北斗卫星定位导航原理是怎样的？

北斗卫星定位导航的原理是：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。

卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。

由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。

卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。

扩展资料：

北斗卫星导航系统的民用功能构成：

1、个人位置服务

当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。

2、气象应用

北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进中国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，也可以提高空间天气预警业务水平，提升中国气象防灾减灾的能力。

3、道路交通管理

卫星导航将有利于减缓交通阻塞，提升道路交通管理水平。

4、铁路智能交通

卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。

5、海运和水运

海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一，也是卫星导航最早应用的领域之一。

6、航空运输

当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。

7、应急救援

卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援。

参考资料来源：百度百科-北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统，由空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间为相隔120°均匀分布。至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统在西昌卫星发射中心发射了16颗卫星，其中14颗组网并提供服务，分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上），4颗中地球轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上）。

35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。

卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。

卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供接收机接收。由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个码实现时间同步，接收机便能测定时延；将时延乘上光速，便能得到距离。

每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间，而全球监测站网保持连续跟踪。

踪卫星的轨道位置和系统时间。位于地面的主控站与其运控段一起，至少每天一次对每颗卫星注入校正数据。注入数据包括：星座中每颗卫星的轨道位置测定和星上时钟的校正。这些校正数据是在复杂模型的基础上算出的，可在几个星期内保持有效。

卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。卫星早期采用两部铯频标和两部铷频标，后来逐步改变为更多地采用铷频标。通常，在任一指定时间内，每颗卫星上只有一台频标在工作。

卫星导航原理：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，使得民用的定位精度只有数十米量级。为提高定位精度，普遍采用差分定位技术（如DGPS、DGNSS），建立地面基准站 (差分台)进行卫星观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分定位技术，定位精度可提高到米级。

和GPS模块一样，北斗模块被称为用户部分，它像“收音机”捕获并跟踪卫星的信号，根据数据按一定的方式进行定位计算，最终得到用户的经纬度、高度、速度、时间等信息。SKYLAB针对车载、工控及消费类应用推出了一系列高品质北斗模块，支持多系统联合定位以及单系统独立定位，具有高定位精度，超低功耗，尺寸小巧等特性。

此系列模块能够在维持最低系统功耗的同时拥有最大灵敏度，内部Flash可以进行程序升级以支持不同的应用。拥有额外的前置LAN用于优化RF性能，易于与天线集成，且前置SAW滤波器加强了抗干扰性能。

SKYLAB基于MT3333芯片研发生产的D系列北斗模块属于内置北斗模块，基于MT3331芯片研发生产的F系列北斗模块有多种形式，其中SKG09F、SKG12F、SKM81F属于内置北斗模块，在实际使用中，将北斗模块嵌入到产品的PCB板上即可。北斗模块的应用关键在于串口通信协议的制定，也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包括数据类型与信息格式，其中数据类型主要有二进制信息和NMEA-0183协议。北斗模块根据NMEA-0183协议的标准规范，将位置、速度等信息通过串口传送到PC机、PDA等设备，F系列也有G-Mouse形态的SKM51F。

通过内置北斗模块的移动终端产品，如支持北斗定位的儿童手表、车载导航、无人机等定位终端产品。家长通过管理后台可以实时知道小孩行踪；在外训练的驾校教练车，学校通过北斗卫星，掌握教练和学员的情况；自然条件复杂多变地方的桥梁、隧道，千里之外的监控室可以随时掌握地下微小的变化，及时发现安全隐患，避免事故发生……

SKYLAB北斗定位模块是集北斗&GPS定位功能的小尺寸定位模块，型号如下：SKG09F/SKG09D/SKG12F/SKG12D/SKG17D。北斗模块集成度高、功耗低、兼容接收GPS/BDS/GLONASS/GALILEO卫星导航信号，可以实现载体的实时定位、授时、测速等功能，非常适合系统大规模应用的需求。