北斗星导航系统

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北斗星导航系统 北斗星导航系统

       

   我国开始建设拥有自主知识产权的全球卫星导航系统――北斗卫星导航实验系统,这也是我国自主建立的第一代卫星导航定位系统。这是记者在日前闭幕的珠海航展上从有关部门获得的消息。
  有关部门负责人介绍说,卫星导航系统是重要的空间基础设施,它综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点,相当于一个设置在太空的无线电导航台,可带来巨大的社会经济效益。目前世界上只有少数国家具备自主建设卫星导航系统的能力,正在运行的有美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统,欧洲的伽利略全球卫星定位计划也在紧锣密鼓地进行。
  自2000年以来,我国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成了北斗导航试验系统(第一代系统)。该系统可在服务区域内任何时间、任何地点,为用户确定其所在的地理经纬度信息,并提供双向短报文通信和精密授时服务。目前,系统已在测绘、电信、水利、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。
  据介绍,正在建设的北斗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(属于第二代系统)。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,测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务信息。北斗卫星导航系统与GPS和GLONASS系统最大的不同,在于它不仅能使用户知道自己的所在位置,还可以告诉别人自己的位置在什么地方,特别适用于需要导航与移动数据通信场所,如交通运输调度指挥搜索营救地理信息实时查询等。
  据透露,我国计划在2007年初发射两颗北斗导航卫星(其中已于2007年4月14日凌晨4时11分在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第一颗北斗导航卫星送入太空),2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,并将进行系统组网和试验,逐步扩展为全球卫星导航系统。
  这位负责人表示,为提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统的兼容性,促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用,中国愿意与其他国家合作,共同发展卫星导航事业。

 

北斗星导航系统北斗星导航系统

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北斗星导航系统 GPS导航系统:

       

  GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成,一是地面控制部分,由主控站、地面天线、滥测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三是用户装置部分,由GPS接收机和卫星天线组成。现在民用的定位精度可达10米内。

 2006年1月美国将在卡纳维拉尔角航天发射场发射其新一代全球导航系统(GPS)的第二颗卫星。该卫星被命名为GPS 2R-M,它是由洛克希德-马丁公司生产的。本周该卫星已经被运往卡纳维拉尔发射场以进行发射前的准备活

北斗星导航系统北斗星导航系统

 

动。

  美新一代全球导航系统的首颗卫星是在今年九月底发射的。根据初步计划,美国将至少制造并发射八颗这种现代化程度极高的卫星。这些卫星全部投入运营后美国新一代全球导航系统的工作效率将会有一个跨跃式发展。新卫星上配备有现代化的天线控制板,它用来保障地面GPS接受机能够接受到较强的卫星信号。此外,这些新卫星上配备了两种信号发射装置,一种为军用信号发射装置,另一种则为民用信号发射装置,这极大地增强了整个卫星系统的信息编码和抗干扰能力。

 美国新一代全球导航系统的开发目的是精确地定位地面坐标和用户的地面位移速度。军方主要用它来定位目标所在的坐标位置,其精确度高达二至三米。民用系统的精确度则为二十至三十米。美国现有的全球导航系统共有二十八颗基本卫星和一些后备卫星,它们分别部署在六个不同的轨道面上。

 

北斗星导航系统 “格洛纳斯”导航系统

       

  俄罗斯“格鲁纳斯”系统的功能与美国的GPS系统大致相同,其研究和设计工作始于20世纪70年代中期,前苏联解体后曾一度处于停顿状态。直至1998年,俄才再度开始对“格鲁纳斯”进行更新升级,但目前在轨卫星的数量依旧无法独立组网。

  按照俄“格鲁纳斯”计划的要求,地球轨道上运行的导航卫星数量应达到24颗,但目前实际在轨的只有17颗。不过,俄国防部长表示,俄今年12月还将从拜科努尔航天发射场发射3颗使用寿命为7年的新一代“GLONASS-M”型导航卫星。

  据悉,随着新一代“GLONASS-M”型导航卫星陆续投入使用,这套系统对空中、海上、地面和空间目标的定位精度最高将可以达到1米。

  普京总统曾强调,出于国家安全战略的考虑,俄罗斯应该使用本国的“格鲁纳斯”系统,而非美国的GPS或者是欧洲的“伽利略”导航系统。

北斗星导航系统 “伽利略”卫星导航系统

       

  数量:30颗中高度圆轨道卫星组成,27颗为工作卫星,3颗为候补;

  轨道:高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内;

  精度:最高精度小于1米;

  用途:主要为民用;

  1999年2月10日,欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统伽利略”计划,该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球定位卫星系统。欧盟之所以进行“伽利略”计划,主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖,打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断,在使欧洲获得工业和商业效益的同时,赢得建立欧洲共同安全防务体系的条件。

  其实,欧空局(ESA)早在1990年就决定研制“全球导航卫星系统(GNSS)”, GNSS分为两个阶段,第一阶段是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球导航卫星系统(GNSS-1),第二阶段是建立一个完全独立于GPS系统和GLONASS系统之外的第二代全球导航卫星系统(GNSS-2)。由于GNSS-1主要是利用GPS等已经建成的系统,因此其主要工作是在欧洲建立30座地面站和4个主控制中心,系统将在2002年部署完毕,2004年完成运营试验。欧洲的长远目标是拥有自己的独立的全球导航卫星系统,即GNSS-2,也就是现在的“伽利略”系统。

  “伽利略”计划由欧洲委员会和欧空局共同负责。欧洲委员会负责政治领域和高层次的任务需求,其中包括对系统总体结构、经济收益和用户需求的研究。欧空局负责空间分系统及相关地面系统的确定、发展和在轨鉴定。

  “伽利略”系统的批准实施,使得欧洲继“空中客车”和“阿里安”火箭之后,又将拥有自己独立的导航卫星系统,这是欧洲力图独立于美国的又一个重大决定,具有重大政治意义。

  欧盟称,“伽利略”计划是在“技术、经济和政治上的挑战”。小心翼翼地将“政治”放在最后,自然是要减少“伽利略”的政治色彩。欧盟还表示,“伽利略”系统是纯民用的,不用于军事,也不干涉美国的GPS,甚至是GPS的有效补充,也是为了避免美国的反感。但是“伽利略”计划既已启动,其政治意义也就不言自明。

  在“伽利略”系统的筹建过程中,曾一再受到美国的阻挠,欧洲内部的意见也一度产生严重分歧,系统计划几乎流产。但欧盟委员会及欧洲航天局非常明确地向成员国指出,早在20世纪60年代,美国就曾阻止欧洲拥有自己的航天发射能力,许诺免费为欧洲发射卫星,但欧洲顶住了诱惑和干扰,开发了自己的“阿里安”火箭,使欧洲今天不但拥有了完全独立的卫星发射系统,而且在国际航天发射市场上占有了绝对的优势。欧盟委员会指出,现在的情况与当初何其相似,所不同是如果没有自己独立的卫星导航定位系统,欧洲防务在20到30年以后将完全失去自主,欧洲也将最终沦为美国的附庸。

  在“伽利略”系统问题上,欧洲内部从意见分歧到最后统一,这足以表明尽管欧洲国家各有各的考虑,但面对美国昭然若揭的霸权野心,其他矛盾都可以暂退其后。欧洲人已经达成共识:对欧洲的安全性起关键作用的导航系统如果不受欧洲控制,欧洲的主权和安全就有严重问题。因为世界上没有永远的敌人,也没有永远的盟友,盟友有时会变成敌人。

  “伽利略”计划很可能会成为欧洲人安全合作的起点,在军事应用上发挥类似GPS的功能。“伽利略”系统的安全保障功能绝不仅仅是一个推销军用接收机的问题,而是欧洲各国需要拥有一个既能用于欧洲防务体系,又能为欧洲各国军方使用的全球导航卫星系统。欧盟“伽利略”计划军事应用的具体设想是:在发生冲突和战争期间,迅速将L1和L2频率的两级服务转为军用业务,而第3级L3频率仍保留给民航等特殊用户。欧盟将采用不同类型的接收机控制导航信号及其应用。

北斗星导航系统 四大卫星定位系统格局渐现

       

 中国日前在西昌卫星发射中心成功将北斗导航试验卫星送入太空。这次发射的是第四颗北斗导航试验卫星,将进一步提高北斗导航试验系统的性能和可靠性,还将进行北斗卫星导航系统的有关试验。全球四大卫星定位系统——美国GPS、欧洲“伽利略”、俄罗斯“格洛纳斯”和中国北斗卫星导航的格局逐渐显现,这四大系统各有千秋。

  北斗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。美国的全球定位系统(GPS)是一个接收型的定位系统,只转播信号,用户接收就可以做定位了,不受容量的限制。“北斗一号”是双向的,既有定位又有通信的系统,但是有容量限制。中国计划2008年满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,逐步扩展为全球卫星导航系统。

  美国的全球定位系统(GPS)包括绕地球运行的24颗卫星,它们均匀地分布在6个轨道上。每颗卫星距离地面约1.7万公里,能连续发射一定频率的无线电信号。只要持有便携式信号接收仪,无论身处陆地、海上还是空中,都能收到卫星发出的特定信号。接收仪中的电脑只要选取4颗或4颗以上卫星发出的信号进行分析,就能确定接收仪持有者的位置。GPS除了导航外,还有其他多种用途,如科学家可以用它来监测地壳的微小移动从而帮助预报地震;汽车司机在迷途时通过它能找到方向;军队依靠它来保证正确的前进方向。

  欧洲“伽利略”系统与GPS相比,有较大的不同。例如,伽利略系统的卫星数量多达30颗,美国目前还只有24颗;“伽利略”更多用于民用,最高精度比美国GPS高10倍,不少专家形象地比喻说,如果说GPS只能找到街道,“伽利略”则可找到车库门。

  俄罗斯在去年年底发射了3颗“格洛纳斯—M”卫星。按计划,该系统将于2007年年底之前运营,届时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年年底前,其服务范围将拓展到全球。美制GPS从卫星反馈到地面的GPS信号很弱,如果对方采取多种干扰,都会使地面GPS接收机无法正常工作。而“格洛纳斯”系统的卫星具有更强的抗干扰能力

附图

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