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黔中人

 
 
 

日志

 
 

中国发射第三颗北斗导航卫星(来源新华网)  

2010-01-18 09:14:12|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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北斗卫星导航系统是中国自己的导航系统。上世纪九十年代,国家测绘局到贵州调研,我有幸参加了调研会,我在会上针对GPS在中国的普及,建议国家建立中国自己的卫星定位系统,避免经济建设国防建设受外国控制,避免战争时遭受大的损失。现在国家已经发射北斗系统中的第三颗卫星,我很高兴,按国家公布的计划,用不了多久,我们测量就可以用北斗系统。

中国发射第三颗北斗导航卫星(来源新华网) - 黔中人(田丰) - 黔中人

  1月17日0时12分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号”运载火箭成功发射第三颗北斗导航卫星。这是中国今年的首次卫星发射,也是长征系列运载火箭的第122次飞行。 新华社发(秦宪安 摄)

 

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1月17日0时12分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号”运载火箭成功发射第三颗北斗导航卫星。新华社发(秦宪安 摄)

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1月16日下午,中国第三颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心等待发射。新华社发(秦宪安 摄)

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1月16日15时45分,在西昌卫星发射中心,中国第三颗北斗导航卫星在活动塔移开后露出真容。新华社发(秦宪安-摄)

北斗卫星导航系统简介

(来源北斗卫星导航系统网站) 

 

(一)概述

北斗卫星导航系统﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

(二)发展历程

卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

(三)建设原则

北斗卫星导航系统的建设与发展,以应用推广和产业发展为根本目标,不仅要建成系统,更要用好系统,强调质量、安全、应用、效益,遵循以下建设原则:

1、开放性。北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放,为全球用户提供高质量的免费服务,积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作,促进各卫星导航系统间的兼容与互操作,推动卫星导航技术与产业的发展。

2、自主性。中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统,北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。

3、兼容性。在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)和国际电联(ITU)框架下,使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作,使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。

4、渐进性。中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展,不断完善服务质量,并实现各阶段的无缝衔接。

 (四)发展计划

目前,我国正在实施北斗卫星导航系统建设,已成功发射两颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

 (五)服务

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务,加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作,促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用,中国愿意与其它国家合作,共同发展卫星导航事业。

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中国的北斗 世界的北斗

北斗衛星導航系統

 

 

北斗一號由三顆(兩顆工作衛星、一顆備用衛星)北斗定位衛星、地面控制中心為主的地面部分、北斗用戶終端三部分組成。北斗衛星導航定位系統可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位服務,定位精度可達數十納秒的同步精度,其精度與GPS相當。 發射時間

北斗一號導航定位衛星的發射時間分別為:

北斗二號導航定位衛星的發射時間分別為:

  • 2007年4月14日4時11分,一顆北斗導航衛星(M1)從西昌衛星發射中心被用「長征三號甲」運載火箭送入太空。
  • 2009年4月15日,北斗G2由長征三號丙火箭順利發射,位於地球同步靜止軌道
  • 2010年1月17日,西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭發射第三顆北斗導航衛星(G1)。[3]

 系統構成與工作原理

 衛星

北斗一號的系統構成有:由兩顆地球靜止衛星(80°E和86°E)、一顆在軌備用衛星(110.5°E)、中心控制系統、標校系統和各類用戶機等部分組成。

 工作原理

北斗一號衛星導航系統的工作過程是:首先由中心控制系統向衛星I和衛星II同時發送詢問信號,經衛星轉發器向服務區內的用戶廣播。用戶響應其中一顆衛星的詢問信號,並同時向兩顆衛星發送響應信號,經衛星轉發回中心控制系統。中心控制系統接收並解調用戶發來的信號,然後根據用戶的申請服務內容進行相應的數據處理。 對定位申請,中心控制系統北測出兩個時間延遲:即從中心控制系統發出詢問信號,經某一顆衛星轉發到達用戶,用戶發出定位響應信號,經同一顆衛星轉發回中心控制系統的延遲;和從中心控制發出詢問信號,經上述同一衛星到達用戶,用戶發出響應信號,經另一顆衛星轉發回中心控制系統的延遲。由於中心控制系統和兩顆衛星的位置均是已知的,因此由上面兩個延遲量可以算出用戶到第一顆衛星的距離,以及用戶到兩顆衛星距離之和,從而知道用戶處於一個以第一顆衛星為球心的一個球面,和以兩顆衛星為焦點的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統從存儲在計算機內的數字化地形圖查尋到用戶高程值,又可知道用戶處於某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統可最終計算出用戶所在點的三維坐標,這個坐標經加密由出站信號發送給用戶。

短報文通信:一次可傳送多達120個漢字的信息。

精密授時:精度達20納秒。

定位精度:水平精度100米(1σ),設立標校站之後為20(類似差分狀態)。工作頻率:2491.75MHz

系統容量:每小時540000戶。

 北斗一號與GPS系統比較

  1. 覆蓋範圍:北斗導航系統是覆蓋中國本土的區域導航系統。覆蓋範圍東經約70°-140°,北緯5°-55°。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統,能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到6-9顆衛星(實際上最多能觀測到11顆)。
  2. 衛星數量和軌道特性:北斗導航系統是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛星,衛星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛星,軌道赤道傾角55°,軌道面赤道角距60°。GPS導航衛星軌道為準同步軌道,繞地球一周11小時58分。
  3. 定位原理:北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統解算,供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。由用戶設備獨立解算自己三維定位數據。「北斗一號」的這種工作原理帶來兩個方面的問題,一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性,這在軍事上相當不利,另一方面由於設備必須包含發射機,因此在體積、重量上、價格和功耗方面處於不利的地位。
  4. 定位精度:北斗導航系統三維定位精度約幾十米,授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼目前己由16m提高到6m,C/A碼目前己由25-100m提高到12m,授時精度目前約20ns。
  5. 用戶容量:北斗導航系統由於是主動雙向測距的詢問--應答系統,用戶設備與地球同步衛星之間不僅要接收地面中心控制系統的詢問信號,還要求用戶設備向同步衛星發射應答信號,這樣,系統的用戶容量取決於用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率。因此,北斗導航系統的用戶設備容量是有限的。GPS 是單向測距系統,用戶設備只要接收導航衛星發出的導航電文即可進行測距定位,因此GPS的用戶設備容量是無限的。
  6. 生存能力:和所有導航定位衛星系統一樣,「北斗一號」基於中心控制系統和衛星的工作,但是「北斗一號」對中心控制系統的依賴性明顯要大很多,因為定位解算在那裡而不是由用戶設備完成的。為了彌補這種系統易損性,GPS正在發展星際橫向數據鏈技術,使萬一主控站被毀後GPS衛星可以獨立運行。而「北斗一號」 系統從原理上排除了這種可能性,一旦中心控制系統受損,系統就不能繼續工作了。
  7. 實時性:「北斗一號」用戶的定位申請要送回中心控制系統,中心控制系統解算出用戶的三維位置數據之後再發回用戶,其間要經過地球靜止衛星走一個來回,再加上衛星轉發,中心控制系統的處理,時間延遲就更長了,因此對於高速運動體,就加大了定位的誤差。此外,「北斗一號」衛星導航系統也有一些自身的特點,其具備的短信通訊功能就是GPS所不具備的。

北斗二號和未來發展

規劃相繼發射5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星,建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。此前,已成功發射了兩顆北斗導航衛星,這一顆衛星為靜止軌道衛星。按照建設規劃,2012年左右,北斗衛星導航系統將首先提供覆蓋亞太地區的導航、授時和短報文通信服務能力。2020年左右,建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。[4]

北斗二號,是中國開發的獨立的全球衛星地位系統,不是北斗一號的簡單延伸,更類似於,GPS全球定位系統伽利略

正在建設的北斗二號衛星導航系統空間段將由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成,提供即開放服務和授權服務。開放服務是在服務區免費提供定位、測速和授時服務,定位精度為10米,授時精度為50納秒,測速精度為0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息[5]

2007年初北斗二號的兩顆衛星已經成功發射。2009年初,第二顆北斗導航衛星發射。2010年初,第三顆北斗導航衛星成功發射。衛星當中的關鍵部件,例如:原子鐘等,到現在還需要依賴進口。如果不能掌握這些技術,精度提升的範圍有限

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