北斗卫星定位系统是全球卫星定位系统的一种，他工
作的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间 的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位
置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录
的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录
卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到
( 由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之
间的真实距离，而是伪距（PR）：当北斗卫星行为系统的卫
星正常工作时，会不断地用 1 和 0 二进制码元组成的伪随机
码（简称伪码）发射导航电文。北斗卫星定位系统使用的伪
码和军用的P(Y) 码。C/A 码一共有两种，分别是民用的C/
A
码频率 1.023MHz, 重复周期一毫秒，码间距 1 微秒，相当于300m； P 码频率10.23MHz，重复周期266.4 天，码间距0.1 微秒，相当于30m。而 Y 码是在 P 码的基础上形成的，保密
性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、
电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中
解调制出来，以50b/s 调制在载频上发射的。导航电文每个
主帧中包含 5 个子帧每帧长6s。前三帧各10 个字码；每三
十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电
文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、 2、 3 数据块，其
中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取
出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用
户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发
射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速
度等信息便可得知。可见北斗卫星定位系统卫星部分的作用
手印台就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时
钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐
标 x、 y、 z 外，还要引进一个 t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用 4 个方程将这 4 个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到 4 个卫星的信号。
工作原理 1
北斗卫星定位系统接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒
级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报
星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至
几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及北斗卫星定位系统信
息，如卫星状况等。
北斗卫星定位系统接收机对码的量测就可得到卫星到接收机
的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误
差，故称为伪距。对0A 码测得的伪距称为UA码伪距，精度
约为 20 米左右，对P 码测得的伪距称为P 码伪距，精度约为 2 米左右。
北斗卫星定位系统接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。
严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普 勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位
之差。一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的
跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星
投票机
振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测
值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对
定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优
于米级的定位精度也只能采用相位观测值。
按定位方式，北斗卫星定位系统定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确
定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的
概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的引道结构图
观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距
观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位
观测值进行相对定位。
在北斗卫星定位系统观测量中包含了卫星和接收机的钟差、
大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星
监控广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消
或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频
率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，
接收机间距离较远时（大气有明显差别），应选用双频接收机。
四巧板
理论工作模型 1
北斗卫星定位系统的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位
置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方
法，确定待测点的位置。如图所示，假设 t 时刻在地面待测点上安置北斗卫星定位系统接收机，可以测定北斗卫星定位
系统信号到达接收机的时间△ t ，再加上接收机所接收到的卫星星
历等其它数据可以确定以下四个方程式：
上述四个方程式中待测点坐标 x、 y 、 z 和 Vto 为未知参数，其中di=c △ti (i
=1、 2、3、4) 。di (i=1 、2、 3、 4) 分别为卫星1、卫
星 2、卫星3、卫星 4 到接收机之间的距离。△ti (i=
1、 2、 3、 4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星 4 的信号到达接收机所经历的时间。 c 为 GPS信号的传播
速度（即光速）。四个方程式中各个参数意义如下：x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。xi 、yi 、zi (i
=1、 2、3、 4) 分别为卫星1、卫星 2、卫星 3、卫星 4
柔性触觉传感器
在 t 时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。 V t i (i=1 、 2、3、 4) 分别为卫星 1、卫星 2、卫星 3、卫星 4 的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。 Vto 为接收
机的钟差。由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、 z 和接收机的钟差Vto 。
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