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北斗之路,打造一流的全球卫星导航系统

  • 分类:常见问题
  • 作者:司南导航
  • 来源:网络
  • 发布时间:2021-06-21 11:56
  • 访问量:

【概要描述】司南导航:http://www.sinognss.com/什么是导航卫星?为地面、海洋、空中和空间用户提供导航定位服务的人造地球卫星就是导航卫星。导航卫星上装有专用的无线电导航设备,发送精密的无线电导航信号以及卫星轨道参数,供用户实现位置和速度的确定。

北斗之路,打造一流的全球卫星导航系统

【概要描述】司南导航:http://www.sinognss.com/什么是导航卫星?为地面、海洋、空中和空间用户提供导航定位服务的人造地球卫星就是导航卫星。导航卫星上装有专用的无线电导航设备,发送精密的无线电导航信号以及卫星轨道参数,供用户实现位置和速度的确定。

  • 分类:常见问题
  • 作者:司南导航
  • 来源:网络
  • 发布时间:2021-06-21 11:56
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司南导航:http://www.sinognss.com/什么是导航卫星?为地面、海洋、空中和空间用户提供导航定位服务的人造地球卫星就是导航卫星。导航卫星上装有专用的无线电导航设备,发送精密的无线电导航信号以及卫星轨道参数,供用户实现位置和速度的确定。

  简单说,什么叫电视广播卫星?就是把电视的差转台装到卫星上。如果把地面差转电波移动通信基站放在卫星上,就叫移动通信卫星。而导航卫星就是把导航设备装到卫星上。

  什么是导航星座?它由数颗乃至几十颗导航卫星构成的导航卫星网,具有区域和全球以及近地空间立体覆盖能力。导航卫星不是单体作战,而是要组网的。如果要区域的,就按照区域的要求组网,如果是全球的,就按照全球的来组网。

  导航卫星的工作模式:如果按轨道来看,有圆的和椭圆的,有按偏心率来设计的轨道,还有按高度设计的轨道。比如说低轨,我们通常说LEO,中轨叫MEO,高轨叫GEO,这样的是按高度来设计的。还有按倾角设计的,按轨道面跟赤道面交汇的那个角度来算,倾角是零度的时候就是赤道轨道,倾角是90度就是极轨道,介于0-90度之间的叫倾斜轨道。

  中国北斗导航卫星的轨道是个特殊的混合轨道,跟刚才大家提到的GPS、GLONASS和Galileo是不同的。北斗试验系统是有源的,我们做全球系统,就是无源的,包括GPS、GLONASS和Galileo,它们也是无源的。但是,中国北斗卫星导航系统是将有源和无源非常巧妙地结合起来,以充分发挥它的作用。

  简单说,源就像对讲机,对讲机有发射有接收,这就是有源的,导航的计算通过卫星转到地面站算。无源的是光收卫星的信号,自己在那儿算就可以了。它们之间的差别就相当于对讲机和收音机一样。

  下面再介绍导航卫星的特点。导航卫星有五个特点,除了一般卫星所具备的一些特点以外,比如说平台和有效载荷,就是要发挥卫星应用部分的设备,有有效载荷分析系统,平台里有控制分析系统、能源分析系统、测控分析系统,各方面都有自己的作用,这是共性的,就不说了。导航卫星的特点,一是要求可靠性高,它要提供连续服务,不能间断;二是寿命要长,要保持星座数量和构型满足用户服务的要求,有那么多作用,就必须有足够的卫星正常稳定的运行才能达到;三是组网卫星必须一致性好,卫星之间信号质量差别要小,服务质量高;四是轨道精度要求高,姿态要稳定,要保证星上各种载荷的导航定位天线一定要对准地区,包括上行天线和下行天线;最后,无线电导航信号质量高,卫星时频稳定度好,发射功率能满足用户接收的要求。

  举一个例子,卫星时频稳定度一定要高,导航卫星最关键的一个设备就是原子钟,原子钟的精度直接关系到导航的精度。比如说我们现在取个1米左右的导航精度,卫星上的原子钟要求是10的负14次方。所以导航卫星虽然好用,能发挥很大作用,但是设计难度还是非常大的。

  下面介绍一下北斗导航星座的特点,这里讲的是全球的,是2020年要部署的全球导航系统的特点。一是覆盖应是全球性的,任何时间、任意位置至少要提供6颗可视化卫星。星座的几何构型要求一定要好,这个主要是取决于用户对卫星观察的方位和角度的要求。只有构型好了,才能实现最佳的导航定位的要求。二是星座健壮性好,健壮性就是可用性。三是星座补网代价低,这么多颗卫星在天上运行,某个轨道卫星失效的话,要尽快以最小的代价把它补上去,保证整个系统的运行。四是卫星位置保持的频度和幅度要小,它的精度需要不断地保持,导航卫星因为不能中断,所以必须减少这方面保持的动作。

  北斗系统是混合星座,混合星座最外面的是地球静止轨道的卫星,还有倾斜轨道的、中轨道的,我们叫MEO卫星,这是混合星座的特点。

  关于星下点轨迹,GEO星下点为固定点,IGSO为“8”字型,比MEO观测弧段多,MEO星下点为可变弧段。这样一个混合星座的特点,能为我国及周边地区提供更多的可见卫星的数目,卫星一多,导航定位的精度就越高,能支持更长的连续观测的时间和更高精度的导航仪。

  卫星设计方面,我们从试验系统到全球系统,都是在一步一步前进的,我们现在有这样一个设计,就是从试验系统到全球系统做到平稳过渡,建立一个与国际上GPS等全球导航定位卫星能够进行比拼的卫星系统。

  我们的卫星设计是最先进的,与GPS、GLONASS-K、Galileo,在服务区、播发信号数量、自主运行能力等等进行对比,我们的水平可以说一点都不比他们差。

  关于未来导航格局与挑战,四大全球导航系统,美国GPS正经历现代化,就是GPS-III。预计2025年要完成,到现在为止已经打了62颗星了,在天上运行的有32颗。俄罗斯GLONASS正经历复兴计划,预计2020年要把GLONASS-K做完,俄罗斯由于它的特殊原因,打了110多颗卫星,而真正投入使用的,能够成功组网的,满足24颗卫星的,到现在还没能全部完成。欧洲Galileo正在部署验证系统,预计2018年部署完成。中国的北斗,刚才说了,2012年要覆盖我国及周边地区区域,2020年要完成全球的部署。我国北斗卫星导航系统将面临国外GPS、GLONASS和Galileo的激烈竞争,作为卫星导航系统的核心,卫星系统空间段面临诸多挑战。

  第一个挑战,部署进度的比拼。四大全球系统部署的时间进度是个重大考验,捷足先登是成功的第一步。GPS在这方面遥遥领先,GLONASS正在恢复建设中,Galileo因为欧盟资金的困境,到现在进度有所拖延。北斗系统若要抢占市场,在星座部署方面面临挑战。

  第二个挑战,卫星性能的竞争。导航卫星设计和研制水平决定着系统的性能,目前北斗卫星设计已经达到国外同类导航卫星水平,在未来发展中要不断自主创新,争取在国际导航卫星研制领域中处于领先地位。

  第三个挑战,系统发展的博弈。面向未来,卫星导航系统需要持续的发展建设,以满足用户更高的使用要求;需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广,以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中占据优势地位。

  中国北斗卫星导航系统将以具备世界先进水平的性能进入国际全球卫星导航系统的大家庭。这标志着中国在尖端科技研发能力方面进入世界先进行列,我们将以中国制造的产品来为促进世界和谐、文明进步作出贡献!

 

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