北斗接收天线频率_*卫星导航系统(GPS和北斗)

GPS卫星导航系统

一、何为卫星导航系统**；**目前世界上开发的全球定位系统

卫星导航系统由若干个组成部分共同构成其中导航卫星负责发送定位信号地面站则通过接收卫星的定位信息进行实时监控并提供必要的导航数据而安装在运载工具上的接收装置则通过接收卫星信号来完成定位与导航的任务

目前全世界的卫星定位系统：

1、GPS卫星导航系统；

2、格罗纳斯卫星导航系统；

3、北斗卫星导航系统；

4、伽利略卫星导航系统

二、GPS系统设置**；**相互之间的联系

由GPS导航卫星网、地面站和用户设备三大部分组成。

GPS导航卫星网的主要组成部分包括21颗工作卫星和3颗备用卫星，并遵循特定的配置架构。其轨道高度约为2.02万公里，并遵循固定的运行周期安排。该系统的轨道倾角设定在约55度，并采用了两种不同的发射频率方案以确保通信质量。为了实现高效的信号传播，在设计过程中采用了多级式的鞭状螺旋天线阵列结构，并结合太阳能供电系统与镉镍蓄电池组成了稳定的能源供应网络。为了保证系统的精确定位功能，则采用了原子钟装置作为核心组件

截至2019年1月9日时点统计，在轨运行的GPS星座由31颗卫星组成。其中不包含已被退役的在轨备件组件。其中24颗主要卫星负责维持完整的全球覆盖范围。若增加更多卫星，则可能进一步提升系统的整体性能水平。这些额外设备仅作为辅助设备存在，并非核心系统的必要组成部分

GPS地面站:由主控站、5个跟踪站和3个注入站三部分组成。

用户设备(GPS卫导仪):由天线、接收机、微处理片和输入输出组成。

相互之间的联系：

在导引卫星与地面站点之间：利用接收端获取气象位置数据并生成导引电文内容；随后经通信系统将这些数据传输至主控中心；随后系统先采集相关观测数据并进行评估处理后生成带有实时更新标记的导引编码；随后该编码被分批次传输至三个注入站点；各注入站点接收到编码后的导引信号后依次转发至导引卫星；最终实现了对导引编码持续处于最新状态的维护

在导航系统中，用户设备通过接收导航卫星的信号来执行任务。具体而言，在接收器端进行时间基准测定以及多普勒频移分析后，在所得数据中提取必要的信息以推导出当前时刻发送者的空间位置信息。随后进而完成对目标位置的精确定位以及速度数据的计算。

导航电文

作为指导卫星运行的重要信息源, 导航电文记录了GPS卫屋在各个工作阶段的状态. 它包含了卫屋系统的运行参数, 如工作状态, 时间基准校正参数, 卫星钟差改正参数等关键数据. 此外, 还涵盖了卫屋轨道历书数据, 卫星识别标志以及与整个 satellite navigation 系统相关的其他相关信息.

三**、GPS定位原理**

定位原理：

GPS定位方程基于测距与时间原理的基础上构建。由于在测量过程中用户的石英钟与导航卫星电子钟的时间无法完全同步，在这种情况下测得的距离并非真实距离而是伪测距存在时钟偏差导致误差产生。通过分析发现，在同时观测四颗卫星时用户所使用的石英钟与卫星的电子钟基本实现了时间和频率的一致性从而能够准确计算出用户的坐标(x、y、z)

四、GPS系统加密码和各自特点

P码作为一种持续性的长时间段内使用的伪随机二进制序列编码方案。该编码方案的工作频率设定为10.23兆赫兹。其每个周期均从星期六格林尼治标准时间午夜零点开始使用。该编码方案具备精确的时间与距离测量能力。

CA码：主要是一种低工作频率、较短的码周期的伪随机二进制序列编码方法。该编码方案具有一个工作频率达到1.023MHz、具有一个1ms的码周期的特点，在实际应用中其测距精度相对较低。

五、GPS卫星导航电文信号格式，一个完整的导航电文包括的内容

根据二进制编码原则生成的导引电文数据代码，在每秒传输50个码位的速率下运行；其中前三个子帧内容一致；后两个子帧分别编排成25页的内容集作为星历与历书

一个完整的导航电文包含多个关键要素；这些要素包括各个涉及的工作状态；此外还包括系统时间；卫星钟偏差校正参量也是一个重要组成部分；卫星星历和卫星历书同样不可或缺；卫星识别标志也不能遗漏；最后还包括与之相关的其他信息

六、GPS系统伪测误差组成

1、卫星误差：

包括星历表误差

卫星钟剩余误差

群延迟误差等

2、信号传递误差： 卫星信号传递过程中的路径和速度变化受到传递介质影响而产生测距偏差。其主要表现包括：

电离层折射误差

对流层折射误差

多径效应

使用双频道(L1、L2)GPS卫星导航仪可以较精确地消除电离层传播延迟

当船舶采用一频型GPS卫星导航仪（L1）。基于数学模型进行校准处理后可使其电离层传播延迟误差减少约50%。**

3、GPS接收机误差：

接收机通道间偏差

接收机噪声

量化误差

七、DOP值对定位误差影响；二维定位和三维定位分别采用DOP类型

DOP值即为几何精度因子。

DOP值越小，定位精度越高，定位误差越小。

二维定位采用HDOP，

三维定位采用PDOP。

船载GPS卫星导航仪通常置卫星HDOP的门限值为10.

八、DGPS的工作原理

DGPS由GPS卫星网、基准站、数据链及用户四部分组成 ，DGPS基准站的位置精确已知，基准站用GPS接收机定位后，与其已知位置比较，计算出修正量。一般DGPS用户和基准站之间距离较近，两者的GPS接收机观测定位误差基本相近，基准站的误差修正数据可以被用户用来修正其观测结果，该误差修正数据被称为差分修正数据。基准站通过数据链以广播或其他的通信方式将差分修正数据发送给用户，对用户测量的数据进行修正，使用户获得高精度的定位结果。

差分GPS根据修正数据的处理方法可分为：

1位置差分GPS

2伪距差分GPS

3相位平滑伪距差分GPS

4载波相位差分GPS

5广域差分GPS

6广城增强系统

九、船用GPS卫导仪常用功能

实现定位与导航功能：提供地理纬度坐标值（Y）、地理经度坐标值（X）及海拔高度数值（H），同时计算并展示飞行路径方位角（θ）、飞行速度数值（V）以及至目标航线点的大圆航线恒向线或操舵方向（α）与距离（S）。计算并输出航行所需时间（t）、偏航角度（β）以及各航线点间的方向变化情况（Δφ）与航行长度（L）。当陀螺罗经读数与计程仪测量值输入时，则提供气流方向值（U）与流速值（W）。

2、能够设置一些参数：HDOP、二维定位、三维定位、变换使用测地系。

3、位置更新时间约1s、导航数据更新时间3~5s。

4、显示卫星信息：卫星编号、方位、仰角、卫星工作状态、信噪比、星座预报。

5、能储存、设计航线和航路点。

6、警报：偏航、守锚监视、到达航路点所设定的范围、接收机故障等。

7、接口功能：提供输入/输出接口。

北斗系统简介

北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国基于国家安全与经济社会发展需求,自主构建、独立运行的一体化全球卫星导航系统,旨在为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务,被视为国家重要的空间基础设施。自20世纪80年代起,中国便开始探索适合国情的卫星导航系统发展路径,并制定了"三步走"战略规划:截至2000年底,已成功构建并投入使用北斗一号系统,服务于国内需求；截至2012年底,完成了北斗二号系统的建设与运营,覆盖亚太地区；计划至2020年前完成北斗三号系统的全面部署,向全球提供服务；到2035年前将以北斗系统为核心,进一步完善包括更加泛在化、融合化和智能化在内的国家综合定位导航授时(PNT)体系

系统基本组成

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。

——该空间区域由多种不同的地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星以及中圆地球轨道卫星共同构成

——该系统由主控站点、时间同步站和注入站点等若干个地面站点及卫星间通信运行管理系统组成。

——用户段包括北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等

基础产品，以及终端设备、应用系统与应用服务等。

发展步骤

北斗系统具有以下特点：

在空间段部署采用了由三种不同轨道卫星组成的混合星座系统。相较于其他现有的卫星导航系统而言，在高轨卫星数量上本系统拥有明显的优势。该系统具备良好的抗干扰能力，并且特别在低纬度地区的运行效能相比其他系统更为突出。

二、采用多频导航信号，并能通过多种频率信号的组合应用来显著提升服务精度

三、该系统创新整合了导航与通信能力，并提供基础导航定位、短报文通信、星基辅助增强、高精度单点定位和国际紧急救援等多种服务功能。

工程建设

——空间段实现全球组网。

截至目前，在轨运行的北斗一号系统已完成退役任务；当前运营中的北斗二号组网卫星持续实现了良好的运行状态；在北斗三号组网前完成了5颗试验卫星的成功发射，并进行了在轨性能测试和验证工作。研制出具备更高精度定位能力的铷原子钟（授时精度达10^{-7}秒）与氢原子钟（授时精度达10^{-7}秒），显著提升了系统的整体性能保障水平；完成了包括^{*}中圆地球轨道*^{+} ^{*}^{+} ^{*}^{+} ^{*}^{+} ^{*}^{+} ^{*}^{+} ^{*}^{+} ^{*}^{+} ^{}在内的多项技术攻关任务；成功发射了^{}批组网卫星（其中^{}批中圆地球轨道卫星已进入正常服务状态）；建立起了稳定的星间通信网络并实现了基本星座部署目标。

截至本年12月，在全球范围内北斗系统持续提供服务状态，在轨运行共有33枚导航卫星组网运行其中包含15枚二号卫星以及18枚三号卫星具体布局如下：5枚静止轨道卫星用于通信导航定位功能7枚倾斜同步轨道卫星负责导航授时任务而剩余的21枚中圆轨道卫星则主要用于精密导航与遥感应用

北斗系统当前基本导航服务性能指标如下所示：

服务区域：全球；

定位精度：水平10米、高程10米(95%)；

测速精度：0.2米每秒(95%)；

授时精度：20纳秒(95%)；

服务可用性：优于95%；其中，在亚太地区，定位精度水平5米、高程5米(95%)。

——基本导航服务。

覆盖全球范围的服务方案下，空间信号性能将能够达到或优于0.5米的水平；同时实现10米以内的定位精度，并具备速度测量精度达到0.2米/秒以下的能力；时间基准的误差小于20纳秒；亚太地区区域内的定位精度达到5米以内，并且速度测量精度提升至0.1米/秒以下；时间基准误差控制在10纳秒以内；整体性能得到显著提升

——短报文通信服务。

中国及周边地区短报文通信服务的服务容量得到显著提升至原来的十倍，在不改变发射功率的前提下实现了更高效的通信效果；通过优化设计将用户机端发射功率降至原设值的十分之一。该系统可实现单次传输信息量高达1千汉字（相当于约1.4千比特），而全球范围内的短报文通信则仅可发送简短的4个汉字（相当于约56个比特）。

——星基增强服务。

遵循国际民航组织标准为中国的以及周边地区的用户提供服务，并提供单频与双频多星座相结合的增强服务模式以满足国际民航组织的技术性能指标为目标。

——国际搜救服务。

遵循国际海上搜救组织及国际应急广播卫星系统标准, 该服务覆盖全球范围内. 通过与其他卫星导航系统协同构成中轨搜救网络, 同时建立双向通信链路, 显著提高应急响应速度与作战效能.

——精密单点定位服务。

提供精准的服务给中国国内以及周边国家和地区，并具备动态定位精度达厘米级和静态定位精度达毫米级的能力

GLONASS参数与GPS参数比较

点击下方阅读原文，进行测试