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“中国制造”并不仅仅是一个个五颜六色的产品,而是每一个独立中国人组成的强大共同体。在60年间,它制造了商品,制造了独特的思想观念,也创造了自己的明星、女人、歌曲和电影。最重要的是,它塑造了每一个中国人的命运。我们都是“中国制造”。在国庆60周年之际,网易推出“中国制造”系列,讲述中国60年往事。[详细]

第四十九期 北斗卫星导航系统

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  北斗卫星导航系统的建成,使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

卫星导航定位技术,是指利用在太空中的导航卫星对地面、海洋和空间用户进行导航定位的一种新兴技术。与传统的导航定位技术相比,卫星导航定位技术具有全时空、全天候、高精度、连续实时地提供导航、定位和授时的特点,已成为人类活动中普遍采用的一种主要导航定位技术。美国和俄罗斯相继在上世纪末期,建成了全球卫星导航系统GPS和GLONASS(格罗纳斯),欧盟目前正在进行GALILEO(伽利略)系统建设,印度也大有奋起直追的潜能。为了建立独立自主的中国卫星导航定位系统,1994年国家批准北斗卫星导航系统研制建设任务,2000年10月31日和2000年12月21日分别发射一颗试验导航卫星,从而初步建成“北斗导航”卫星双星导航定位系统,标志着我国卫星导航技术取得突破性进展,我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

北斗一号:区域覆盖的导航能力

使用2颗卫星组建导航系统是美国吉奥星公司率先提出的,但美国和欧洲的公司在这方面的研制均遭遇挫折,而中国却首先实现了这项卫星导航定位的创新工程。其基本原理是采用三球交会测量,利用两颗位置已知的地球同步轨道卫星为两球心,两球心至用户的距离为半径作两球面,另一球面是以地心为球心,以用户所在点至地心的距离为半径的球面,三个球面的交会点就是用户位置。这种导航定位方式与GPS、GLONESS所采用的被动式导航定位相比,虽然在覆盖范围、定位精度、容纳用户数量等方面存在明显的不足,但其成本低廉,系统组建周期短,同时可将导航定位、双向数据通信和精密授时结合在一起,使系统不仅可全天候、全天时提供区域性有源导航定位,还能进行双向数字报文通信和精密授时。另外,当用户提出申请或按预定间隔时间进行定位时,不仅用户能知道自己的测定位置,而且其调度指挥或其他有关单位也可掌握用户所在位置,因此特别适用于需要导航与移动数据通信相结合的用户,如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等,而在救灾行动中起作用显现尤为明显。

“北斗一号”导航卫星选用东方红三号卫星平台,总重约2300公斤,卫星设计使用寿命8年。卫星采用三轴稳定方式,由有效载荷(转发器、天线)、电源、测控、姿态和轨道控制、推进、热控、结构等分系统组成;卫星本体为2000mm×1720mm ×2200 mm的立方体箱形结构,分为服务舱、推进舱和载荷舱。

2000年10月31日,“北斗导航”卫星01星发射,11月6日成功定点于140°E;2000年12月21日,“北斗导航”卫星02星发射,12月26日成功定点于80°E 。两颗卫星顺利完成在轨性能测试,性能参数满足研制任务要求,利用两颗卫星构成了双星导航定位系统,为用户提供导航定位服务。2003年5月25日,“北斗导航”卫星03星发射,6月3日成功定点于110.5°E,它将作为备份星使用。2007年2月3日成功发射的北斗导航试验卫星04星,是接替01星继续服务的。也就是说,北斗双星导航定位系统由2颗静止轨道导航试验卫星和1颗在轨备份星以及地面控制中心站(有2副天线)和“北斗”用户终端三部分组成。[详细]

“北斗”工作原理   “北斗二号”介绍   与GPS系统对比
  GPS介绍

  “北斗一号”卫星能定位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,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:2491.75MHz。系统能容纳的用户数为 每小时540000户。

 

  北斗二号”卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
  “北斗二号”克服了“北斗一号”系统存在的缺点,同时具备通信功能,其建设目标是为我国及周边地区的我军民用户提供陆、海、空导航定位服务,促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用,为航天用户提供定位和轨道测定手段,满足武器制导的需要,满足导航定位信息交换的需要。

 

  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。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。
  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°。
  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
  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,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。

 

  GPS全称:卫星测时测距导航/全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning System
  由空间部分和用户设备部分组成。GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。

 

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