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  • 1 # 汗青院

    北斗衛星系統是中國自主建設的衛星導航系統,它的建立使中國躋身於全球導航系統前列,打破了歐美在導航技術領域的壟斷地位,使中國使用者不再單一依賴美國GPS導航系統。北斗衛星系統的建立帶動了中國製造業、晶片、北斗終端裝置、通訊位置服務等一系列產業鏈。衛星導航以其高精度、低成本、全天時、全天候等特點,廣泛應用於經濟社會建設的各個領域,對於滿足公眾出行、加強位置資訊動態監測、降低生產經營安全風險,防災減災、提高運輸效率,都具有重要積極的作用,系中國不可或缺的資訊基礎設施。

    整個北斗衛星導航系統由空間部分、地面控制部分和使用者部分三大部分所組成的,三部分相互關聯、缺一不可。

    (1)空間部分:由35顆衛星所組成的,第二代北斗衛星導航系統的空間部分將在第一代基礎上逐步擴充套件為具有5顆靜軌道衛星、30顆非靜止軌道衛星組成的導航星座,其中24顆中高軌道衛星設定在3個軌道平面上,軌道傾角35°,軌道高度21500km,週期為12h55min。靜止軌道衛星(GEOS)的5個定點位置分別為東經58.75°、 80.00°、110.50°、140.00°、160.00°。傾斜同步軌道衛星(IGOS)運行於傾角為55度的軌道面上。北斗衛星均配備有無線電導航衛星服務載荷,其中GEOS還配有無線電定位衛星服務載荷。

    (2)地面控制部分:由主控站、注入站和監測站組成,各種地面站的功能各不相同。主控站主要功能是收集和處理本站和各監測站的跟蹤測量資料,計算衛星的軌道和時鐘引數,將預測的衛星距離、鐘差、狀態資料以及大氣傳播改正引數編製成導航電文傳送到注入站,進而輸送到導航衛星。監測站配有精密的銫鐘和偽距測量接收器,主要任務是為指控站提供衛星測量資料。注入站的主要任務是將主控站傳送來的導航電文用S波段發射到相應的衛星上。如果地面站發生故障,各衛星的導航資訊還可以使用一段時間,但導航精度會逐漸降低。

    (3)使用者部分:主要是各種型別的GPS接收機。接收機通常包含天線單元和接收單元。接收機的主要功能是接收衛星發射的訊號並利用本機產生的偽隨機程式碼取得激勵觀測值和導航電文。此外,它還根據導航點電文提供的衛星位置和鐘差修正資訊,計算接收機的位置。使用者接收機有許多種類:按照動態頻率高低可分為低動態接收機和高動態接收機;按所使用訊號種類和精度可分為單頻粗碼接收機和雙頻精碼接收機;按功能作用可分為測量型、授時型、導航型和姿態接收型。

    北斗導航系統的原理與GPS的原理類似,簡要的說就是定位衛星連續向地球表面發射經過編碼調製的電磁波訊號,訊號中含有衛星訊號準確的發射時間,以及不同時間衛星在空間中的準確位置;衛星導航接收器接收到衛星的訊號之後,測量訊號的到達時間,計算衛星和使用者之間的距離;用導航演算法解出使用者的位置。所以,準確地計算衛星的位置、測量衛星和使用者之間的距離和解算使用者的位置是北斗系統定位導航的關鍵技術。此外,北斗導航系統還可以準確地解出使用者的三維速度,其與載波結合還可以進行高精度定位和姿態確定問題。

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