2024年5月30日发(作者：星妙芙)
北斗系统关键技术及应用
卫星通信与导航大作业（二）题目：北斗系统关键技术及应用
姓名：李景
班级： 021212
学号：02121149
目录
一．北斗系统简介 (3)
二．北斗系统组成 (3)
（1）空间段 (3)
（2）地面段 (4)
（3）用户段 (4)
三.北斗系统工作原理 (4)
四.北斗卫星的应用 (5)
1.国防应用 (5)
2.电力应用 (6)
3.灾害救援 (6)
4.农田监测 (7)
5.海洋渔业 (7)
6.自动测报气象 (8)
五．结语 (8)
一．北斗系统简介
北斗卫星导航系统简称北斗系统是我国独立自主建设和发展的全
球卫星导航系统目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可
靠、覆盖全球的导航系统，为全球用户提供连续、稳定、可靠的定位、
导航、授时服务；满足国家安全和经济社会发展对定位、导航、授时
的需求，促进国家信息化建设和经济发展方式转变，提升经济效益和
社会效益；与世界其他卫星导航系统共同合作，服务全球、造福人类。
北斗系统建设的基本原则是开放、自主、兼容、渐进。
开放是指将为用户免费提供高质量的开放服务，欢迎全世界的用
户使用北斗系统。自主是指中国独立自主地发展和运行北斗系统。兼
容是指致力于实现与其他卫星导航系统的兼容与互操作，使用户利用
互操作信号获得更好的服务。渐进是指北斗系统将依据中国的技术和
经济发展实际，遵循循序渐进的模式建设。
二．北斗系统组成
北斗系统由空间段、地面控制段、用户段组成。
1．空间段
全球系统空间段由5颗GEO卫星和30颗非静止轨道卫星组成。
地球静止轨道卫星分别位于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°。
非静止轨道卫星由27颗 MEO 卫星和 3 颗 IGSO卫星组成。其中，
MEO卫星轨道高度21500km，位于 3个轨道面上，轨道倾角55°；
IGSO卫星轨道高度 36000km，位于3个轨道面上，轨道倾角55°。
卫星均采用长征系列运载火箭发射。
2．地面段
地面段由主控站、注入站和若干监测站组成。主控站主要任务是
收集各个监测站的观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文和差
分完好性信息，完成任务规划与调度，实现系统运行管理与控制等。
注入站主要任务是在主控站的统一调度下，完成卫星导航电文、差分
完好性信息注入和有效载荷的控制管理。监测站接收导航卫星信号，
发送给主控站，实现对卫星的跟踪、监测，为卫星轨道确定和时间同
步提供观测资料。
3．用户段
用户段包括北斗终端、与其他导航系统兼容的终端。北斗用户机
具有兼容 GPS、GLONASS、GALILEO 的功能。
北斗系统建成后，将提供授权、公开、广域差分和短报文四种服
务，定位精度优于10ｍ，授时精度优于20ns，测速精度每秒0.2m 。
三．北斗系统工作原理
“北斗”卫星导航系统从发展历程来看，可以分为两个阶段：北
斗一代和北斗二代。
“北斗一代”是在2000年以后才开始投入使用的，其定位精准度
可控制在10米，经过类差分运算转换后的精准度可控制在米。在当时，
其数据精准度与流行的系统GPS是相同精度水准。此外，接收机用户
除了可以实现的定位功能以外，也能通过卫星短信的方式，向
外部读取发送消息、报告当前位置。不过，由于当时技术水平有
限，定位方式是采用有源定位的工作方式，这样系统的成本虽然大大
降低，然而系统在精度、容量等方面都受到了极大的阻碍。此外，
“北斗一代”并不具有测速的作用，故无法用于制作精确的武器导航。
“北斗二代”的工作原理采用了与类似的方法，都是无源定位的
方法。这极大的提高了系统的精准度，以及改善了系统定位的实时性。
跟不同的是，“北斗二代”还沿用了“北斗一代”的卫星短信的功能，
这在卫星救援、军队部署等方面都比具有更大的优势。
四．北斗卫星的应用
1.国防应用
北斗卫星导航技术服务部队，保障了国家安全和国防建设急需，
提升了人民解放军完成多样化军事任务的能力。系统开通运行以来，
分批成系统配发部队，在部队军事训练、抢险救灾、边防执勤、反恐
维稳等方面得到广泛应用，成效显著。目前，解放军部队将北斗导航
装备引入训练领域，为部队开展信息化训练提供了新手段，为创新战
法训法提供了新模式。运用于抢险救灾、应急救援、反恐维稳行动，
部队在复杂环境下执行非战争行动有了新保障。边防部队不断拓展北
斗导航系统功能，实现了边防执勤动态管理和应急处突实时监控，开
创了边防执勤的新局面。北斗卫星导航的独特优势和巨大潜能，对推
动解放军信息化建设，完成多样化军事任务，增强军事能力提供了重
要保障。
2.电力应用
电网是一个巨大的系统工程，要确保电厂、变电站的设备运转同
步进行，必须首先要确保设备内部时钟的一致性。为了统一内部时钟，
此前中国电力系统不得不把美国的 GPS 作为主要的授时手段，通过
GPS的民用频道向电力系统的电力自动化设备、微机监控系统、安全
自动保护设备、故障及事件记录等智能设备提供授时信号，以实现电
力系统的“同步”运行。基于中国北斗导航系统研制成功并投入使用
的“北斗电力全网时间同步管理系统”，结束了中国电力运行时间完
全依赖 GPS 的历史，解决了电力系统时间同步应用中的三个难题：可
靠的时钟源，全网时间同步管理，远程集中实时监测维护。有效保障
了中国电力安全和国家安全。
3.灾害救援
北斗卫星导航定位系统近年来多次成功运用于灾害监测与救援行
动。如在 2008 年的汶川地震救灾中发挥了突出作用。汶川大地震发
生后，国家有关部门迅速将北斗一号终端机配备给一线救援部队。该
终端不但可接收北斗卫星的导航信号，还可以用短报文的形式与指挥
中心取得联系。指挥人员在监控中心可随时通过监控屏幕关注每个救
援小组的位置信息，必要时也可以以短报文形式发出监控指令。此外，
通过对大量相关地物的定位普查并进行统计分析，也可以为开展救灾
与灾后重建的指挥、调度、管理、统筹和各项决策提供依据，有利于
将灾情信息快速上报和共享。在灾后重建的交通、农业、卫生、房屋
重建、灾害预防等各方面的野外工作中，利用北斗、GPS 的定位
功能进行数据采集、计算（如长度、面积计算）和统计，可应用
于整体或局部区域的决策、施工、综合治理。
4.农田监测
中国多数地区，尤其是西北地区普遍存在干旱缺水、耕作技术落
后的现象。农业是新疆生产建设兵团的主要产业，水资源尤为宝贵。
实施精准灌溉、精准施肥等精准农业技术，对数据采集和卫星定位技
术有迫切的需求。土壤墒情是分析判断旱情最直接的指标，因此，土
壤墒情信息采集系统成为旱情信息采集系统的关键组成部分。墒情信
息采集点和旱情信息站作为旱情信息采集的基本单位，是信息采集系
统的基础。2004 年，北斗系统被用于新疆生产建设兵团农田墒情数据
采集。综合利用远程数据采集技术、北斗定位通信技术、地理信息技
术和卫星遥感技术，实现了土壤含水量、温湿度和地理位置的实时监
测、旱情综合分析、土地面积和距离丈量，为土壤墒情及地理位置等
多维动态信息的实时采集及综合应用提供了全面和先进的解决方案。
并且与滴灌系统相结合，用于对农田进行节水灌溉指导
5.海洋渔业
中国是渔业大国，海洋渔业水域面积 300 多万平方千米，渔船
100 多万艘，渔民 2000 多万人。海洋渔业领域涉及渔民生命安全、
国家海洋经济安全、海洋资源保护、海上主权维护和国防安全，目前
已成为北斗应用规模最大的行业。以北斗系统为基础构建的北斗卫星
海洋渔业综合信息服务网络，实现多网合一的渔船船位集中监控平台，
向渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、政策发布、渔船出入
港管理等服务；向海上渔船提供导航定位、遇险求救、航海通告、
增值信息 ( 如天气、海浪、渔市行情 ) 等服务；提供船与船、船与岸间
的短消息互通服务等。
6.自动测报气象
为解决高寒地区和无人区的气象数据观测和传输问题，有关部门
经过多年气象数字报文传输的应用实验，研制了一系列气象测报型北
斗终端设备，并设计出实用可行的系统应用解决方案，解决了国家气
象局和各地市气象中心的气象站数字报文自动传输汇集、气象站地图
分布可视化显示功能。同时北斗设备也被逐步用于中国人工影响天气
飞机作业领域，取得了明显的效果。
五．结语
目前，北斗卫星导航系统全球系统建设稳步推进，国内外市场应
用取得丰硕成果。随着系统建设的不断推进和系统性能的不断提高，
北斗卫星导航系统必将成为可与 GPS 相媲美的国际化卫星导航系统，
造福全球，造福人类。
2024年5月30日发(作者：星妙芙)
北斗系统关键技术及应用
卫星通信与导航大作业（二）题目：北斗系统关键技术及应用
姓名：李景
班级： 021212
学号：02121149
目录
一．北斗系统简介 (3)
二．北斗系统组成 (3)
（1）空间段 (3)
（2）地面段 (4)
（3）用户段 (4)
三.北斗系统工作原理 (4)
四.北斗卫星的应用 (5)
1.国防应用 (5)
2.电力应用 (6)
3.灾害救援 (6)
4.农田监测 (7)
5.海洋渔业 (7)
6.自动测报气象 (8)
五．结语 (8)
一．北斗系统简介
北斗卫星导航系统简称北斗系统是我国独立自主建设和发展的全
球卫星导航系统目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可
靠、覆盖全球的导航系统，为全球用户提供连续、稳定、可靠的定位、
导航、授时服务；满足国家安全和经济社会发展对定位、导航、授时
的需求，促进国家信息化建设和经济发展方式转变，提升经济效益和
社会效益；与世界其他卫星导航系统共同合作，服务全球、造福人类。
北斗系统建设的基本原则是开放、自主、兼容、渐进。
开放是指将为用户免费提供高质量的开放服务，欢迎全世界的用
户使用北斗系统。自主是指中国独立自主地发展和运行北斗系统。兼
容是指致力于实现与其他卫星导航系统的兼容与互操作，使用户利用
互操作信号获得更好的服务。渐进是指北斗系统将依据中国的技术和
经济发展实际，遵循循序渐进的模式建设。
二．北斗系统组成
北斗系统由空间段、地面控制段、用户段组成。
1．空间段
全球系统空间段由5颗GEO卫星和30颗非静止轨道卫星组成。
地球静止轨道卫星分别位于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°。
非静止轨道卫星由27颗 MEO 卫星和 3 颗 IGSO卫星组成。其中，
MEO卫星轨道高度21500km，位于 3个轨道面上，轨道倾角55°；
IGSO卫星轨道高度 36000km，位于3个轨道面上，轨道倾角55°。
卫星均采用长征系列运载火箭发射。
2．地面段
地面段由主控站、注入站和若干监测站组成。主控站主要任务是
收集各个监测站的观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文和差
分完好性信息，完成任务规划与调度，实现系统运行管理与控制等。
注入站主要任务是在主控站的统一调度下，完成卫星导航电文、差分
完好性信息注入和有效载荷的控制管理。监测站接收导航卫星信号，
发送给主控站，实现对卫星的跟踪、监测，为卫星轨道确定和时间同
步提供观测资料。
3．用户段
用户段包括北斗终端、与其他导航系统兼容的终端。北斗用户机
具有兼容 GPS、GLONASS、GALILEO 的功能。
北斗系统建成后，将提供授权、公开、广域差分和短报文四种服
务，定位精度优于10ｍ，授时精度优于20ns，测速精度每秒0.2m 。
三．北斗系统工作原理
“北斗”卫星导航系统从发展历程来看，可以分为两个阶段：北
斗一代和北斗二代。
“北斗一代”是在2000年以后才开始投入使用的，其定位精准度
可控制在10米，经过类差分运算转换后的精准度可控制在米。在当时，
其数据精准度与流行的系统GPS是相同精度水准。此外，接收机用户
除了可以实现的定位功能以外，也能通过卫星短信的方式，向
外部读取发送消息、报告当前位置。不过，由于当时技术水平有
限，定位方式是采用有源定位的工作方式，这样系统的成本虽然大大
降低，然而系统在精度、容量等方面都受到了极大的阻碍。此外，
“北斗一代”并不具有测速的作用，故无法用于制作精确的武器导航。
“北斗二代”的工作原理采用了与类似的方法，都是无源定位的
方法。这极大的提高了系统的精准度，以及改善了系统定位的实时性。
跟不同的是，“北斗二代”还沿用了“北斗一代”的卫星短信的功能，
这在卫星救援、军队部署等方面都比具有更大的优势。
四．北斗卫星的应用
1.国防应用
北斗卫星导航技术服务部队，保障了国家安全和国防建设急需，
提升了人民解放军完成多样化军事任务的能力。系统开通运行以来，
分批成系统配发部队，在部队军事训练、抢险救灾、边防执勤、反恐
维稳等方面得到广泛应用，成效显著。目前，解放军部队将北斗导航
装备引入训练领域，为部队开展信息化训练提供了新手段，为创新战
法训法提供了新模式。运用于抢险救灾、应急救援、反恐维稳行动，
部队在复杂环境下执行非战争行动有了新保障。边防部队不断拓展北
斗导航系统功能，实现了边防执勤动态管理和应急处突实时监控，开
创了边防执勤的新局面。北斗卫星导航的独特优势和巨大潜能，对推
动解放军信息化建设，完成多样化军事任务，增强军事能力提供了重
要保障。
2.电力应用
电网是一个巨大的系统工程，要确保电厂、变电站的设备运转同
步进行，必须首先要确保设备内部时钟的一致性。为了统一内部时钟，
此前中国电力系统不得不把美国的 GPS 作为主要的授时手段，通过
GPS的民用频道向电力系统的电力自动化设备、微机监控系统、安全
自动保护设备、故障及事件记录等智能设备提供授时信号，以实现电
力系统的“同步”运行。基于中国北斗导航系统研制成功并投入使用
的“北斗电力全网时间同步管理系统”，结束了中国电力运行时间完
全依赖 GPS 的历史，解决了电力系统时间同步应用中的三个难题：可
靠的时钟源，全网时间同步管理，远程集中实时监测维护。有效保障
了中国电力安全和国家安全。
3.灾害救援
北斗卫星导航定位系统近年来多次成功运用于灾害监测与救援行
动。如在 2008 年的汶川地震救灾中发挥了突出作用。汶川大地震发
生后，国家有关部门迅速将北斗一号终端机配备给一线救援部队。该
终端不但可接收北斗卫星的导航信号，还可以用短报文的形式与指挥
中心取得联系。指挥人员在监控中心可随时通过监控屏幕关注每个救
援小组的位置信息，必要时也可以以短报文形式发出监控指令。此外，
通过对大量相关地物的定位普查并进行统计分析，也可以为开展救灾
与灾后重建的指挥、调度、管理、统筹和各项决策提供依据，有利于
将灾情信息快速上报和共享。在灾后重建的交通、农业、卫生、房屋
重建、灾害预防等各方面的野外工作中，利用北斗、GPS 的定位
功能进行数据采集、计算（如长度、面积计算）和统计，可应用
于整体或局部区域的决策、施工、综合治理。
4.农田监测
中国多数地区，尤其是西北地区普遍存在干旱缺水、耕作技术落
后的现象。农业是新疆生产建设兵团的主要产业，水资源尤为宝贵。
实施精准灌溉、精准施肥等精准农业技术，对数据采集和卫星定位技
术有迫切的需求。土壤墒情是分析判断旱情最直接的指标，因此，土
壤墒情信息采集系统成为旱情信息采集系统的关键组成部分。墒情信
息采集点和旱情信息站作为旱情信息采集的基本单位，是信息采集系
统的基础。2004 年，北斗系统被用于新疆生产建设兵团农田墒情数据
采集。综合利用远程数据采集技术、北斗定位通信技术、地理信息技
术和卫星遥感技术，实现了土壤含水量、温湿度和地理位置的实时监
测、旱情综合分析、土地面积和距离丈量，为土壤墒情及地理位置等
多维动态信息的实时采集及综合应用提供了全面和先进的解决方案。
并且与滴灌系统相结合，用于对农田进行节水灌溉指导
5.海洋渔业
中国是渔业大国，海洋渔业水域面积 300 多万平方千米，渔船
100 多万艘，渔民 2000 多万人。海洋渔业领域涉及渔民生命安全、
国家海洋经济安全、海洋资源保护、海上主权维护和国防安全，目前
已成为北斗应用规模最大的行业。以北斗系统为基础构建的北斗卫星
海洋渔业综合信息服务网络，实现多网合一的渔船船位集中监控平台，
向渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、政策发布、渔船出入
港管理等服务；向海上渔船提供导航定位、遇险求救、航海通告、
增值信息 ( 如天气、海浪、渔市行情 ) 等服务；提供船与船、船与岸间
的短消息互通服务等。
6.自动测报气象
为解决高寒地区和无人区的气象数据观测和传输问题，有关部门
经过多年气象数字报文传输的应用实验，研制了一系列气象测报型北
斗终端设备，并设计出实用可行的系统应用解决方案，解决了国家气
象局和各地市气象中心的气象站数字报文自动传输汇集、气象站地图
分布可视化显示功能。同时北斗设备也被逐步用于中国人工影响天气
飞机作业领域，取得了明显的效果。
五．结语
目前，北斗卫星导航系统全球系统建设稳步推进，国内外市场应
用取得丰硕成果。随着系统建设的不断推进和系统性能的不断提高，
北斗卫星导航系统必将成为可与 GPS 相媲美的国际化卫星导航系统，
造福全球，造福人类。