北斗卫星导航定位系统原理模型

UM220-III是和芯星通针对车辆监控/导航、手持设备、电信/电力授时、气球探空等应用 推出的北斗/GPS双系统模块。UM220-III是UM220系列模块的第三代产品，采用和芯星 通完全自主知识产权的低功耗GNSSSoC芯片——(HumbirdTM)1,是目前市场上尺寸小的 完全国产化的北斗/GPS模块，集成度高、功耗低，非常适合对尺寸、功耗要求高的北斗规模应用。

北斗卫星导航定位系统是我国自主研制的、全天候卫星导航定位系统，具有授时、定位、通信三大功能。系统由三颗地球同步轨道静止卫星和地面应用系统组成。北斗地面控制中心的多台原子钟与国家授时中心组成北斗高精度守时中心(北京时间)，系统通过同步轨道的北斗卫星向地面用户发播授时报文。 “北斗一号”卫星系统在空间段采用用二备一模式，授时用户终端只需接收其中一颗卫星信号即能工作，在授时体制、授时精度等方面都优于GPS。以北斗卫星优异的授时性能，为构建我国完全自主的时频保障平台奠定了坚实的基础。

1.北斗卫星星座模型

2003年5月25日，我国成功将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空。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。第三颗与前两颗“北斗一号”工作星，组成了完整的卫星导航定位系统，可以确保全天候、全天时提供卫星导航信息。

第三颗北斗卫星的发射升空，标志着我国成为继美国全球卫星定位系统(GPS)和前苏联(俄罗斯)的全球导航卫星系统(GLONASS)后，在世界上第三个建立了完善卫星导航系统的国家。在国家北斗卫星系统日渐完善的今天，我们从北斗的模型来全方位立体的分析北斗卫星授时系统：

图 1-1 GPS空间卫星星座

2.北斗卫星导航系统单向定时原理模型

在单向授时模式下，用户机不需要与地面中心站进行交互，但需已知接收机精密坐标，从而可计算出卫星信号传输时延，经修正得出本地精确的时间。 中心控制站精确保持的标准北斗时间，并定时播发授时信息，为定时用户提供时延修正值。标准时间信息经过中心站到卫星的上行传输延迟、卫星到用户机的下行延迟以及其它各种延迟(对流层、电离层等)传送到用户机，用户机通过接收导航电文及相关信息自主计算出钟差并修正本地时间，使本地时间和北斗时 间同步，系统设计授时指标为100ns。看来晦涩难懂，但我们根据原理模型图可以看出北斗单向授时大致的工作方式：

图1-2 北斗单向授时原理

图1-3 采集与显示GPS定位信息系统的电路原理图

图1-4 主程序流程