北斗卫星导航系统.ppt

,二一一年十一月,教学内容,北斗卫星导航系统发展 北斗卫星导航系统组成 北斗卫星导航系统应用,教学重点,北斗卫星导航系统组成,一、北斗卫星导航系统产生及发展,1,产生背景,2,发展线路图,1、产生背景,无线定位技术的应用国际卫星导航定位系统GPS系统一统江湖的局面,2、发展路线图,按照三步走的总体规划分步实施：第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年形成区域有源服务能力；第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年形成区域无源服务能力；第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。,2、发展路线图,二、北斗卫星导航系统组成,1,空间段,2,控制段,3,用户段,1.空间段,由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成,Non-GEO 卫星,GEO 卫星,北斗卫星导航系统星座,2.控制段,由主控站、上行注入站和监测站组成,北斗系统控制段,3.用户段,由北斗用户终端以及与其它GNSS兼容的终端组成,三、北斗卫星导航系统的主要特点,1,信号特征,2,时间系统,3,坐标系统,工作频段 B1:1559.0521591.788MHz B2:1166.221217.37MHz B3:1250.6181286.423MHz,1.信号特征,工作频段,区域服务信号,1、信号特征,全球服务信号,1、信号特征,北斗时（BDT）溯源到协调世界时UTC（NTSC），与UTC的时间偏差小于100纳秒。BDT的起算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。BDT与GPS时和Galileo时的互操作在北斗设计时间系统时已经考虑，BDT 与GPS时和Galileo时的时差将会被监测和发播。,2.时间系统,北斗系统采用中国2000大地坐标系（CGS2000）。CGS2000与国际地球参考框架ITRF的一致性约为5个厘米。,3.坐标系统,4.服务和性能,全球服务 开放服务：定位精度:10 m测速精度:0.2 m/s授时精度:20 ns 授权服务,区域服务 广域差分服务定位精度:1 m 短报文通信服务,4、应用推广与产业化,通过在不同领域的试用，验证系统精度、可用性、连续性、完好性等指标，为工程研制建设提供依据。在不同领域、不同行业、不同地区进行示范应用，为北斗应用推广打好基础。,4、任务,应用推广与产业化,主要任务：促进应用开发和北斗产业化，为实现北斗卫星导航产业发展提供支撑。2020年，实现卫星导航年产值4000亿元的目标。,4、任务,应用推广与产业化,主要内容：基础类 主要包括芯片模块、终端、测试检定系统、卫星导航地理信息系统等。,4、任务,应用推广与产业化,主要内容：示范类 主要包括交通、民航、通信、海洋、民政减灾、气象、公安、金融、电力、国土资源、农业、旅游等行业和有关区域的典型示范项目。,4、任务,应用推广与产业化,主要内容：保障类 主要包括国家为规范市场和促进产业发展的政策标准，以及各行业主管部门、地方政府为加强北斗卫星导航应用推广出台的强制性、鼓励性政策和应用标准。,5、组织实施,国家有关部门联合成立了中国第二代卫星导航系统专项管理办公室，按照“坚持效益目标、坚持自主创新、坚持质量至上、坚持科学决策”的原则，对北斗卫星导航系统建设、应用推广与产业化实施专项管理；成立了以孙家栋院士为主任的专家委员会，充分发挥专家作用，实现科学民主决策。,主要内容,北斗卫星导航系统发展蓝图 北斗卫星导航系统发展状况 北斗卫星导航系统发展形势 北斗卫星导航系统发展举措,北斗卫星导航系统发展状况,1、关键技术,经过艰苦攻关，已初步突破星载原子钟、高精度伪距测量、精密定轨与时间同步等一系列卫星导航系统核心关键技术。,建成北斗卫星导航试验系统北斗卫星导航系统进入星座组网阶段,2、系统建设,2000年分别发射北斗卫星导航试验系统第一颗、第二颗卫星，2003年发射第三颗卫星，建成区域有源卫星导航系统，使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统可为我国及周边地区的中低动态用户提供快速定位、短报文通信和授时服务。,建成北斗卫星导航试验系统,2、系统建设,建成北斗卫星导航试验系统,2、系统建设,2004年，启动北斗卫星导航系统建设工作。目前，工程建设已进入星座组网阶段，已成 功发射3颗卫星。,北斗卫星导航系统进入星座组网阶段,2、系统建设,2003年北斗卫星导航试验系统正式提供服务以来，在交通、渔业、水文、气象、林业、通信、电力、救援等诸多领域得到广泛应用，注册用户已达6万，产生了显著的社会效益和经济效益。,3、应用推广,交通运输,基于北斗系统的“新疆公众交通卫星监控系统”、“公路基础设施安全监控系统”、“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。,3、应用推广,海洋渔业,基于北斗系统的海洋渔业综合信息服务平台，实现了向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、应用推广,基于北斗系统的海洋渔业综合信息服务网络,海洋渔业应用分布,水利,基于北斗系统的水文监测系统，实现了多山地域水文测报信息的实时传输，大大提高了灾情预报的准确性，为制定防洪抗旱调度方案提供重要的保障。,3、应用推广,气象,研制成功了一系列气象测报型北斗终端设备，提出了实用可行的系统应用解决方案，解决了国家气象局和各地气象中心气象站的数字报文自动传输和可视化问题。,3、应用推广,基于北斗的高原地区气象监测站,基于北斗的珠峰气象监测站,林业,基于北斗的森林防火系统已成功用于实战，目前已经配备700多台套。,3、应用推广,通信,成功开展了北斗/GPS双模授时应用示范，突破了光纤拉远、抗干扰螺旋天线等关键技术，研发了一体化卫星授时系统。,3、应用推广,TD-SCDMA抗干扰螺旋天线,北斗/GPS光纤拉远授时示意图,电力,成功开展了基于北斗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。,3、应用推广,北斗/GPS高精度电力授时服务器,救援,基于北斗系统的导航定位、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，极大地提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。,3、应用推广,减灾中心工作人员在玉树现场利用北斗用户机报告灾情,汶川地震救灾现场,广泛开展国际交流与合作，积极参加ICG（全球导航卫星系统国际委员会）、ITU（国际电联）、中欧伽利略合作、国际卫星导航领域会议等，推动频率协调、兼容与互操作等有关工作，目前，北斗卫星导航系统已成为ICG认可的四大核心供应商之一，跻身于卫星导航国际舞台。,4、国际合作,4、国际合作,主要内容,北斗卫星导航系统发展蓝图 北斗卫星导航系统发展状况 北斗卫星导航系统发展形势 北斗卫星导航系统发展举措,北斗卫星导航系统发展形势,1、关键技术攻关,随着全球卫星导航系统更新换代的加速，卫星导航领域核心关键技术与基础技术研究快速发展，竞争异常激烈，我国卫星导航系统相对美、俄起步晚20余年，研究力量相对薄弱，需要下大力缩短这方面差距，支撑北斗系统可持续发展。,2、系统建设,北斗卫星导航系统建设正按“三步走”计划稳步推进。卫星导航系统规模庞大、整体性强、技术难度高，在GPS和GLONASS组网初期，都遇到了实现高精度、高可靠、抗干扰、长寿命四大难题，必须实现高密度研制生产、高成功率发射、高稳定运行以及降低高风险组网四大跨越。,2、系统建设,目前，北斗面临从单星研制向组批生产，从面向行业用户向公众用户的历史性转型，任务十分艰巨。,3、应用产业,目前，国外GPS产品已进入成熟期，在中国市场处于先发优势地位。尽管我们北斗系统应用推广稳步发展，卫星导航产业发展迅速，但从总体上看，产业发展尚处于成长期，由于拥有核心技术不足，缺乏高技术含量和高附加值的产品；另一方面，市场竞争不够充分，产业化发展很不平衡，规范化管理不足，产品质量水平参差不齐，北斗应用产业化难度很大。,4、国际合作,兼容互操作是全球卫星导航系统主要供应商达成的共识，中国致力于推进全球卫星导航系统兼容互操作进程。,4、国际合作,鉴于各国卫星导航系统发展不平衡，以及多边合作的差异性、技术合作的复杂性并存，北斗系统在与世界上其它系统协调宝贵的频率轨位资源、协调兼容与互操作、融入国际标准化体系等方面，必将付出很大努力。,主要内容,北斗卫星导航系统发展蓝图 北斗卫星导航系统发展状况 北斗卫星导航系统发展形势 北斗卫星导航系统发展举措,北斗卫星导航系统的发展从管理上必须解决四大问题：,突破攻克核心关键技术的瓶颈 突破建设高性能、高可靠系统的瓶颈 突破促进北斗应用推广与产业化的瓶颈 突破深化北斗与世界GNSS兼容互操作的瓶颈,北斗卫星导航系统发展举措,北斗卫星导航系统发展举措,北斗卫星导航系统的发展需要采取八项措施：,1、加大顶层设计力度,确保顶层设计的科学性是实现专项战略目标和阶段性目标的重要保障。优先做好系统总体方案的顶层设计。国内外卫星导航发展的经验教训告诉我们，系统总体方案决定着用户终端性能可能达到的最高水平。,1、加大顶层设计力度,实际上，一个卫星导航系统能否真正在产业化中拥有自主知识产权、获取竞争优势，很大程度上在方案阶段就已经决定了。我们必须在认识上和实践上加大总体方案设计力度，充分发挥各研制单位和专家组织在科学决策中的支撑作用；深化应用推广与产业化总体策划，发挥政府和市场双重作用。,2、加大技术攻关力度,专项组织实施的核心是技术攻关，这对我们取得后发优势至关重要。突破关键技术是当前专项工作的重中之重。我们已从总体到系统、到单机论证出来了多项关键技术，突破这些关键技术是专项最紧迫、最艰巨的任务。,2、加大技术攻关力度,另一方面，卫星导航基础科学研究也是专项必须关注的重点，与前一阶段相比，我们越来越认识到它不可或缺的作用，并做了安排。必须加大技术攻关力度，特别是下大力掌握核心技术，具有自主知识产权。,3、加大质量管理力度,质量是卫星导航系统的生命，行业和大众用户是系统质量优劣的评判者。建设一个卫星导航系统，就意味着对用户提供可靠服务的宣誓。北斗系统三步走，从建成几颗星的星座，到十几颗星的星座，再到三十几颗星的星座，将是我国航天科技工业跨越发展的标志，也必将是航天工业质量管理水平的一次跃升。,3、加大质量管理力度,我们认为，实现这一目标，不仅需要更加严格的质量管理，更需要一次质量管理机制的创新，全面适应系统建设质量保证的需要。另一方面，卫星导航应用产品的质量水平既要依靠市场竞争，又要通过标准规范和市场质量监督来促进。,4、加大资源整合力度,国家要求在专项组织实施中，积极探索新形势下的举国体制，目的是提高资源整合的有效性。竞争是优化资源配置的最佳方式。不仅传统的国有企事业单位承担任务，也鼓励民营企业参与。尤其对竞争性强的项目，专项将引入竞争机制，择优选择任务承担单位，大力推进技术、质量和产业化进步。,4、加大资源整合力度,建立多部门协作机制与合作大平台是发达国家的成功做法。这种做法可以充分利用好现有资源，发挥最大效益。在此，我代表专项办向各有关主管部门呼吁在专项实施中，加强沟通协调，对有关资源整合工作，加强顶层设计和联合实施，使北斗系统建设和应用实现社会效益的最大化。,5、加大政策保障力度,协调行业、地方有关部门出台鼓励创新政策，培育创新机制，提升创新动力和创新能力；出台稳定人才政策，留住和扩大基础研究、质量可靠性等方面人才。出台应用推广政策，鼓励北斗在经济和社会安全领域应用推广，以行业应用示范促进标准化，带动产业发展。,6、加大人才培养力度,世界四大卫星导航系统的竞争，说到底是人才的竞争。世界上卫星导航技术人才十分稀缺，顶尖人才更是宝贵的战略资源。,6、加大人才培养力度,专项建设的成功取决于人才队伍的素质，要采取有效措施，凝聚和用好卫星导航一流人才，在关键核心技术领域积极吸引海内外高层次人才参加专项建设，下决心培养更多的创新人才、质量管理人才，并为优秀人才、领军人才脱颖而出创造良好条件。,7、加大监督评价力度,为加强专项管理的科学性、合理性、正确性，确保专项任务目标的实现，要坚定评价机制的理念，逐步建立北斗卫星导航系统建设和应用产业化工作的评价机制。,7、加大监督评价力度,主要有：进行技术监督评价，特别是将研制方案与试验评估方案相独立、同步，试验评估手段先行，并逐步实现第三方独立评估。进行竞争的有效性监督评价，从技术、进度、质量、效益上，检验人才培养、技术创新、质量提升、应用产业化推进。,8、加大国际合作力度,积极推进北斗与其它GNSS兼容与互操作，通过ICG、ITU等渠道，深化研究，加强交流，共同促进；积极促进中外专家在世界卫星导航学术会议上的交流，加深理解，共同提高；加强与国际标准化组织交流与协调，积极融入航海、航空运输等国际标准化体系。,谢 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