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中國航天科技集團權威專家介紹“北斗”導航奧秘

2013-01-06 08:56:56 來源:cpsits.com責任編輯:
摘要:自2011年12月27日“北斗”衛星導航系統提供試運行服務以來,該系統運行穩定,已逐步拓展到交通運輸、氣象、漁業、林業、電信、水利、測繪等應用領域,產生了顯著的經濟、社會效益。在中國科協與中國航天科技集團五院聯合舉辦的“科學家與媒體面對面再次走近‘北斗活動中,權威專家介紹了有關“北斗”導航的奧秘。

  日前有關方面宣布,“北斗”衛星導航系統于去年底正式向亞太大部分地區提供連續無源定位、導航、授時等服務。


  自2011年12月27日“北斗”衛星導航系統提供試運行服務以來,該系統運行穩定,已逐步拓展到交通運輸、氣象、漁業、林業、電信、水利、測繪等應用領域,產生了顯著的經濟、社會效益。在中國科協與中國航天科技集團五院聯合舉辦的“科學家與媒體面對面再次走近‘北斗活動中,權威專家介紹了有關“北斗”導航的奧秘。


  空間段、地面段、用戶段


  導航系統分三部分


  衛星導航系統由空間段、地面段、用戶段三部分組成。其中空間段由分布在不同軌道的14顆衛星組成,即由5顆地球靜止軌道衛星、5顆傾斜地球同步軌道衛星和4顆中圓地球軌道衛星組成“北斗”區域性導航衛星星座。在這個星座中,5顆地球靜止軌道衛星+5顆傾斜地球同步軌道衛星是核心,一旦有衛星失效或者處于在軌維修狀態,4顆中圓軌道衛星可以起到部分替代作用。“北斗”導航衛星總設計師楊慧表示,對于限定區域的服務區而言,“5+5+4”的混合星座結構具有最佳的“魯棒性”(即穩健性)和經濟性,最符合“少花錢多辦事”的原則。


  地面段由主控站、上行注入站和監測站組成。而用戶段由北斗用戶終端以及與其它導航系統相互兼容的終端組成。


  “北斗”區域衛星導航系統的主要功能是:定位、測速、單雙向授時、短報文通信;服務區域為中國及部分亞太地區;定位精度優于10米;測速精度優于0.2米/秒;授時精度50納秒;短報文通信120個漢字/次。


  多普勒測速導航、時間距離導航


  衛星導航方法有兩種


  衛星導航的方法有兩種,一種是多普勒測速導航,另一種是時間距離導航。


  所謂多普勒測速導航的原理是,導航衛星發出的無線電頻率是不變的,但由于導航衛星在高速運動,相對地面的觀測者來說,頻率會發生變化。由遠而近時,頻率會增高;由近而遠時,頻率會降低,這與我們站在鐵路旁聽火車汽笛聲一樣,由遠而近時,聲音越來越尖銳;由近遠去時,聲音越來越低沉。這種現象被稱為多普勒效應。飛機、輪船、車輛等用戶,通過測量導航衛星無線電波的多普勒頻移,就可以推算自己與導航衛星之間的距離變化率。


  所謂時間距離導航的原理是,用戶通過測量從導航衛星發出的導航信號的傳播時間,推算自己與導航衛星之間的距離,從而確定自己的瞬時所在位置。


  目前,衛星導航系統已經發展到第二代,第一代采用多普勒測速定位,而第二代采用時間測速導航定位。


  衛星導航系統又分有源(主動式)和無源(被動式)兩種,區別在于,前者的用戶端需要主動發出信號,而后者的用戶端只需被動接收信號。

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