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北斗科普知识
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统.系统由空
间端、地面端和用户端组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高
精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域
导航、定位和授时能力。
北斗卫星导航系统建设计划
第一步:2000年建成了北斗卫星导航试验系统,使中国成为世界上第三个
拥有自主卫星导航系统的国家。
第二步:建设北斗卫星导航系统,2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的
服务能力,并试运行,在小部分范围提供测试性服务。截止到2012年底,在轨
工作卫星有5颗地球静止轨道(GEO)卫星、4颗中圆地球轨道(MEO)卫星
和5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星。
第三步:2020年左右,北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力,并完成全球
的定位与服务工作。到时空间星座部分将由5颗地球静止轨道(GEO)卫星和
30颗非地球静止轨道(Non-GEO)卫星组成。
北斗1号:“北斗1号”卫星定位系统由两颗地球静止卫星(2000年发射)、
两颗在轨备份卫星(2003、2007年发射)、中心控制系统、标校系统和各类用户
机等部分组成。
覆盖范围:北纬5°一55°,东经70°一140°之间。
定位精度:水平精度100米(1σ),设立标校站之后为20米(类似差分状态)。
短报文通信:北斗系统用户终端具有双向报文通信功能,用户可以一次传送
40-60个汉字的短报文信息。可以达到一次传送达120个汉字的信息。
优势:北斗1号导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能
实现一定区域的导航定位、通讯等多用途,可满足当前我国陆、海、空运输导航
定位的需求。
缺点:
第一,覆盖范围也不过是初步具备了我国周边地区的定位能力,与GPS的
全球定位相差甚远。
第二,北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。(GPS三
维定位精度P码己由16m提高到6m,C/A码己由25-100m提高到12m,授时精
度日前约20ns。)
第三,(有源定位)由于采用卫星无线电测定体制,用户终端机工作时要发送
无线电信号,会被敌方无线电侦测设备发现,不适合军用。
第四,无法在高速移动平台上使用,这限制了它在航空和陆地运输上的应用。
第五:因为其为有源定位,其系统容纳的最大用户数为540000户/小时,而
GPS无此限制。
第六:“北斗一号”对中心控制系统的依赖性强,因为定位解算在那里而不是
由用户设备完成的,一旦中心控制系统受损,系统就不能继续工作。
北斗2号导航系统空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、
27颗中圆地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。
三种北斗星座组网卫星的区别:
在服务功能的配置上,组成北斗星座的3种卫星是有区别的:地球静止轨道
卫星具备有源、无源、短报文通信3种服务功能,而中圆地球轨道卫星和倾斜地
球同步轨道卫星只具有无源定位、导航和授时功能。星座中由于有了地球静止轨
道卫星,才保证了有源定位、导航和授时服务,以及短报文通信和位置报告功能。
地面控制部分:
地面控制部分由若干主控站、时间同步/注入站和监测站组成。主控站的主
要任务包括收集各时间同步/注入站、监测站的观测数据,进行数据处理,生成
卫星导航电文,向卫星注入导航电文参数,监测卫星有效载荷,完成任务规划与
调度,实现系统运行控制与管理等;时间同步/注入站主要负责在主控站的统一
调度下,完成卫星导航电文参数注入、与主控站的数据交换、时间同步测量等任
务;监测站对导航卫星进行连续跟踪监测,接收导航信号,发送给主控站,为导
航电文生成提供观测数据。用户终端部分是指各类北斗用户终端,包括与其他卫
星导航系统兼容的终端,以满足不同领域和行业的应用需求。
北斗2号的导航原理将更接近GPS系统,即通过高密度的卫星星座实现单
向定位和授时,同时也将保留“北斗一代”原有的双向通信功能。在提供无源定位
导航和授时等服务时,用户数量没有限制,且与GPS兼容。从导航
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