说说中国“北斗二代”

　北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为：2000年10月31日；2000年12月21日；2003年5月25日，2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥“双保险”作用。

北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。 北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。

北斗一号系统的基本功能包括：定位、通信（短消息）和授时。

北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。 [编辑本段]系统工作原理“北斗一号”卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户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一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可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。

“北斗一号”的覆盖范围是北纬5°一55°，东经70°一140°之间的心脏地区，上大下小，最宽处在北纬35°左右。其定位精度为水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率：249175MHz。系统能容纳的用户数为每小时540000户。 [编辑本段]与GPS系统对比1、覆盖范围：北斗导航系统是覆盖我国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。

2、卫星数量和轨道特性：北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。

3、定位原理：北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号”系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。

4、实时性：“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。此外，“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点，其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。

综上所述，北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。缺点是不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保密的军事用户要求，用户数量受一定限制。但最重要的是，“北斗一号”导航系统是我国独立自主建立的卫星导少的初步起步系统。此外，该系统并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。相反，在此基础上还将建立中国的GPS广域差分系统。可以使受SA干扰的GPS民用码接收机的定位精度由百米级修正到数米级，可以更好的促进GPS在民间的利用。当然，我们也需要认识到，随着我军高技术武器的不断发展，对导航定位的信息支持要求越来越高。 [编辑本段]双星定位不同于“多星”定位“一代‘北斗’只用双星定位，比GPS等投资小、建成快，”范本尧说这是我国国情决定的，也对一代“北斗”的技术路线提出了特殊的要求，“所以我们的定位系统具有自己的特点。”

美国的GPS和俄罗斯的GLONASS，都是使用24颗卫星（GPS还另有3颗备份卫星，GLONASS则因经费问题损失了几颗卫星）组成网络。这些卫星不中断地向地面站发回精确的时间和它们的位置。GPS接收器利用GPS卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置，并根据无线电波传送的时间来计算它们间的距离。等计算出至少3～4颗卫星的相对位置后，GPS接收器就可以用三角学来算出自己的位置。每个GPS卫星都有4个高精度的原子钟，同时还有一个实时更新的数据库，记载着其他卫星的现在位置和运行轨迹。当GPS接收器确定了一个卫星的位置时，它可以下载其他所有卫星的位置信息，这有助于它更快地得到所需的其他卫星的信息。

“1983年，‘两d一星’功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，经过分析和初步实地试验，证明效果良好，”中国计量科学研究院的黄秉英研究员说，这一系统被称为“双星定位系统”。

一代“北斗”采用的基本技术路线最初来自于陈芳允先生的“双星定位”设想，正式立项是在1994年。北斗卫星导航系统由空间卫星、地面控制中心站和用户终端等3部分即可完成定位。一代“北斗”与GPS系统不同，对所有用户位置的计算不是在卫星上进行，而是在地面中心站完成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用户的位置及时间信息，并负责整个系统的监控管理。

有源无源是关键不同点

“一代‘北斗’采用的是有源定位，GPS和GLONASS等都是无源定位，”范本尧说，“这是它们质上的不同点。”

所谓有源定位就用户需要通过地面中心站联系及地面中心站的传输，通讯就不必通过其他的通讯卫星了，一星多用符合我国国情。GPS和GLONASS没有设计通讯功能，主要原因就在于不需要地面站中转服务的无源定位不能提供通讯服务。

区域性基于技术水平

北斗定位导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。中国卫星导航工程中心副主任冉承其介绍，北斗定位导航系统的开发具有重要意义,并有一些GPS系统所没有的长处，如在静态地图的基础上，可以把道路拥堵的实时情况在导航仪上反映出来。

一代“北斗”是区域卫星导航系统，只能全天候、全天时用于中国及其周边地区；而GPS和GLONASS都是全球导航定位系统，在全球的任何一点，只要卫星信号未被遮蔽或干扰，都能接收到三维坐标。“区域性是我国双星定位的技术特点、水平以及国家需求决定的，”范本尧说。

GPS和GLONASS的空间部分是高度在2万千米左右的卫星组成的网络。GPS的卫星平均分布在6个轨道平面上，GLONASS卫星平均分布在3个轨道平面上，不停地绕地球旋转。这样，在全球的任何位置、任何时间都可同时观测到4颗以上的卫星，通过它们就可以获得高精度的三维定位数据。

“北斗”一号是双星定位，轨道偏高，距离地面3万6千千米，是地球同步静止轨道卫星。之所以要在这么高的高度是因为我们只有两颗定位卫星，不能覆盖整个地球，如果在较低轨道上绕地运行，每天就要有一定时间不能监控我国所在区域。

二代“北斗”可称“中国的GPS”

　“我国发展二代‘北斗’不会采取一步到位的方式，也不会停掉一代，另外发展二代，”范本尧说，“我们会在一代的基础上不断补充卫星数，增加其功能，提高其整体水平。”这位将继续承担二代“北斗”设计工作的科学家说：“二代‘北斗’可以称为‘中国的GPS’，不过它仍然会比GPS多一个通讯为发展我国二代“北斗”的关键技术提供了准备。范本尧举例说，此次定位的“北斗”一号备份卫星上新装载了用于卫星定位的激光反射器，能够参照其他星，把自身位置精确定格在几个厘米的尺度以内。这颗卫星已定位成功，表明这种技术是有效而可靠的。这样，当我们不断发射新的卫星构建二代“北斗”体系时，众多卫星就会找准自己的位置，构成符合标准的网络。此外，“北斗”一号的3颗星寿命都是8年，专家正不断研究，预计下一次发射的卫星寿命就能达到10年左右了；而目前GPS卫星的寿命都是12年左右，GLONASS卫星的寿命则是3到5年。

“20世纪原子钟最辉煌的应用莫过于由它构成了全球定位系统的核心，”黄秉英说，导航星和地面站全离不开它。目前的原子钟主要有3种：铷钟、铯钟和氢钟。结构紧凑、可靠性高、寿命长的原子钟正是发展全球定位系统必需的。在结构方面，铷钟最小体积已达到6立方厘米；在频率稳定度方面，氢钟最好；而在长期频率稳定度和准确度方面，则以铯钟最佳。目前，设在中国计量科学研究院的国家授时中心使用的就是被称为“激光冷却－铯原子喷泉频率基准”的铯钟，我国的授时基准---UTC（NIM）都是由它提供并不断同国际基准校正的，而“北斗”将建成，届时，国民经济各领域都将从中获得更大的效益。

2003年5月25日，我国在西昌卫星发射中心将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送上太空，标志着我国拥有了自己的第一代完善的卫星导航定位系统。北斗卫星导航定位系统是第一代全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它由两颗工作星和一颗备份星组成。前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空。

北斗卫星导航系统可以为船舶运输、公路交通、铁路运输、野外作业、水文测报、森林防火、渔业生产、勘察设计、环境监测等众多行业以及其他有特殊调度指挥要求的单位提供定位、通信和授时等综合服务。

2000年，北斗导航定位系统两颗卫星成功发射，标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航定位系统，这对于满足我国国民经济、国防建设的需要，促进我国卫星导航定位事业的发展，具有重大的经济和社会意义。北斗导航定位系统由北斗导航定位卫星、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。

北斗导航定位系统服务区域为中国及周边国系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业，以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。

神舟、嫦娥、祝融、北斗发射时间顺序分别是。

发射时间（UTC+8时）

神舟一号1999年11月20日凌晨6点。

神舟二号2001年1月10日1时0分3秒。

神舟三号2002年3月25日22时15分。

神舟四号2002年12月30日0时40分。

神舟五号2003年10月15日09时00分。

神舟六号2005年10月12日上午9:00。

嫦娥一号2007年10月24日18时05分。

PS北斗卫星时钟同步授时技术在军事、科技和经济生活等领域中都有广泛应用。GPS北斗卫星时钟同步主要完成两方面的工作:第一，精确确定用户时钟相对于标准时间的偏差;第二，在两个或两个以上的不同地点实现时钟同步(称时钟或时间比对)。

GPS北斗卫星时钟同步技术为全世界用户提供了一个时间同步基准。GPS北斗卫星导航系统都有自己的系统时间，该时间均与UTC时间进行比对，卫星导航系统的时间与UTC时间的差值一般保持在一定范围内。如北斗是BDT与UTC的钟差保持在100ns以内（模1 s）。导航电文中发布本系统时间与UTC时间的差值，因此用户通过接收导航卫星信号，恢复出导航系统时间，就可以恢复出UTC时间。事实上，卫星导航系统已成为UTC时间的主要传播手段。

在科技的发展下GPS北斗卫星时钟同步也得到了广泛应用，比如工业、科研、航空航天、公共场所等领域都用到了GPS北斗卫星时钟同步，GPS北斗卫星时钟同步以卫星时间为基准授时准确，替代了传统钟表授时的单一和时间误差大等缺点。

GPS北斗卫星时钟同步是指接收GPS北斗卫星信号，并通过NTP网络协议进行对时的时间服务器。XBD211NTP网络时间服务器配置卫星信号接收机，可接收单北斗或单GPS卫星以及GPS北斗混合的信号，并使用网络信号授时，每路网口都为独立局域网互不干扰，GPS北斗卫星时钟同步可以给多种不同的时间系统进行授时。

“北斗时频”的“XBD211-XO NTP 网络时间服务器”是一款在GPS时钟领域里面知名度特别高，应用特别广泛的一款时钟。几乎在各个行业、领域内都有应用。

网络时钟同步服务器 主要偏重于网络时钟同步功能并未描述时钟信号来源。

北斗时钟同步服务器 既描述了时钟信号来源是北斗系统，又说明了时钟同步功能。

网络时钟同步服务器和北斗时钟同步服务器除了时钟信号来源，基本功能差不多。

计算机网络系统推荐架设自己的时钟服务器，推荐京准电子科技 HR-901GB型

目前计算机网络中各主机和服务器等网络设备的时间基本处于无序的状态。随着计算机网络应用的不断涌现，计算机的时间同步问题成为愈来愈重要的事情。以Unix系统为例，时间的准确性几乎影响到所有的文件 *** 作。 如果一台机器时间不准确，例如在从时间超前的机器上建立一个文件，用ls查看一下，以当前时间减去所显示的文件修改时间会得一个负值，这一问题对于网络文件服务器是一场灾难，文件的可靠性将不复存在。为避免产生本机错误，可从网络上获取时间，这个命令就是rdate，这样系统时钟便可与公共源同步了。但是一旦这一公共时间源出现差错就将产生多米诺效应，与其同步的所有机器的时间因此全都错误。

网络时钟服务器

另外当涉及到网络上的安全设备时，同步问题就更为重要了。这些设备所生成的日志必须要反映出准确的时间。尤其是在处理繁忙数据的时候，如果时间不同步，几乎不可能将来自不同源的日志关联起来。 一旦日志文件不相关连，安全相关工具就会毫无用处。不同步的网络意味着企业不得不花费大量时间手动跟踪安全事件。现在让我们来看看如何才能同步网络，并使得安全日志能呈现出准确地时间。

中国北斗卫星的强大之处如下：

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力。已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度02米/秒，授时精度10纳秒。

根据北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其透露，北斗系统的精度对外发布是10米，实际测试过程中，通常情况下是2—3米，其中有一个频点的信号，在全世界定位精度可以达到一点几米。从区域上来讲，北斗在北美、非洲等地的定位精确度在5米左右，在亚太地区可以精确到25到3米。如果进行区域性的距离误差监测的话，正负10厘米之内，这就是北斗的强大之处。

系统运行方面

1、健全稳定运行责任体系，完善北斗系统空间段、地面段、用户段多方联动的常态化机制。完善卫星自主健康管理和故障处置能力，不断提高大型星座系统的运行管理保障能力，推动系统稳定运行工作向智能化发展。

2、实现系统服务平稳接续，北斗三号系统向前兼容北斗二号系统，能够向用户提供连续、稳定、可靠服务。

3、创新风险防控管理措施，采用卫星在轨、地面备份策略，避免和降低卫星突发在轨故障对系统服务性能的影响。采用地面设施的冗余设计，着力消除薄弱环节，增强系统可靠性。

4、保持高精度时空基准，推动与其他卫星导航系统时间坐标框架的互 *** 作。北斗系统时间基准（北斗时），溯源于协调世界时，采用国际单位制（SI）秒为基本单位连续累计，不闰秒，起始历元为2006年1月1日协调世界时（UTC）00时00分00秒。

百度百科—北斗卫星导航系统

;           UTC时间与北京时间的换算

      我们知道，世界的每个地区都有自己的本地时间，整个地球共分为二十四时区，也就是说，每个时区都有自己的本地时间。

      在互联网通信中，统一使用一个标准时间，称为通用协调时(UTC， Universal Time Coordinated)。UTC与格林尼治时(GMT， Greenwich Mean Time)一样，都与英国伦敦的本地时相同。

      如何进行UTC时间与北京时间的换算呢北京市区是东八区，领先UTC 8个小时，例如:Sun， 19 July 2020 09:45:10 +0800，说明时间是2020年7月19号，星期日，上午9点45分10秒，该地区本地时领先UTC差 8个小时(+0800，就是东八区时间)。如果要把这个时间转化为UTC，可以使用以下公式:

      UTC + 时区差 = 本地时间

      时区差东为正，西为负。为此，把东八区时区差记为:+0800，

      UTC + (+0800) = 北京时间

      那么，

      UTC = 北京时间 - 0800，即:0945 - 0800 = 0145

      即UTC是当天凌晨1点45分10秒。若结果是负数就意味着是UTC前一天，把这个负数加上2400就是UTC在前一天的时间。例如，北京时间是 0225 (凌晨2点25分)，那么，UTC就是 0225 – 0800 = -0375，负号意味着是前一天， -0375 + 2400 = 2025，既前一天的晚上8点25分。

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