导航卫星方向指南

导航卫星方向指南

导航卫星是为地面、海上、空中和空间用户提供导航定位参数的专用卫星。导航卫星属于卫星导航系统的空间部分，它装有专用的无线电导航设备。用户接收卫星发来的无线电导航信号，通过时间测距或多普勒测速分别获得用户相对于卫星的距离或距离变化率等导航参数，并根据卫星发送的时间、轨道参数求出在定位瞬间卫星的实时位置坐标，从而定出用户的地理位置坐标和速度矢量分量。

人们研制导航卫星，最初仅仅出于军事目的。20世纪50年代末，美国海军为了解决北极星潜艇执行长期任务的导航问题，提出了研制“子午仪”导航卫星的计划，并于1958年12月与约翰·霍布斯金大学应用物理实验室签订了研制“子午仪”卫星的协议。1960年4月13日，“子午仪1B”卫星成功地发射。1963年12月，第一颗实用型“子午仪”卫星“5B—2号”发射成功。1964年6月，第一颗定型的“子午仪”卫星“5C—1号”发射，并交付海军使用。

为提供全球导航能力，“子午仪”卫星采取组网形式，由6颗卫星组成，分布在6个等间距极轨道平面内。到1967年，组网工作完成，这个导航卫星网被命名为“海军导航卫星系统”(即NNSSS)。利用“子午仪”卫星，用户每隔90分钟就可利用卫星定位一次。通过用户接收机上的计算机进行计算，每次定位需要8～10分钟。单频接收机定位精度约80～100米左右;双频接收机导航定位精度可提高到15～25米。

1967年，美国政府宣布解密，许多国家的商船都使用这种卫星来进行导航。但是，“子午仪”导航卫星只能提供经度和纬度，不能定出高度，虽能连续导航，但平均定位间隔时间达1.5小时，达不到飞机和导弹的三维空间的定位要求。为此，从1973年起，美国开始研制新一代的导航卫星全球定位系统(GPS)。

“GPS”就是全球卫星导航与定位系统的缩写。该系统研制的目的是为美国陆海空三军提供统一的全球性精确、连续、实时的三维位置和速度的导航定位服务。

GPS系统是由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成的星座。GPS卫星的轨道高度为20000千米，星上装有高精确度的原子钟。地面上有一个主控站和多个监控站，定期地对星座的卫星进行精确的位置和时间测定，并向卫星发出星历信息。用户使用GPS接收机同时接收4颗以上卫星的信号，即可确定自身所在的经纬度、高度及精确时间。

GPS系统的军用定位精度小于10米，民用定位精度小于100米。美国在海湾战争、科索沃战争和阿富汗战争中广泛使用了GPS系统。

俄罗斯也有类似的系统，名叫GLONASS系统。但由于俄经济困难，且卫星寿命短，星座不能保持足够数目，影响了其正常功能。

目前我国所有的“北斗1号”卫星导航定位系统，是区域性有源三维卫星定位与通信系统，英文缩写CNSS。它是继美国的GPS、俄罗斯的CLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。

导航卫星用途十分广泛:在军事领域，除了常规的导航、定位功能以外，GPS系统可以用于导弹的精确制导，可以用于作战单位或士兵的找寻，可以用于武装力量的探测;在民用领域，它的用途更加广泛，包括航天器定位、全球授时、地形测绘、地质勘探、资源调查、城市规划、国界测定、海岛与礁石联测、山体测高、板块和地壳运动测量、交通管制、工程建设等。

GPS系统广泛应用于国民经济和社会生活的众多领域，并产生了深远影响，使过去人们认为不可能的幻想变成了现实。