北斗卫星工作原理、技术特点、应用领域、安全保密需求.pdf
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2023-03-09
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北斗卫星工作原理、技术特点、应用领域、
安全保密需求
北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite
System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系
统。时至今日,北斗系统已经成功发射了7 颗卫星,梦想也在逐渐丰满
壮大根据当前的计划,北斗系统预计到2012年共发射12颗工作卫星,
完成服务范围覆盖亚太地区的目标;到了2020 年,北斗将发射5颗静
止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,成为一个向全球提供服务的卫星
导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，
空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主
控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以
及与其他卫星导航系统兼容的终端。
1． 工作原理
1.1几何原理
“北斗”的定位几何原理是：已知空间2颗卫星甲、乙的精确坐
标，如果定位用户到卫星甲的真实距离为S1，那么用户必定在卫星甲
为球、S1为半径的球面A上。同理，如果用户到卫星乙的真实距离为
S2，那么用户也必定在以卫星乙为球心、S2为半径的球面B上。结合
起来，用户的位置必定在球面A和B的交线上，这条交线实际上是1个
圆。这样还不能确定用户的具体位置，必须再有至少1个条件。
解决方法之一是再发射1颗卫星。那么以3颗卫星为中心的3个球
面就会交于2点，2个交点之一就是用户的位置，而选择哪个点是非常
容易的事情。GPS定位就是采用了这种原理。实际应用中，GPS采用了
4星定位，以消除卫星和用户的时间不一致性。“北斗”也可以采用这
种定位原理。
另一种方法是借助已知的用户高程数据(用户所在的位置距离海
平面的高度)。因为地心的坐标是已知的，那么用户必然在以地心为
中心以用户的球心距为半径的球面C上，那么球面A、B、C的2个交战
之一必为用户所处的位置，而2个交点的取舍极易判断。这种方法就
是双星定位的几何原理。
由此可见，“北斗”定位的几何原理与GPS相差无几，甚至是完全
相同的。关键的不同在于它们是如何测量“用户到卫星之间的真实距
离”。
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