理论教育 北斗卫星导航系统简介

北斗卫星导航系统简介

时间:2023-06-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。为了克服“北斗一号”存在的缺陷,我国正在建设“北斗二号”卫星导航系统。该系统空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中轨道地球卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。“北斗二号”卫星导航系统计划在2020年左右建成。

北斗卫星导航系统简介

北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。

2003年建成的“北斗一号”卫星定位系统由两颗地球静止卫星(800e和1400e)、一颗在轨备份卫星(110.50e)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。系统的工作过程:首先由中心控制系统向卫星i和卫星ii同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信号,经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号,然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。对于定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟,一是从中心控制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户,用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;二是从中心控制发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星的距离之和,从而知道用户处于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的高程值,又可知道用户处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。

与GPS被动式伪码单向测距三维导航由用户设备独立解算自己三维定位数据不同,“北斗一号”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,提供用户的三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题,一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,另一方面由于设备必须包含发射机,因此在体积、重量、价格和功耗方面处于不利的地位。由于北斗卫星导航系统是主动双向测距的询问—应答系统,用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号,还要求用户设备向同步卫星发射应答信号,这样,系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率,因此北斗卫星导航系统的用户设备容量是有限的。(www.daowen.com)

为了克服“北斗一号”存在的缺陷,我国正在建设“北斗二号”卫星导航系统。该系统空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中轨道地球卫星、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°,中轨道地球卫星运行在3个轨道面上,轨道面为相隔120°均匀分布。“北斗二号”卫星导航系统计划在2020年左右建成。

“北斗二号”将与GPS功能类似,还有一些GPS系统不具备的性能和特点:一是北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多,抗遮挡能力强,尤其是低纬度地区性能特点更为明显;二是北斗系统提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度;三是北斗系统创新融合了导航与通信能力,具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

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