国产北斗卫星导航系统在大地震中首度展现超越美国GPS*性能

摘要:我国卫星导航研发始于20世纪80年代,目前正开展二代导航研究,为早日建成我国完整*卫星导航系统,以*国防科学技术大学为首的科研院所正刻苦攻关,攀登在科学的高峰!!!
　　
　　
　　“北斗一号”在大地震通信中断情况下发挥重要作用
　　
　　*快讯：中国自主研制的“北斗一号”系统在通信中断的情况下发挥重要作用，救灾*携带的北斗系统正在陆续发回各种灾情和救援信息。
　　
　　*北京5月13日电（记者黎云）“北斗一号”卫星导航定位系统监测到，一支携带了“北斗一号”终端机的*，从中午12时开始，沿着马尔康、黑水、理县到汶川的317国道，以每小时6公里左右的速度一路急进，6个小时前进了近40公里，已经进入汶川县境内，离县城还有40公里左右的路程。
　　
　　由于通信受阻碍，位于北京的卫星导航定位指控中心初步判断该*隶属四川*总队。指控中心正在进一步了解情况。
　　
　　“北斗一号”卫星定位系统工作原理
　　
　　“北斗一号”卫星定位系统由两颗地球静止卫星800E和1400E、一颗在轨备份卫星110.50E、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。系统的工作过程是：首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，径卫星转发器项服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，径卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用的申请服务内容进行相应的数据处理。对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号，经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。
　　
　　由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此由上面两个延迟量可以算出用户到*颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以*颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可zui终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。
　　
　　“北斗一号”的覆盖范围是北纬5°-55°，东经70°-140°之间的心脏地区，上大下小，zui宽处在北纬35°左右。其定位精度为水平精度100米1σ，设立标校站之后为20米类似差分状态。工作频率：2491.75MHz。系统能容纳的用户数为每小时540000户。
　　
　　“北斗一号”卫星导航系统与GPS系统比较
　　
　　1、覆盖范围：北斗导航系统是覆盖我国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。GPS是覆盖的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星实际上zui多能观测到11颖。
　　
　　2、卫星数量和轨道特性：北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。
　　
　　3、定位原理：北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。
　　
　　4、定位精度：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码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。
　　
　　5、用户容量：北斗导航系统由于是主动双向测距的询问——应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的。
　　
　　6、生存能力：和所有导航定位卫星系统一样，“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号”系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。
　　
　　7、实时性：“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。此外，“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点，其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。
　　
　　2007年2月3日0时28分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。拉开了第二代即“北斗二号”系统的建设大幕。
　　
　　据介绍，正在建设的“北斗二号”卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和*服务。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。*服务是向*用户提供更的定位、测速、授时和通信服务信息。