威仕特发布北斗导航与定位工作原理详解 推进导航知识普及

卫星导航定位从陌生走向熟悉，从军用走向民用，从高端走向平民化。我们现在用的导航定位终端使用的基本上都是美国的GPS导航系统，但是随着卫星导航定位系统的日益重要和普及，各个国家和组织都在大力发展具有自主知识产权的GNSS。

   从市场规模和数量上，还是从应用深度和广度上来讲，我国都是一个卫星导航定位技术和产品应用大国，但是注意并不是一个强国。国内的那些GPS应用技术基本上被国外企业所垄断掌握，自主知识产权的技术和产品在国内应用市场所占比例十分小，这样在国际竞争中处于不利的局面。

   自从03年我国北斗导航定位系统正式开通服务以来，标志我国拥有了完全自主知识产权的卫星导航系统，但只能说明我国在卫星导航方面具备了和美国GPS初步竞争的能力。但是，我们民众对卫星导航的了解仅仅限于美国的GPS，而对我们自己的北斗导航系统了解的太少了，这也是我们力推北斗导航系统民用化的原因。美国的GPS也是从军用转向民用，其模式值得北斗民用做个借鉴。

   这次我们对北斗导航进行简单的了解，为北斗导航系统民用化铺好大众基础。那么结合美国GPS导航定位原理做个对比，看看北斗导航时如何实现定位。

   美国的GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。

   众所周知，美国的GPS要实现定位必须需要三颗以上的卫星，而北斗导航实现定位只需要两颗卫星，其工作原理由六个步骤来实现导航和定位，其导航和定位过程就是爱卫星、地面北斗控制系统、用户设备之间通过讯号来回传递，经数据控制和分析来实现设备对坐标数据的读取。

北斗一号导航与定位工作原理：

1.卫星广播询问终端设备

   由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经由卫星转发器向服务区内的终端用户机设备进行广播。

2.终端设备响应询问

   终端用户机设备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，经由卫星转发回地面北斗控制中心系统。

3.中心系统进行数据分析

   地面北斗控制中心系统实时接收并解调终端用户设备发过来的无线信号，然后根据用户终端设备的请求服务内容进行相应的数据分析处理。

4.延迟时间间隔确定

   地面北斗控制中心处理来自用户终端机发送过来的定位请求，地面北斗控制中心系统即时测出两个时间延迟：地面北斗控制中心发出询问信号，由一颗卫星发到用户终端设备手中，用户终端设备发出响应信号，由卫星I发到控制中心的延迟时间和由卫星II发到控制中心的延迟时间这两个延迟时间。

5.确定用户终端机位置

   由于地面北斗控制中心和两颗北斗卫星的位置均是移植，通过上述第四个步骤的延迟时间可以算出用户终端机到第一颗北斗卫星的距离，以及用户终端机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球面和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。

6.地面精确计算用户机的坐标位置

   地面北斗控制中心系统从存储在计算机内的数字化地形图中查寻到用户终端机的高程值，同时根据用户终端机处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。因此，地面北斗控制中心系统能最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。