，长波可以很好地绕过它们。中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就很差了。
地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。频率越高，损失的能量越多。所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。
地波的传播比较稳定，不受昼夜变化的影响，而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方，所以长波、中波和中短波用来进行无线电广播。
由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高(波长越短)损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。
天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。什么是电离层呢？地球被厚厚的大气层包围着，在地面上空50千米到几百千米的范围内，大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢失电子，即发生电离，产生带正电的离子和自由电子，这层大气就叫做电离层。
电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。实验证明，波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收。对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千千米以外。但是，电离层是不稳定的，白天受阳光照射时电离程度高，夜晚电离程度低。因此夜间它对中波和中短波的吸收减弱，这时中波和中短波也能以天波的形式传播。收音机在夜晚能够收听到许多远地的中波或中短波电台，就是这个缘故。
沿直线传播的电磁波微波和超短波既不能以地波的形式传播，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播。它们跟可见光一样，是沿直线传播的。这种沿直线传播的电磁波叫空间波或视波。
地球表面是球形的，微波沿直线传播，为了增大传播距离，发射天线和接收天线都建得很高，但也只能达到几十千米。在进行远距离通信时，要设立中继站。由某地发射出去的微波，被中继站接收，进行放大，再传向下一站。这就像接力赛跑一样，一站传一站，把电信号传到远方。直线传播方式受大气的干扰小，能量损耗少，所以收到的信号较强而且比较稳定。电视、雷达采用的都是微波。
现在，可以用同步通信卫星传送微波。由于同步通信卫星静止在赤道上空36000km的高空，用它来做中继站，可以使无线电信号跨越大陆和海洋。
抛物面天线具有接收、反射和增强卫星电视信号的三大作用。卫星天线聚焦卫星信号波,是为了增强焦点的信号送给馈源。
高频头——————特性参数(一）、输入频率（input)
1、c波段a、3.4——4.2g；b、3.7——4.2g；a比b频率范围宽，a 应优先选用
2、ku波段 ：全波段为10.7——12.75ghz；其低频率为10.7——11.8ghz、高频段为11.7——12.75ghz。而低频段应配合地本振9.75ghz使用。
（二）、输出频率（output)c、ku波段相同，如a、950——1450mhz；b、950——1750mhz；c、950——2150mhz。一般地，应与接收机输入频率匹配，否则部分信号将收不到(有的机器可超范围使用）
（三）、本振频率
1、c波段：一般c波段的本振频率为5150mhz
2、ku波段：其本振有9.75、1075hz、11.25、11.30ghz等。双本振需配合0/22khz使用
（四）噪声系数：
1、c波段：用k表示。如25、17k等，其数值越小越好
2、ku波段：用db表示。如0.8db、0.6 等，其数值越小越好
（五）增益（gain）如果60db，一般地应越高越好
下行频率：
指卫星向地面发射信号所使用的频率，不同的转发器所使用的下行频率不同。换句话，当我们接收不同的节目内容时，所使用的下行频率不同，在使用卫星接收机时所设置的参数也就不用，如果设置不正确，将不能接收相应的节目内容。列如：我国鑫诺一号卫星用于数据广播的下行频率之一为12,620hmz。一颗卫星商业偶多个转发器，所以会有多个下行频率。
符号率
也称作符率。卫星节目的符号率，指数据传输的速率，与信号的比特率及信道参数有关，单位为ms/s。目前市场上普遍使用的“诺基亚”、“现代”、“九州”等卫星电视数字解压机的符号率值在6-30ms/s。从世界上卫星发展起来，卫星电视的符号率越来越高，当一个载波信号携带的节目数越多时，此值悦达。
本振频率：
c波段卫星接收机的lnb本振频率一般为5150mhz，而ku波段高频头的本振频率各不相同，常用ku高频头的本振频率为1150或11300mhz。一般具体是多少，请仔细查看高频头包装上的说明。
c波段和ku波段的优点：
根据ieee521——2002标准，c波段是指频率在4—8ghz的无线电波波段。通常的上行频率范围为5.925—6.425ghz之间，下行频率则为3.7-4.2ghz，即上下行带宽各为500mhz。
c波段需要使用一个较大的正馈天线，通常是6瓣组成的分体锅，也有一体式的整体锅。早期通信使用的是c波段，后来因为c波段变得拥挤，于是就相继出现了ku波段、ka波段等。
ku波段：
根据ieee521—2002标准，ku波段是指频率在12—18ghz 的无线电波波段。ku即“k-under”德语kurz-unten,表示比ieee521—2002标准下的k波段的频率低。
在天空，ku波段可用作卫星之间的通信波段，如国际空间站和航天飞机通信用的跟踪与数据中卫星(tdrs)也有使用ku波段。在卫星广播领域里，ku波段是一个常用的波段。
它有很多优点：
1、ku波段的频率受国际有关法律保护，并采用多馈源成型波朿技术对本国进行有效覆盖：
2、ku波段频率率高，一般在11.7—12.2ghz之间，不易受微波辐射干扰；
3、接收ku波段的天线口径尺寸大小，便于安装也不易被发现
4、ku频段宽，能传送多种业务与信息
5、ku波段下行转发器发射功率大（大约在100w以上），能量集中，方便接收
缺点如下：
1、ku波速窄，方向行强，因此安装调试过程要认真细致，对噪点明暗和拉横条限制要特别注意，接搜信息往往就在他们的附近（或正下或左右）。
2、c波段信号覆盖地域广，信号强度弱，接收天线要求面积大。ku波段信号强，但覆盖地域小，因此天线面积较小。
卫星接收电视机接收机有那几部分组成：
电子调谐选台器、中频、信号处理器、伴音信号解调器、前面板指示器、电源电路。如果插卡数字机还包括卡片电路接收等
电子调谐选台器。其主要功能是从950——1450mhz的输入信号选出所要接收的某一电视频道的频率，并将它变换成固定的第二中频频率（通常为479.5mhz),送给中频放大与解调器。
中频agc放大与解调器。这将输入的固定第二中频信号滤波、放大后。再进行频率解调，得到包含图像和伴音信号在内的复合基带信号，同时还输出一个能够表征输入信号大小的直流分量送给电平指示电路
图像信号处理器：它从复合基带信号中分离出视频信号，并经过去加重，能量去扩散和极性变换等一系列处理之后，将图像信号还原并输出。
伴音解调器。它凑够复合基带信号中分离出伴音副载波信号，并将它放大、解调后得到伴音信号。
面板指示器。它将中频放大解调器送来的直流电平信号进一步放大后，用指针式电平表、发光二极管陈列式电平表或数码显示器，来显示接收机输入信号的强弱和品质。
电源电路。它将市电经变压、整流、稳压后得到的多组低压直流稳压电源，为本机各部分及室外单元(高频头）供电。
高频头(lnb)的分类及作用
高频头按结构形状划分，可分为单极化和双击性馈源一体化（lnb）两种，其中双极性馈源一体化高频头种类较多，按本振方式可分为单本振和双本振两种，按输出端口可分为单输出、双输出、多输出等。
高频头作用：是把c波段频率范围3.4——4.2ghz；ku波段10.75——12.75ghz卫星传送下来的微弱信号放大后再与其中的本振作用后输出卫星接收机所需要的950——2150mhz中频信号，说白了就是信号的一个中转站 英文
low noise block kownconverter 简写 lnb
高频头的位置调整
（1）首先应检查馈源是否处于抛物面天线的中心，焦点是否正确，否则可以悄微调整馈源支撑杆：使之对准（以信号最大为准）。
（2）检查lnbf侧面的f/d刻度是否按天线所给参数f/d对准，为此前后调整，使信号显示最大。
（3）卫星发射的电视信号:只有在卫星所在精度的子午线上，其计划方向才完全是水平或垂直的，而在其他区接收时，会有一些偏差，在实际接收的饿情况下，应悄微旋转动lnbf的方向，以使信号最大，这时lnbf 顶端面上的刻度“0”可能不完全是垂直于水平面。
中星9号全国省市地区仰角、方位角智能计算表
省/市
城市
纬度（北纬）
经度（东经）
中九
天线仰角（度）
1、广东省
广州
23.08
113.14
92.20
54.19 南偏西
2、广东省
东莞
23.02
113.33
92.2
54.01 南偏西
3、广东省
惠阳
22.48
114.28
92.0
53.08 南偏西
4、广东省
惠州
23.05
114.22
92.20
53.41 南偏西
5、广东省
江门
22.35
113.04
92.20
54.86 南偏西
6、广东省
河源
23.43
114.41
92.20
52.97 南偏西
7、广东省
花都
23.23
113.12
92.20
54.08 南偏西
天线的注意: 电缆线若干米（视距离而定，最长不应超过40米，不然会有信号衰减)
卫星数字电视接收机的工作原理
卫星数字电视接收系统一般由接收天线(包括馈源)、低噪声下变频器(高频头lnb)和卫星数字电视接收机三部分组成：其中天线、高频头称室外单元：卫星数字电视接收机称室内单元，或称综合解码接收机(即ird)，是当代计算机技术、数字通信技术和微电子技术融
合的结晶。
ird的一般功能框图如图1所示。由图可知，一个典型的ird包括：调谐器、第二中频信号解调、信道解码、mpeg一2传输流解复用、mpeg一2音／视频解码和模拟音／视频信号处理
2、信道接收模块c波段或ku波段的卫星下行信号由犬线接收，经过lnb放大和下变频，形成950～2050 mhz第一中频信号，经电缆送到ird的调谐器，高频调谐器根据所需接收的频率，通过pll(锁相环)环路控制本机振荡器频率，把输入信号变频成第二中频(479．5 mhz)信号，送到正交检相器分解出i、q两路模拟信号，经过a／d转换器再把这两路模拟信号分别转换成6比特的并行数字信号，进入qpsk解调电路和信道纠错电路。
3、qpsk解调器的核心部分起到载波恢复、寻址、位同步、反混叠、匹配滤波和自动增益控制(agc)作用
4、butterworth型匹配滤波器用米完成升余弦滚降形状的脉冲形成滤波变换(α=o．35dvb或α=o.20dss，dvb数字视频广播，dss数字卫星业务)。
5、信道纠错部分包括：viterbi卷积(1／2，2／3，3／4，5／6，6／7 和7／8，k=7)和rs解码(204、188dvb)。viterbi解码可对误码率(ber)为10^-4～10^-2的数据流进行纠错，以达到rfr为10-4。rs解码主要对突发性片状误码进行纠错，以达到ber优于10^-10的结果，最后输出符合mpeg一2标准的传输流(ts)，每个数据包为188个字节。早期的信道接收模块由两片集成电路完成，如国产的xowj—1型ird由集成电路stv0190完成双路a／d变换，由集成电路stv0196完成qpsk解调及前向纠错fec，目前已将上述两块集成电路功能合成到一块芯片，如：stvd0199，odm8511等。
3．解复用模块
（1)、ts码流是一种多路节目数据包(包含视频、音频和数据信息)，按mpeg协议复接而成的数据流。因此，在解码前，要先对ts流进行解复用，根据所要收视节目的包识别号(pid)提取出相应的视频、音频和数据包，恢复出符合mpeg标准的打包的节目基本流(pes)。解复用芯片内部集成了32个用户可编程的pid滤波器。其中1个用于视频pid，1个用于音频pid，余下的30个可用于节目特殊信息(psi)、服务信息(si)和专用数据的滤波。pid处理分两个步骤：
(1)、pid预处理：仅进行pid匹配选择，过滤掉那些pid值不匹配的包，挑出所需收视节目的数据包。
(2)、pid后处理：进行传输流(ts)层错误检查(包括包丢失、pid不连续性等)，同时滤除传输包的包头和调整段，找出有效载荷，按一定次序连接，组合成f'es流。
(3)、系统时钟为27 mhz，由压控振荡器(vc。xo)产生，通过提取码流中的节目时钟基准(pcr)控制pll环路，使ird的系统时钟和输入节目的时钟同步。
(4)、芯片内部还嵌有risc cpu，它具有很强处理能力，与系统软件一起，能处理ird复杂的系统任务，如：传输字幕、屏幕显示(osd)、图文电视、电子节目指导(epc)等。
(5)dram控制器支持16 mb dram(动态随机存储器)，由cpu、传输和其他功能所共同
分享。解复用芯片有cl9110、st20—tp2等。
mpfg一2解码模块 符合ccir601格式的视频数据流和pcm音频数据流，分别送到视频编码器和音频dac(数模转换器)按一定电视制式(pal或ntsc)生成模拟电视信号，供电视机接收。一般peg一2解码器的结构如图2所示。
目前开发的mpeg-2解码模块将系统解复用模块集成到一起，有时称为单片机，如：st公司(法国汤姆逊公司)的sti5500、5505、5512、5518，hyundai公司的odm8211，富士通公司的mb87l2250及lsi公司的sc2000等，北京海尔公司也研制了可商品化的mpeg一1解码芯片，命名为“爱国者一号”。
ird的附加功能模块包括条件接收模块ic卡接口、视／音频输出接口、数据流接口、遥控器和电源等部分。
卫 星 接 收 天 线
1、接收过程 通讯卫星距地球赤道上空三万六千公里，由卫星转发器发送的数据信号，到达地面通过天线面接收、反射聚焦到馈源和高频头（一体化）的接收口。经高频头对这个微弱的信号进行放大和第一次变频，由lnb孔输出，将信号通过电缆送至室内的卫星接收机。
六、方位角、仰角的计算及其偏馈角 天线方位角示意
正馈天线仰角示意
1、偏
馈
角
a不同厂家的 偏馈天线，偏 馈角也不尽相 同。
b理论上馈源 拉杆应平行于 入射波,实际上 很难做到。c偏馈角的大 小要看产品说 明书
卫星9号接收电视节目的参数：
cct-1 ：
少儿节目：
本振频率：10750
视频pid：2100
本振频率：10750
视频pid：3978 下行频率：11880
音频pid：2101
下行频率：11880
音频pid：22877 符号率
：28800
时钟pid：2100
符号率
：28800
时钟pid：3978 diseqc ：关
22k
：开
diseqc ：关
22k
：开 极化方式：左旋
信号状态：锁定
极化方式：左旋
信号状态：锁定
信号强度————————85%
信号强度————————85%
信号质量————————45%
信号质量————————45%
cct-7：
四川：
本振频率：10750
视频pid：2120
本振频率：10750
视频pid：2140 下行频率：11880
音频pid：2121
下行频率：11880
音频pid：2140 符号率
：28800
时钟pid：2120
符号率
：28800
时钟pid：2140 diseqc ：关
22k
：开
diseqc ：关
22k
：开 极化方式：左旋
信号状态：锁定
极化方式：左旋
信号状态：锁定
信号强度————————85%
信号强度————————85%
信号质量————————45%
信号质量————————45%
我们这部卫星接收机的他们的左右旋区分：
0——35=右旋
36——39=左旋
40——右旋
47——51左旋
根据各地区信号场强不同，所采用的接收天线口径最低标准
北斗卫星工作原理简述 北斗卫星工作原理科普图解篇三
北斗卫星森林防火系统 2008年02月17日
1． 北斗运营系统介绍（北斗卫星的运营系统，如同中国移动及联通）
2． 北斗运营系统是基于我国自主知识产权的“北斗导航系统”而建立起来的卫星通信导航系统，能够全天候、全天时提供卫星导航和通信服务。系统主要由空间卫星、网管中心和用户终端等部分组成。
空间卫星：空间卫星部分由2~3颗地球同步卫星组成，负责执行地面中心站与用户终端之间的双向无线电信号中继任务。每颗卫星的主要载荷是变频转发器，以及覆盖定位通信区域点的全球波束或区域波束天线。
网管中心：完成与卫星之间上、下行数据的处理；对各类用户发送的业务请求进行响应处理，完成全部用户定位数据的处理工作和通信数据的交换工作，把计算机得到的用户位置和经过交换的通信内容，通过网管中心，分别送给有关用户；此外网管中心还负责用户的注册、管理和运营。
用户终端：完成用户端与卫星之间上、下行数据的处理；发送用户业务请求，接收用户数据；提供必要的显示及数据接口。根据使用终端的客户类型，用户终端分为车载型用户终端、船载型用户终端、遇险报警型用户终端、手持型用户终端、通信型用户终端、授时型用户终端、管理型用户终端、双模型用户终端和增强型用户终端。
北斗运营系统具有四大功能：快速定位；实时导航；简短通信；精密授时。a．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，可在秒级之内完成。
b．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。北斗运营系统的全部数据处理均集中于地面中心站，中心站不但具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，而且可以根据用户终端站的定位信息，参考地图数据库迅速地计算出用户前进目标的距离和方位，向用户终端站发出防碰撞的紧急报警，通知有关部门对出事地点进行紧急营救等等。
c．简短通信 北斗运营系统是双向闭合环路系统，每个用户终端都有专用识别码，用户终端通过该专用识别码发送和接收信息。通过网管中心，用户终端与固定用户之间也可以进行信息的发送和接收。
d．精密授时 授时与通信、定位都是在同一信道中完成的。地面中心站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。
北斗运营系统可以根据不同行业的不同应用需要，提供包括定位信息、导航服务、信息通信、精密授时和gps差分信息广播在内的基本服务业务，以及群、组呼、遇险安全告警、同陆地用户双向信息通信、同其他移动终端（cdma/gsm等终端）的双向信息通信等增强服务业务在内的多种应用服务。例如针对需要大区域、大量自动数据采集系统的应用要求，基于北斗运营系统的通信服务功能，可以建立与水文自动测报系统应用模式相似的自动数据采集系统；根据现代物流应用需求，结合北斗系统所提供的强大的定位导航和通信服务功能，可以实现车辆调度监控指挥系统、集装箱调度监控系统以及船舶调度监控系统等多种应用系统；针对森林防火部门对林火扑救指挥以及日常管理的应用要求，利用北斗系统所提供的定位和通信功能，可以实现基于北斗运营系统的森林防火调度指挥应用。
2．系统应用分析
在森林防火扑救指挥中，不仅需要有精确的定位设备对火源、火场进行精确定位，还要为参加林火扑救的队伍进行精确的定位导航，以保证在林火发生时能使得扑救队伍能够选择最佳路径在最短时间内抵达火场并实施扑救；此外，还要为扑救队员与森林防火指挥中心之间提供有效的通信手段，已保证指挥中心下达的各种指挥调度信息能够及时准确的传达到各级扑救指战员，同时也要使得扑救一线的火场火势以及其他信息能够及时有效地上报到指挥中心，为指挥人员进行科学合理的决策提供准确的信息。此外，在森林防火的日常巡护巡查过程中，也需要行之有效的定位工具和通信手段，保持流动巡护人员及时准确到位，并与指挥中心保持流畅的通信联络以及时传递巡查过程中发现的各种有效信息。简而言之，无论是林火发生时的扑救指挥还是日常管理中的巡查，都需要有精确的定位工具和有效的通信手段，保证森林防火中心与森林防护人员保持密切的联系，并随时掌握一线人员的动态位置。
众所周知，gps手持设备可以为森林防火队员和巡护人员提供高精度的定位导航信息，卫星电话、甚高频对讲机或超短波电台可以为防火人员提供移动通信手段，但由于甚高频以及超短波通信的通信距离及受地形限制的因素，极大的制约了其使用范围，无法保证防火人员能够与指挥中心之间保持畅通无阻的通信，而卫星电话设备造价高，通信费用高昂，也极大的限制了其在森林防火中的广泛应用。由于通信手段的限制，尽管一线防火人员配备了高精度的定位导航设备，也无法使得指挥部门实时动态地掌握前方人员的位置，进而不能有效的实施指挥调度控制，不能实现科学高效的林火扑救。
北斗运营系统是同时提供定位和通信功能的卫星系统，将其应用于森林防火中，它不仅可以解决甚高频或超短波通信中的通信有效距离受限制的问题，还可以为防火队员提供高精度的位置信息，实现定位导航；在使用北斗系统卫星终端进行定位的过程中，终端在获得本地位置信息的同时，防火指挥中心通过北斗指挥型终端也可以监收到该终端的位置信息，或者通过登录到网管中心获得该终端同样的位置信息。北斗系统卫星终端的最大特点是其可以同时提供数据通信与定位功能，这不同于以往的任何设备，仅提供定位功能或仅提供通信功能，定位和通信功能被集成在一个设备当中；北斗系统卫星终端设备小型化、集成度高、设备紧凑简单、低功耗和操作简单等特点，并且可采用电池供电，与其他卫星电话设备相比，设备和通信费用相对都比较便宜，因此可以在森林防火部门进行广泛应用；北斗系统卫星终端有车载、机载以及手持等各型终端，可非常简便可靠地安装在扑救车辆、航空护林飞机上，并提供给防火队员个人使用，从而使得森林防火部门能够全面动态的掌握所有相关车辆、飞机以及人员的状态信息，更加及时有效地实现科学合理的调度指挥和控制。由此可见，北培系统可以为森林防火部门提供有效的定位和通信手段，非常适合在森林防火中应用。依托北斗系统，结合森林防火部门用户需求，可以为森林防火指挥部门实现并提供及时、高效、可视化的人员、车辆、飞机调度监控系统。此系统不仅可以在森林火灾发生时，能够实现森林火灾的快速定位，及时了解详实的火场及其周围的地理和资源环境，在辅助决策系统的支持下，制定合理的扑火方案，实现扑火力量的最优配置，缩短扑火出动时间，提高扑火效率，把森林火灾造成的损失尽可能地减少到最低限度，还可以为森林防火的日常管理提供服务。
3．通信组网方案
3．1点到点通信组网方案
对于中小规模用户，所管理的人员车辆及飞机有限，数据量较小，可采用点到点传输结构模式，即监控中心与管理中心采用无线卫星通信方式交换信息，完成对车辆和飞机的调度监控。
管理型用户终端与手持/车载/机载终端构成一点对多点的传输模式，其中：手持/车载/机载终端采用普通型用户终端，由防火队员随身携带或安装在车辆/飞机上；移动目标调度监控中心与指挥型用户终端（即主控站）相连接。所有手持/车载/机载终端车辆状态和数据信息以及通信电文发送到移动目标调度监控中心由管理型用户终端接收所有数据和信息；管理型用户终端所发出的指令或信息以广播方式播发至所有手持/车载/机载终端或单独发送到某一指定手持/车载/机载终端。
3．2专线通信组网方案
对于中大规模用户，其所管辖的人员、车辆和飞机较多，人员、车辆和飞机调度、监控的数据量大，因此用专线如（ddn、帧中继、vpn、pstn等）连接传输模式，即设立森林防火指挥部的移动目标调度监控中心与管理中心通过专线连接完成与车载/机载终端的数据信息传输，完成对人员、车辆和飞机的调度监控。
移动目标调度监控中心与网络管理中心通过专线连接完成与手持/车载/机载终端的数据信息传输，其中：手持/车载/机载终端采用普通型用户终端，与车辆/飞机的传感器相连接，由防火队员随身携带或分别安装于车辆/飞机上；移动目标调度监控中心与网络管理中心通过专线直接连接。所有手持/车载/机载终端将车辆/飞机状态和数据信息以及通信电文发送到网络管理中心，再由网管中心将所有数据信息通过专线发送到移动目标调度监控中心；移动目标调度监控中心所发出的指令或信息将通过专线发送到网络管理中心，然后再以广播方式播发至所有手持/车载/机载终端或单独发送到某一指定手持/车载/机载终端。
4．系统功能
4.1移动目标的定位、地图轨迹显示
实现人员、车辆和飞机的实时定位功能，可设定为自动间隔定位、被动定位等；通过与地理信息系统功能相结合，可以将人员、车辆和飞机的位置信息直观反映在电子地图上。同时，可以根据用户的需求，将人员、车辆和飞机的动态轨迹展现在电子地图上。4．2火源、火场快速定位
通过使用终端的定位功能，可以对火源、火场进行快速定位。在林火扑救指挥中通过使用终端设备，可以实现火源、火场的快速定位，进而将火源、火场的定位信息与专用gis系统相结合，可以为指挥部门提供直观的电子地图显示，同时通过辅助决策及专家系统，及时准确模拟火灾行为，预测火势发展，从而形成科学合理的扑火兵力部署及扑火调度决策。4．3移动目标行进方向、速度
使用系统终端，与专用gis系统相结合，方便指挥部实时动态了解扑火力量的兵力部署和行进方向、速度。4．4移动目标的智能监控
通过短信息功能，移动目标调度监控中心 发出控制指令，通播所有车载/机载/手持终端或指定某一手持/车载/机载终端车辆位置、车辆状态等信息传送到监控中心；通过系统的通信功能，可以实现某些自动监测设备工作状态数据的自动回传。
4．5移动目标调度控制
移动目标调度监控中心可以根据人员、车辆和飞机当前所处的位置，根据需要发出相关调度控制指令给所辖手持/车载/机载终端，实现人员、车辆和飞机的调度指挥。指挥部可以通过终端双向数据通信功能，完成指挥调度任务的下达，同时，前线队伍也可将指令执行情况通过终端返回。在扑救任务完成时，顺利指引扑火队员的返回，以避免出现不必要的损失。
4．6移动目标信息通信
移动目标调度监控中心与人员/车辆/飞机之间可以进行双向信息通信，相互传递有价值的信息报文，以满足森林防火的要求。通过系统终端，可以借助其双向通信功能实现指挥部与前线队伍的双向数据通信。
4．7导航、选择最佳路径
通过电子地图可实现对各扑火力量的动态监控，指挥部还可以实现对扑火队伍的导航和最佳路径选择，指引扑火队伍以最快速度抵达火场周围。同时，根据前期到达火场的扑火队伍的行进轨迹，指挥部可以指引后续队伍沿同一路径抵达火场。移动目标调度监控中心可以预先设置人员、车辆行进路线或飞机的航线，当人员、车辆或飞机偏离预定线路时，控制中心将触发偏航告警，同时将告警信息显示出来。
4．8移动目标紧急告警
手持/车载/机载终端设置紧急告警按钮，当人员、车辆或飞机发生紧急情况，需要救助时，可通过简单按钮操作发送紧急告警信息，及时通知移动目标调度监控中心或安全、救援单位当前人员/车辆/飞机所处位置以及遇险性质，并显示在电子地图（gis）上，以方便有关部门高效实施救援和抢险工作。4．9火源地抵达告警
当人员、车辆或飞机即将抵达火源地后，由防火队员、车辆驾驶员或飞行员在本地终端上触发报警按钮，火源地抵达告警信息将自动回传到移动目标调度监控中心，并在电子地图上显示人员、车辆或飞机位置轨迹信息并弹出告警信息。4．10图片传输
利用系统终端的通信功能，可以将火场实际情况的图片回传到指挥部，供领导决策使用。4．11强大的数据管理
具有用户历史定位、通信数据库，轨迹文件等，以便存档备查。通过轨迹回放，再现历史情况，为各种分析提供科学依据。4．12自动漫游
对车辆进行同屏多窗口监控时，每个窗口可对一个运动目标实施动态监控，实现自动漫游功能。
4．13面积测量
在火场周围适当部署北斗系统终端，通过其快速定位可以对火场面积进行及时测算。通过轨迹生成可完成对过火场地的圈定，在火灾过后对过火面积进行精确的测量计算。4．14防火设施的规划、验收
在林火预防中通过使用北斗系统的快速定位功能，并与森林防火部门专用的地理信息系统相结合，可以促进防火通道的科学规划和建设。在防火通道建设验收过程中，也可以利用系统的精确定位功能，结合其轨迹生成能力，以较高效率和准确度完成防火通道的验收工作，节省大量的人力和物力。
通过对防火设备进行定位并在电子地图上显示，可以准确的对防火设备布局进行分析，为防火设备的规划提供科学依据。为了望塔的建设提供精确的规划图与建设中的精确定位。
4．15日常巡查管理、车辆管理
通过使用终端的定位功能，可以完成对了望哨以及护林巡查人员的流动定位，监督巡查人员是否巡查到位；可以完成对车辆的管理和调度,为日常管理工作中提供方便。
4．16治沙造林、林业勘察
该系统可应用于林业资源管理方面，例如治沙造林规划、验收。林业勘察方面勘察点的快速、精确定位，野外作业的双向通信。
5．系统应用特点
5．1 自主知识产权、国内政策主导
北斗系统是基于我国自主的第一代卫星导航定位系统而建立的，我国拥有该系统的自主知识产权，受我国政策的主导。因此，相比于国外gps/inmarsat-c/omnitracs等系统，北斗森林防火信息管理应用系统将保证国内用户的利益不受国外政策和形势的变化而影响。
5．2 高并发处理能力、覆盖区域范围大
系统具有高并发处理能力；系统覆盖范围为北纬5度至55度、东经70度至145度，覆盖中国大陆所有地区和海区，与电信蜂窝网络或集群网络相比为真正意义上的无缝隙覆盖。5．3 终端体积小、功耗低
系统终端设备高度集成化，安全稳定，设备体积小，便于安装和维护；同时终端设备发射功率小，节电理想。
5．4 实时监控
查询移动目标的导航信息（经度、纬度、速度等）并在电子地图上直观地显示出来。
5．5 双向通信
监控中心可与移动目标进行数字报文通信。移动目标通过相应的终端，将报告信息反馈到监控中心，或发送个人信息、e-mail等。5．6 动态调度功能
调度人员能在任意时刻由监控中心发出文字调度指令，调度所辖防火队员、车辆、飞机作业，并得到确认信息。
5．7 数据存储、分析功能
实现路线规划及优化，预先或实时规划防火队员、车辆/飞机的运行路线、运行区域，估计到达时间（eta）等。依据储存的轨迹信息，可随时随地调阅各个移动目标的以往运行轨迹，并可根据要求复现或查询途中各项记录信息。
5．8 数据共享
提供灵活、完善地数据库查询接口，实现与其它信息管理系统的无缝连接，组成完整的企业、部门信息管理系统。
5．9 系统兼容
系统采用模块化设计，底层平台与上层应用系统分离，可兼容网络、gsm、集群通讯等多种通讯网络。采用开放接口终端控制模块，兼容各种主流监控终端设备。
北斗卫星工作原理简述 北斗卫星工作原理科普图解篇四
北斗卫星导航系统及应用综述
0引言
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（bds），是继美全球定位系统（gps）和俄glonass之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统基本信息介绍
中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统，之后开始构建服务全球的北斗卫星导航系统，于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务，并计划至2020年完成全球系统的构建。北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
1.1 北斗卫星导航系统的定位原理
“北斗一号”卫星导航系统的定位原理与gps系统不同,gps采用的是被动式伪码单向测距三维导航,由用户设备独立解算自己的三维定位数据,而“北斗一号”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航, 由地面中心控制系统解算供用户使用的三维定位数据。“北斗”卫星是中国“北斗”导航系统空间段组成部分,由两种基本形式的卫星组成,分别适应于geo和meo轨道。“北斗”导航卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成。卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、推进、热控、结构和供电等分系统组成。有效载荷包括导航分系统、天线分系统。geo卫星还含有rdss有效载荷。因此,“北斗”卫星为提供导航、通信、授时一体化业务创造了条件。“北斗”导航卫星分别在1559mh z～1610mh z、1200mh z～1300mh z两个频段各设计有两个粗码、两个精密测距码导航信号, 具有公开服务和授权服务两种服务模式[1]。
“北斗二号”导航卫星系统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,而是通过直接接收卫星单程测距信号来自己定位, 系统的用户容量不受限制,并可提高用户位置隐蔽性。
图1.1北斗卫星导航定位系统定位原理图
1.2 北斗卫星导航系统的系统组成
北斗双星导航系统主要由空间部分、地面中心控制系统和用户终端3个部分组成。空间部分由轨道高度为36000km 的2颗工作卫星和1颗备用卫星组成(一个轨道平面), 其坐标分别为(80°e, 0°, 36000km)、(140°e, 0,°36000km)、(110.5°e, 0°, 36000km)。卫星不发射导航电文, 也不配备高精度的原子钟, 只是用于在地面中心站与用户之间进行双向信号中继。卫星电波能覆盖地球表面42%的面积, 其覆盖的经度为100°, 纬度为n81°～ s81°。其轨道如图1.2所示。
图1.2北斗双星导航系统卫星轨道
地面中心控制系统是北斗导航系统的中枢,包括1个配有电子高程图的地面中心站、地面网管中心、测轨站、测高站和数十个分布在全国各地的地面参考标校站, 主要用于对卫星定位、测轨,调整卫星运行轨道、姿态,控制卫星的丁作, 测量和收集校正导航定位参量,以形成用户定位修正数据并对用户进行精确定位。用户终端为带有定向天线的收发器,用于接收中心站通过卫星转发来的信号和向中心站发射通信请求,不含定位解算处理功能。根据应用环境和功能的不同, 北斗用户机分为普通型、通信型、授时型、指挥型和多模型用户机5种,其中,指挥型用户机又可分为一级、二级、三级3个等级。时间系统和坐标系统:时间系统采用utc(世界协调时),坐标系统采用1954年北京坐标系和1985年中国国家高程系统。未来的北斗卫星导航系统(compass)将由分布在3个轨道面上的30颗中等高度轨道卫星(meo)和均匀分布在一个轨道面的5颗地球同步卫星构成。非静止轨道上,每个轨道面10颗卫星,其中1颗为备用,轨道倾角为56︒。卫星轨道半长轴约为2.7万km。1.3 北斗卫星导航系统的工作过程
地面控制中心向卫星i和卫星ii同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信号,经卫星转发回中心控制系统[2]。中心控制系统接收并解调用户发来的信号, 然后根据用户申请的服务内容进行相应的数据处理。对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟: 即从中心控制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户,用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;和从中心控制系统发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,可以由上述两个延迟量计算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和。从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上;另外,中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。因此,中心控制系统利用数值地图可计算出用户所在点的三维坐标, 并与相关信息或通信内容发送到卫星,经卫星转发器传送给用户或收件人。
北斗卫星导航定位系统的工作步骤如下:(1)地面控制中心向2颗卫星发送询问信号;(2)卫星接收到询问信号,经卫星转发器向服务区用户播送询问信号;(3)用户响应其中1颗卫星的询问信号,并同时向2颗卫星发送回应信号;(4)卫星收到用户响应信号,经卫星转发器发送回地面控制中心;(5)地面控制中心收到用户的响应信号,解读出用户申请的服务内容;(6)地面控制中心利用数值地图计算出用户的三维坐标位置,再将相关信息或通信内容发送到卫星;(7)卫星在收到控制中心发来的坐标资料或通信内容后,经卫星转发器传送给用户或收件人。北斗卫星导航系统的功能优势
北斗卫星导航系统是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。2.1 北斗卫星导航系统具有的三大功能
（1）快速定位：系统可为服务区内用户提供全天候、高精度、快速实时定位（可在1秒之内完成）、服务，定位精度为20～100m；
（2）短报文通信：系统用户终端具有双向数字报文通信功能，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；
（3）精密授时：系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同的精度要求，利用授时终端，完成与cnss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。2.2 北斗卫星导航系统具备的优势
（1）同时具备定位与通信双重功能，无需其它通信系统支持，而gps、glonass只能定位；
（2）覆盖范围较大，没有通信盲区。北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区，不仅可为中国、也可为周边国家服务；
（3）特别适合集团用户大范围监控与管理；
（4）独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计。它不仅能使用户知道自己的所处的位置，还可以告诉别人自己的位置所处的地方，特别适用于需要导航与移动数据通信场所，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等；（5）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；（6）接收终端不需铺设地面基站，用户终端相对便宜。
（北斗卫星导航定位系统的潜力主要体现在定位通信综合领域上。目前仅需要定位的用户，对北斗的需要不迫切；对于既需要定位又需要把位置信息传递出去的用户，北斗卫星导航定位系统是非常有用的。）北斗卫星导航系统的应用
3.1 北斗卫星导航系统的应用范围
“北斗”卫星导航试验系统自2003年正式提供服务以来，在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象测报、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾和国家安全等诸多领域得到广泛应用，产生显著的社会效益和经济效益。特别是在南方冰冻灾害、四川汶川和青海玉树抗震救灾、北京奥运会以及上海世博会中发挥了重要作用。
1）在交通运输方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的“新疆公众交通导航监控系统”、“公路基础设施安全监控系统”以及“港口高精度实时定位调度监控系统”等应用推广工作，取得了良好的示范效果。
2）在海洋渔业方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的海洋渔业综合信息服务平台，为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）在水文监测方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的水文监测系统，实现多山地域水文测报信息的实时传输，提高灾情预报的准确性，为制订防洪抗旱调度方案提供重要的保障。
4）在气象测报方面，成功研制一系列气象测报型“北斗”终端设备，形成实用可行的系统应用解决方案，解决中国气象局和各地气象中心气象站的数字报文自动传输问题。
5）在森林防火方面，“北斗”卫星导航试验系统成功应用于森林防火系统，其定位与短报文通信具有较好实际应用效果。
6）在通信时统方面，成功开展“北斗”双向授时应用示范，突破光纤拉远等关键技术，研制出一体化卫星授时系统。
7）在电力调度方面，成功开展基于“北斗”卫星导航试验系统的电力时间同步应用示范，为电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件。
8）在救灾减灾方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的导航定位、短报文通信以及位置报告功能，提供全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。
“北斗”卫星导航系统建成后将为民航、航运、铁路、金融、邮政等行业提供更高性能的定位、导航、授时和短报文通信服务。3.2 北斗卫星导航系统的应用特点
北斗卫星导航定位系统由空间卫星、地面主控站(控制中心)与标校站和用户终端设备三大部分组成, 它具有快速二维定位、双向简短报文通信和精密授时三大基本功能。该系统基于“二球交会”原理进行定位, 即以2颗卫星的已知位置坐标为圆心,各以测定的本星至用户机的距离为半径,形成2个球面,用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。地面控制中心存储的电子高程地图库提供1个以地心为球心,以球心至用户机的距离为半径的球面。求解圆弧线与该球面的交点, 并根据用户在赤道平面北侧的实际情况,即可获得用户的二维位置坐标[3]。北斗卫星导航定位系统主要应用特点如下[4-5] : 1)系统覆盖我国全部国土及周边区域
北斗系统是覆盖我国本土及其周边地区的区域性卫星导航定位系统,覆盖范围为东经70°～145°,北纬5°～55°,可以无缝覆盖我国全部国土和周边海域, 在中国全境范围内具有良好的导航定位可用性。2)系统定位、授时精度能满足导航定位需要
北斗系统的二维水平定位精度(1δ)为20m(不设标校站区域100m),双向授时精度20ns(单向授时精度100ns),与gps系统的民用精度基本相当,能满足用户导航定位和授时要求。北斗系统的注册用户分为3个服务等级,对应的定位响应时延分别为:一类用户5s,二类用户2s,三类用户1s北斗系统具有单向和双向2种授时功能,根据不同的精度要求,定时传送最新授时信息给用户端,供用户完成与北斗卫星导航定位系统之间时间差的修正。3)系统双向报文通信功能应用优势明显
北斗系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间的双向报文通信能力。系统一般用户1次可传输36个汉字,经核准的用户利用连续传送方式1次最多可传送120个汉字这种简短双向报文通信服务,可有效地满足通信信息量较小、但即时性要求却很高的各类型用户应用系统的要求。这很适合集团用户大范围监控管理和通信不发达地区数据采集传输使用。对于既需要定位信息又需要把定位信息传递出去的用户,北斗卫星导航定位系统将是非常有用的。需特别指出的是,北斗系统具备的这种双向简短通信功能,目前已广泛应用的国外卫星导航定位系统(如gps、glonass系统)并不具备。
4）系统有源定位体制使用户定位的隐蔽性、实时性较差,用户容量受限
北斗系统是主动式有源双向测距二维导航系统, 在地面控制中心进行用户位置坐标解算。北斗系统的有源定位工作方式使用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上是不利的。另外,北斗系统对地面控制中心的依赖性大,一旦其地面中心控制系统受损,系统就不能继续工作了;用户设备必须包含发射机,因此其在体积、重量、功耗和价格方面远比gps接收机来得大、重、耗电与贵。北斗系统从用户发出定位申请, 到收到定位结果,整个定位响应时间最快为1s，即用户终端机最快可在1s后完成定位。这1s的定位时延对飞机、导弹等高速运动的用户来说时间嫌长。北斗系统适合为车辆、船舶等慢速运动的用户提供服务。北斗系统导航定位实时性较差,对于高动态载体(如飞机、导弹等),该缺陷是显而易见的。北斗系统是主动双向测距的询问)应答系统,系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此,北斗系统的用户设备工作容量是有限的。北斗系统可为以下用户机每小时提供54万次的服务:一类用户机(适合于单人携带使用)10000～20000个,5～10min服务一次;二类用户机(适合于车辆、舰船使用)5500个,10～60s服务一次。
“北斗”系统的上述应用特点,决定了该系统适合在中国全境范围内,在测绘、电信、水利、交通运输、勘探等使用要求相对较低的民用领域进行导航定位、报文通信和授时服务等应用。目前该系统在军事领域的应用,受到了一定的制约。3.3 北斗卫星导航系统的应用现状
北斗卫星导航定位系统运营以来,在军民用领域上发挥了重要作用,迄今为止,已为用户提供定位服务超过亿次,通信服务超过千万条,在森林防火、水利防汛、交通运输等民用、军用领域产生了显著的社会效益。所研制的黑龙江大兴安岭森林防火信息系统、澜沧江上湄公河船舶调度管理系统和郑州铁路局铁路机车到站报点系统等北斗系统应用示范工程,已取得了明显的经济效益[6-7]。
但是,北斗系统作为我国自行研制的、具有鲜明应用特点的卫星导航定位系统, 总的来说,目前的实际应用并不理想。主要表现在: 1)系统应用不充分,与世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位不相称
北斗系统工作容量可达百万户,而目前注册在线的终端用户却不足千分之一, 卫星资源闲置严重。该系统的快速定位、双向报文通信和精密授时0功能,特别是双向报文通信功能未得到充分应用,该导航定位系统在许多民用领域中的用途还未被认知。中国工程院戚发韧院士经过对北斗系统进行详实的调研后提出:中国研制成功的第一个拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统,目前在民用领域资源利用并不充分,几近闲置。他在调研报告中明确写到:北斗系统本应拥有上百万用户的能力,目前却只有几千个用户,国家投入几十亿元,但利用很不充分,造成了资源的严重浪费。北斗卫星导航定位系统目前在民用领域应用不充分、未形成产业化的现状,与该系统作为世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位很不相称。
2)用户终端设备价格偏高,在市场上无法与gps系统形成竞争
北斗系统目前的有源定位技术体制决定了其用户终端设备需能收能发,在技术应用上有通信功能,应用优势明显,这是无可怀疑的。但这种体制也使用户终端制造成本增加,加上终端设备用户少,所以目前市场价格偏高,多数用户难以接受。用户终端设备价格昂贵的北斗系统在市场上是无法与gps系统进行竞争的。3)用户终端设备研制开发滞后,跟不上应用需求
北斗系统用户终端设备研制开发严重滞后于系统建设。究其原因,一是用户终端设备研制起步较晚,没有做到与系统建设同步研发;二是用户终端研制难度大,没有集中力量对其重点进行攻关,各研制单位各自为战,技术上不交流,形不成合力;三是国内器件、部件生产基础差,而进口芯片价格昂贵。在2002年北斗系统开始试运行时,系统民用终端设备尚不成熟。至今国内仍有十几家单位在投入资金研制北斗用户终端,但提高性能价格比的成效并不大,有的单位甚至不得不退出研发。目前能生产北斗系统民用终端的厂商有五、六家,产品价格较高,各有优缺点。北斗系统民用终端设备生产厂商各自为战的研制生产方式,在当前用户量不大、生产批量上不去的情况下,成本下不来;而成本下不来,市场用户就上不去,形成一个恶性循环。用户终端设备生产方式存在的高成本是影响北斗系统推广应用的问题之一。
4)北斗民用市场的自由化和无序竞争,影响了北斗系统应用市场的健康发展
由于国家没有北斗系统民用开发规划和应用市场准入机制,市场完全是无序的自由竞争,一些企业单位对北斗系统市场认识和估计过于乐观,为早日抢到市场,自发投入不少资金开发北斗民用终端。到目前为止,真正获得成功、设备产品质量较好的厂家只有几个。有一些企业单位在产品技术质量还不成熟的情况下, 就急于推销自己的产品收回投资,采用低价竞争方式抢占市场,结果是实际运行故障频发用户服务又跟不上,动摇了用户选用或继续使用北斗系统的信心,增加了对北斗系统应用的怀疑情绪,影响了北斗系统健康发展和推广应用。3.4 北斗卫星导航系统应用的主要制约因素
目前, 影响、制约北斗系统在民用领域获得广泛应用的因素主要是[8] : 1)系统用户终端设备价格昂贵
前面已分析到,造成北斗系统用户终端设备价格昂贵的主要原因,一是目前系统本身所采用的有源定位技术体制,二是终端设备生产量少、关键元器件依赖进口使生产成本居高不下。关于北斗系统的技术体制改进和完善问题,已在中国第二代卫星导航系统的研制计划中基本得到了考虑。在后续分析的推动北斗系统民用产业化发展的对策与建议中,提出国家应投入资金,组织有关部门联合攻关, 解决北斗系统用户终端设备关键元器件国产化问题。2)系统应用缺乏国家政策的有力支持
北斗系统是国家花费巨资建设起来的的军、民两用区域性卫星导航定位系统。作为一个新兴产业,北斗系统要发展壮大,与国家政策的支持是分不开的。但是,我国至今缺少一个对国家安全有着重要意义的有关卫星导航定位产业的国家级政策,当然更缺少相应的管理办法和运营措施。这影响了企业和科研部门对北斗导航系统应用的投入,直接导致了用户终端产品品种少、水平低、价格贵。卫星导航应用产业已成为全球信息化产业中发展最快的产业之一,而中国的这项产业目前大多数在经营国外的产品,大量用户成为了外国产品的消费者。北斗系统应用研发与服务的企业只有寥寥几家,用户少得可怜。3)政策缺位直接导致系统应用推动乏力
北斗卫星已经升空5年,可它作为一种新技术新业务,很少有人大力去普及推广,广大用户特别是信息化人员,对其知之甚少,在各种媒体和市场上,也难以找到相关的宣传资料。很多企业和用户,甚至不知道谁是民用卫星导航产业的主管部门。北斗系统在应用系统的开发试验上,需要大量的资金投入,开发运营企业难以在资金上长久维持,用户就更做不到花费巨资,为自己建设应用小平台。没有国家资金的介入,公司的资金杯水车薪。北斗卫星导航系统与gps功能特点的比较
1．覆盖范围：北斗卫星导航系统主要覆盖我国本土的区域性、全天候导航系统。覆盖范围东经约70°～140°，北纬5°～55°。gps是覆盖全球的、全天候导航系统； 2．卫星数量和轨道特性：北斗卫星导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星，卫星的赤道角距约60°。gps是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°轨道面赤道角距60°；
3．定位原理：北斗卫星导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。gps是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据；
4、定位精度：北斗卫星导航系统为三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。gps三维定位精度p码已由16m提高到6m，c/a码已由25～100m提高到12m，授时精度约20ns；
5、用户容量：北斗卫星导航系统由于是主动双向测距的询问—应答系统。用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率，因此，北斗卫星导航系统的用户容量是有限的。gps是单向测距系统。用户只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此，gps的用户容量是无限的。北斗卫星导航定位系统存在的问题与不足
1．定位服务区是区域性的。不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位；
2．同时容纳的用户数量有限。北斗卫星导航系统同一时间要接收地面用户群发来的信息，用户群的个体数量是受限制的；而gps只发信号，多少用户接收都没关系，数量可以无限；
3．无法为快速移动物体提供准确的定位服务。北斗卫星导航系统用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球同步卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此，对于高速运动体，加大了定位的误差，军事方面应用受到限制；
4．主控站位置容易暴露受攻击、干扰。北斗卫星导航系统是基于中心控制系统和卫星而进行的工作，且定位解算由中心控制系统完成，对中心控制系统依赖性强。一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作。而gps正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后gps卫星可以独立运行；
5．管理复杂、层次多，容易出错。地面控制中心要同时分析处理几万到几十万的用户资料，判断密码、定位、以及返回的情报，而且这些用户单位所属各不一样，应急的级别也不一样，处理起来决不是容易的事； 6．地面用户的设备体积大、造价高。提高北斗卫星导航系统的建议
提高北斗卫星导航系统的性能，可以从以下几点着手。第一，扩大北斗卫星定轨观测网，提高广播星历精度；第二，优化北斗卫星导航电文内容，便于用户接收使用；第三，播发北斗与其他系统之间的时差信息，扩大北斗的应用市场；第四，研发北斗卫星自主导航技术，提高抗毁能力；第五，研发mems化北斗卫星，建设全新北斗星座。结语
北斗卫星导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉，且能实现一定区域的导航定位、通信等多种用途，可满足我国当前陆、海、空运输导航定位的需求，是一个相对成功的、实用的、投资少的起步系统。但同时应清楚的认识到，北斗卫星导航系统仅是我国自主设计建立的简易导航系统，还存在很多的不足之处。因此，必须在发展北斗卫星导航系统的基础上，借鉴国外gps、glonass 的成功经验，开发具备先进性、适用性、军民两用、抗干扰性、抗继毁性等特征的，适合我国国情的更加完善的卫星导航定位系统。
