现代卫星导航系统及其发展现状

www.qikanwang.ne现代卫星导航系统及其发展现卫星导航位置精度可达几米，民用几十米。gps已广泛用于军事，如车辆、坦克、火炮和步兵定位；引导海上舰队的会合、进出港领航与登陆；给反潜、布雷、扫雷、搜索、营救和发射导弹提供精确的位置信息；飞机精确投弹，发射导弹，照相侦察，实施空中支援、会合与加油，以及空中交通管制等；战略导弹精确制导，提高命中精度；低轨道侦察和监视卫星对目标精确定位和测图，以及为战略防御计划的战场管理、通信、指挥和控制提供统一的坐标系统等。一、 卫星导航技术的定义及特点卫星导航技术是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间进行导航定位的技术。导航卫星如同太空灯塔。卫星导航综合了传统导航的优点，实现了全球、全天候、高精度的导航定位。二、 卫星导航系统的组成卫星导航系统由导航卫星、地面台站和用户定位设备三个部分组成。导航卫星是卫星导航系统的空间部分，由多颗导航卫星构成空间导航网。地面台站通常包括跟踪站、遥测站、计算中心、注入站及时间统一系统等部分，用于跟踪、测量、计算及预报卫星轨道并对星上设备的工作进行控制管理。用户定位设备通常由接收机、定时器、数据预处理机、计算机和显示器等组成。它接收卫星发来的微弱信号，从中解调并译出卫星轨道参数和定时信息等，同时测出导航参数，再由计算机算出用户的位置坐标和速度矢量分量。用户www.qikanwang.ne定位设备分为单人（如手持gps接收机）、车载、舰载、机载、弹载和星载等多种类型。三、 卫星导航的工作原理卫星导航分为多普勒测速、时间测距等方法。多普勒测速定位是用户测量实际接收到的信号频率与卫星发射的频率之间的多普勒频移，并根据卫星的轨道参数，算出用户的位置。时间测距导航定位是用户测量系统中4颗（或3颗）卫星发来信号的传播时间，然后完成一组包括4个（或3个）方程式的数学模型运算，可得出用户位置。“导航星”全球定位系统（gps）就采用这种方法实现定位。四、 卫星导航系统的发展现状1、进化的中国“北斗”系统中国先后在2000年10月31日、2000年12月21日和2003年5月5日发射了3颗“北斗”静止轨道试验导航卫星，组成了“北斗”区域导航系统。该系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和gps广域差分功能。“北斗”全球卫星导航系统的空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，可提供开放服务和授权服务两种服务方式。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。中国此前已经成功发射四颗北斗导航试验卫星和十颗北斗导航卫星（其中，北斗一1a已01国学术反茬网gawww.qikanwang.ne:经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。2011年12月27日起，“北斗”导航系统已开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。2、 正式起步的欧洲“伽利略”系统为了摆脱对美国gps系统的依赖，欧空局和欧盟于1999年合作启动了“伽利略”项目。“伽利略”系统计划由30颗（3颗为候补卫星）卫星组成，可以提供定位精度为1米的民用信号。其基本服务有导航、定位、授时；特殊服务有搜索与救援；扩展应用服务系统有在飞机导航和着陆系统中的应用、铁路安全运行调度、海上运输系统、陆地车队运输调度、精准农业。2005年12月28日，首颗试验卫星glove-a发射成功，标志着“伽利略”系统建设的里程碑。2003年3月，“伽利略”卫星定位系统计划正式启动。2010年1月7日，欧盟委员会称，“伽利略”系统将从2014年起投入运营。2011年10月21日，首批两颗卫星已成功发射并到达最终的运行轨道。3、 俄罗斯重建glonass系统全球卫星导航系统（glonass）由苏联与20世纪70年代开始建设，并于1993年启用。该系统由24颗卫星组成，当时主要应用于军事领域，现该系统也开设民用窗口。与美国的gps系统相比，glonass系统采用了不同的轨道和信号频率，更注重对高纬度地区的覆盖，而且具有较强的抗干扰能力。苏联解体后，俄罗斯因经济原因无法为到寿的glonass系统发射失效的替代卫星，使该系统的www.qikanwang.ne在轨卫星数量急剧下降，严重影响了其使用效能。近年来，随着俄罗斯经济情况的好转和卫星导航定位市场的蓬勃发展，glonass系统已经开始了重建。俄罗斯称，该系统在轨卫星已有28颗，随着地面设施的发展，glonass系统预计将在2015年完全建成。届时，其定位和导航误差范围将从目前的5至6米缩小为1米左右，就精度而言该系统将处于全球领先地位。4、新一代美国gps卫星系统美国凭借其雄厚的国力运行着目前世界上最成熟的全球卫星导航系统一gps系统，由30颗（4颗为备份星）在轨卫星组成。早期gps系统对民用信号的定位精度进行了人为限制，只有100米左右，但随着2000年后取消这一限制，目前gps可以提供的民用信号定位精度为10米左右。随着可提供1米级民用定位精度的“伽利略”系统在未来的投入使用，gps系统可能被迫进一步开放民用信号的定位精度限制。目前最新型号的gps卫星为gpsiir—m和gpsiif°gpsiir—m卫星已经完成了全部8颗卫星的发射，它采用了改进的天线，可以提供更大的信号功率，以便于地面接收机接收信号。另外，gpsiir—m除了可以广播以前的军民用信号外，还增加了两种新的军用信号和第二种民用信号。新的两种军用信号提高了定位精度，并增强了抗干扰能力；第二种民用信号则采用了与第一种不同的频率，可以消除地球电离层引起的导航误差。更新的gpsiif系列卫星已成www.qikanwang.ne功发射两颗，它利用先进原子钟技术提高了gps的核心服务一授时服务的精度，可将时间误差控制在一天8秒以内。其军用信号通过特殊的格式来对抗干扰，效果优于gpsiir—m卫星，它还具有可变功率能力，可以使运行者通过提高信号功率来冲破干扰企图；其民用信号承载首个可运行的民用信号一1-5，这是一种受保护的高功率、宽带宽信号，可用来协助商用航空活动和生命安全应用。当该信号与其它民用信号一起使用时，将能够实现1米以下的精度以及更大范围的操作。该卫星具有星上生产能力和存储裕度，能够对gps导航系统和卫星运行系统进行升级。该卫星还具有12年的在轨设计寿命，运行时间更长