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我国的全球卫星定位系统—“北斗”卫星系统

时间:2010-07-04 09:08来源:unknown 作者:zaminyu 点击:
2006年09月09日

  2003年5月25日,第三颗“北斗一号”导航定位卫星发射成功。前两颗分别于2000年10月31日和12月21日发射升空,这两颗卫星构成

  2006年09月09日

  2003年5月25日,第三颗“北斗一号”导航定位卫星发射成功。前两颗分别于2000年10月31日和12月21日发射升空,这两颗卫星构成了独特的“双星有源定位”系统。第三颗“北斗一号”是导航定位系统的备份星。它与前两颗“北斗一号”工作星组成了中国完整的第一代卫星导航定位系统。正如“北斗星通”卫星导航技术公司总裁周儒欣指出,中国的卫星导航应用近年来发展迅速,但是绝大多数应用都是建立在美国的GPS之上。如果一旦发生战争,美国关闭应用,后果不堪设想。作为中国这样的大国,必须有自主的卫星导航系统。这就是建立“北斗”系统的意义。

  提到卫星导航定位系统,就不能不说说大名鼎鼎的GPS了。GPS(Global Positioning System,全球定位系统)是世界上第一种覆盖全球范围的卫星导航定位系统,目前通过24颗卫星构成的星座能够有效覆盖全球大约97%的面积。此外,能与之抗衡的只有俄罗斯的GLONASS系统,这一系统在前苏联时代开始建立,目前在轨星只有6颗可用,不能独立组网,只能与GPS联合使用。目前,GPS定位精度可达15米,测速精度0.1米/秒;GLONASS导航定位精度约为30—100米,测速精度0.15米/秒。

  曾有国内媒体报道称,“北斗一号”系统是中国版“GPS”,这是很不准确的。首先,“北斗一号”是区域卫星导航系统,只能覆盖中国及其周边地区;而GPS和GLONASS都是全球导航定位系统,在全球的任何一点,只要卫星信号未被遮蔽或干扰,都能接收到三维坐标。其次是作用原理不同,“北斗一号”是用户先发射需要定位的信号,通过卫星转发至地面控制中心,地面控制中心解算出位置后再通过卫星转发给用户;而GPS和GLONASS只需要接收4个卫星的位置信息,由自己解算出三维坐标。这是由于“北斗一号”本身是两维导航系统,仅靠2颗星的观测量尚不能定位,观测量的取得及定位解算均需在地面中心站进行。

  虽然不及GPS神通广大,但“北斗”系统也有着GPS和GLONASS无法比拟的独特优势。“北斗星通”卫星导航技术公司总裁周儒欣表示,“北斗”系统主要有三大功能:快速定位,为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务,定位精度与GPS民用定位精度相当;短报文通信,一次可传送多达120个汉字的信息;精密授时,精度达20纳秒。

  对于西方媒体大力鼓吹的所谓“北斗”系统主要用于军事用途,中国的专业人士纷纷表示质疑。他们指出了以下关键几点:1.“北斗”系统定位依靠地球椭圆球轨道面,所以,对于实际应用来说, 因为存在高度上的误差,必须依靠精确数字地图矫正。这对于缺少大量班级数字化系统的中国军队是实质上的阻碍。2.“北斗”系统是同步卫星,这意味着落地信号功率很小,需要有碟型天线。但导弹的卫星信号接收系统很难做到微型化。3.同步卫星相对于终端来说,下行波束的角度很窄,也就是说,运动的地面终端必须不断调整天线的指向,在车船上,需要一整套的稳定装置,而对于高速运动的设备,这是几乎做不到的。4.“北斗”系统规划为4颗卫星,但是定位只用两颗卫星,另两颗是备用星(目前只发射了一颗),只能为终端用户提供经度和纬度,无法为用户提供所在高度的数据,因此需要另设地面中心站的推算高度。这在定位精度和效率上无法达到GPS军用定位精度。

  众所周知的是,GPS从诞生时起就是由美国国防部掌握的国防战略卫星导航定位网,而GLONASS更是带着浓厚的军事对抗色彩而部署的。尽管进入20世纪90年代以来,美、俄两国出于巨大经济、政治利益考虑先后开放了民用领域,但在核心使用方面,仍未对军用领域开放。与之相比,“北斗”系统从未对民用性能和精度进行人为限制。目前,“北斗”系统服务于导航定位、指挥控制、精密测量、目标监控等国内多应用领域。

  为继续推进GPS在军民领域这种独霸式的地位,美国政府除宣布将进一步提高民用C/A码(距离信号编码)精度外,正继续完善GPS系统。目前洛·马公司正在进行8颗GPS—2 RM卫星现代化的工作。此外,由波音公司研制的首颗GPS—3卫星预计于2013年发射,GPS—3全面运行预计在2015至2020年实现。GPS—3的信号发射功率将提高100倍,信号抗干扰能力提高1000倍以上,定位精度提高到0.2至0.5米,可使卫星制导弹药的精度达到1米以内。

  面对这种居高临下的强势,包括俄、欧、中、印在内的世界主要科技体选择了独立发展、联合生存的道路,其中欧洲的“伽利略”计划成为主要节点,除中、俄积极参与外,印度将要发展的以6到7颗卫星组成的南亚区域卫星导航系统也选择了与“伽利略”的合作。此外,为减少对GPS的依赖,中、印、德等国都发展了GPS/GLONASS兼容接收系统。

  无论是GPS,还是欧洲“伽利略”,政府的政策支持都扮演了至关重要的角色。为推动“北斗”系统的战略发展,2005年9月,中国国家发展改革委员会、国防科工委联合发出《关于加速推进北斗导航系统应用有关工作的通知》,正式将“北斗”导航系统建设列为国家基础建设规划。据《中国航空报》报道,“北斗一号”总设计师、国家高轨道通讯卫星首席专家、中国空间技术研究院研究员范本尧表示,2010年前,集无源和有源定位于一体的我国导航定位系统——二代“北斗”将建成,届时,国民经济各领域都将从中获得更大的效益。

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